美國商務部宣布對中興(xing) 通訊采取出口管製措施，引發了全民對國產(chan) 芯片的關(guan) 注。

據數據統計，中國集成電路產(chan) 品連續多年每年進口額超過2000億(yi) 美元，一旦缺“芯”，可以想像會(hui) 麵臨(lin) 什麽(me) 生產(chan) 困難。

那麽(me) “芯片”為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 重要？中國芯片製造業(ye) 的短板在哪裏？我們(men) 什麽(me) 時候才能實現真正的“中國芯，中國造”？今天我們(men) 來簡單談談中國的芯片製造業(ye) 。

芯片跟集成電路、半導體(ti) 是一回事嗎？

我們(men) 經常碰到“芯片”、“集成電路”、“半導體(ti) ”這幾個(ge) 術語，這些詞在我們(men) 日常的討論中經常是混用的，硬要區分的話，可以說集成電路是更廣泛的概念。

1958年9月12日，在美國德州儀(yi) 器公司擔任工程師的Jack.Kilby發明了集成電路的理論模型。1959年，曾師從(cong) 晶體(ti) 管發明人之一肖克萊的Bob.Noyce率先創造了掩模版曝光刻蝕方法，發明了今天的集成電路技術。

我們(men) 所說的集成電路指的是采用特定的製造工藝，把一個(ge) 電路中所需的晶體(ti) 管、電阻、電容和電感等元件及元件間的連線，集成製作在一小塊矽基半導體(ti) 晶片上並封裝在一個(ge) 腔殼內(nei) ，成為(wei) 具有所需功能的微型器件。在國家的產(chan) 業(ye) 統計上，集成電路也常常作為(wei) 一個(ge) 寬泛的概念而使用。

芯片則是指內(nei) 含集成電路的半導體(ti) 基片（最常用的是矽片），是集成電路的物理載體(ti) 。而半導體(ti) 是一種導電性能介於(yu) 導體(ti) 和絕緣體(ti) 之間的材料，常見的有矽、鍺、砷化镓等，用於(yu) 製造芯片。

集成電路產(chan) 業(ye) 離普通人很近又很遠。大多數人隻知道手機電腦、各行各業(ye) 裏麵都要用到電子器件，CPU、GPU、單片機、數控裝備、汽車都離不開芯片，但是說起芯片的設計製造，卻隻有少數人知道。

芯片行業(ye) 的技術含量可以說十分密集，像畫板子、晶圓、流片、製程、封裝、光刻這樣的芯片製造“黑話”很多人可能聞所未聞。另外，芯片行業(ye) 資金極度密集，生產(chan) 線動輒數十億(yi) 上百億(yi) 美金。此外，人才也是這個(ge) 行業(ye) 的稀缺資源。一方麵是技術又貴又難、人才難以培養(yang) ，另一方麵是行業(ye) 的集中度很高，少數的幾家大企業(ye) 壟斷了行業(ye) 的尖端技術和市場，剩下的企業(ye) 裏人才的待遇也就很難趕上幾家巨頭了。

在指甲蓋大小的晶圓上雕來雕去，一塊芯片就誕生了

芯片生產(chan) 是一個(ge) 點砂成金的過程，從(cong) 砂子到晶圓再到芯片，價(jia) 值密度直線飆升。真正的芯片製造過程十分複雜，下麵我們(men) 為(wei) 大家簡單介紹一下。

晶圓是指矽半導體(ti) 集成電路製作所用的矽晶片，由於(yu) 其形狀為(wei) 圓形，故稱為(wei) 晶圓。單單從(cong) 晶圓到芯片，其價(jia) 值就能翻12倍，2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後，出來的成品價(jia) 值約2.5萬(wan) 元，可以買(mai) 一台高性能的計算機了。

從(cong) 熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後，將感光材料均勻塗抹在晶圓上，利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上，被曝光的部分會(hui) 溶解並被水衝(chong) 掉，從(cong) 而在晶圓表麵暴露出複雜的電路結構，再使用刻蝕機將暴露出來的矽片的部分刻蝕掉。

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著，經過離子注入等數百道複雜的工藝，這些複雜的結構便擁有了特定的半導體(ti) 特性，並能在幾平方厘米的範圍內(nei) 製造出數億(yi) 個(ge) 有特定功能的晶體(ti) 管。

鍍銅後再切削掉表麵多餘(yu) 的銅

再覆蓋上銅作為(wei) 導線，就能將數以億(yi) 計的晶體(ti) 管連接起來。

經過測試、晶片切割和封裝，就得到了我們(men) 見到的芯片

一塊晶圓經過數個(ge) 月的加工，在指甲蓋大小的空間中集成了數公裏長的導線和數以億(yi) 計的晶體(ti) 管器件，經過測試，品質合格的晶片會(hui) 被切割下來，剩下的部分會(hui) 報廢掉。千挑萬(wan) 選後，一塊真正的芯片就這麽(me) 誕生了。

切割出合格晶片後報廢的晶圓

光刻機精度，芯片製造的卡脖子環節

製約集成電路技術發展的有四大要素：功耗、工藝、成本和設計複雜度，其中光刻機就是一個(ge) 重中之重，核心技術中的核心。

一些裝備由於(yu) 其巨大的製造難度被冠以“工業(ye) 皇冠上的明珠”的稱號，最主流的說法是兩(liang) 大裝備：航空發動機和光刻機，最先進的航空發動機目前的報價(jia) 在千萬(wan) 美元量級，但是最先進的光刻機目前的報價(jia) 已經過億(yi) 美金。

芯片的集成程度取決(jue) 於(yu) 光刻機的精度，光刻機需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率，光刻機的兩(liang) 套核心係統——光學係統和對準係統的精度越高，可以在矽片上刻的溝槽越細小，芯片的集成度越高、計算能力越強。

目前，世界上80%的光刻機市場被荷蘭(lan) 公司占據，高端光刻機也被其壟斷。中國在努力追趕，但是目前仍與(yu) 國外存在技術代差，比美國差兩(liang) 代、比美國的盟國差一代——但是這不是說我們(men) 的追趕不重要，如果我們(men) 不做出來，國外就可以想怎麽(me) 賣就怎麽(me) 賣，賣不賣、賣啥型號、賣多少錢都不由我們(men) ，而我們(men) 做出來了，國外更高精度的設備就會(hui) 賣給我們(men) ，價(jia) 格也相對實惠很多。

AMD的芯片製造紀錄短片

中國的芯片製造究竟處在什麽(me) 水平？

1、發展很快，落後兩(liang) 代，技術受限，產(chan) 品低端

總的來說，中國的芯片製造技術在快速發展，同時存在工藝落後、產(chan) 能不足、人才緊缺等問題。

中國集成電路行業(ye) 共分芯片封裝、設計、製造三部分，總體(ti) 呈現高速增長狀態。2004年至2017年，年均增長率接近20%。2010至2017年間，年均複合增長率達20.82%，同期全球僅(jin) 為(wei) 3%-5%。

但是另一方麵，中國集成電路製造工藝落後國際同行兩(liang) 代，預計於(yu) 2019年1月，中國可完成14納米級產(chan) 品製造，同期國外可完成7納米級產(chan) 品製造；產(chan) 能嚴(yan) 重不足，50%的芯片依賴進口；同時中國的產(chan) 能和需求之間結構失配，實際能夠生產(chan) 的產(chan) 品，與(yu) 市場需求不匹配；長期的代工模式導致設計能力和製造能力失配、核心技術缺失；投資混亂(luan) 、研發投入和人才不足等問題，導致中國集成電路產(chan) 業(ye) 目前總體(ti) 還處於(yu) “核心技術受製於(yu) 人、產(chan) 品處於(yu) 中低端”的狀態，並且在很長的一段時間內(nei) 無法根本改變。

再具體(ti) 一點的，數字電路部分的芯片設計我們(men) 還可以抄一抄、趕上來，但是在模擬電路部分，我們(men) 的晶振、AD采集卡等產(chan) 品的精度還不夠高，積累得還不夠，核心技術還沒有把握到手裏。

2、在手機、礦機領域，“中國芯”已占有一席之地

雖然中國的芯片產(chan) 業(ye) 整體(ti) 上還比較落後，但是這並不妨礙我們(men) 在一些具體(ti) 的應用場景中造出自己的芯片。

舉(ju) 兩(liang) 個(ge) 例子，一個(ge) 是手機芯片、一個(ge) 是新興(xing) 的區塊鏈技術中的底層——“挖礦”用的計算芯片。

在移動互聯網的大潮中，中國企業(ye) 早早介入了手機芯片的研發之中，在手機這個(ge) 應用場景中占有了自己的地位。

在區塊鏈技術火爆的今天，礦機專(zhuan) 用的芯片基本上已經被中國的產(chan) 品所壟斷。挖礦用的芯片起初隻是普通電腦的CPU，後來是GPU、FPGA芯片，再後來中國的創業(ye) 者通過把其中不必要的部件都減掉，造出來專(zhuan) 門用來挖礦的芯片，把算力和能耗發揮到極致，再加上中國強大的基礎製造體(ti) 係，一舉(ju) 壟斷了這個(ge) 新興(xing) 的市場。

在傳(chuan) 統芯片領域已經被巨頭壟斷的當今，一些麵向專(zhuan) 門的應用領域的芯片是中國未來實現彎道超車的重點，除了上麵提到的手機芯片、礦機芯片，還有專(zhuan) 門用於(yu) 人工智能計算的AI芯片等等。

3、物聯網下的三維“芯片”具有維度碾壓上的優(you) 勢

傳(chuan) 統的芯片更多的是在矽片上畫二維的電路，而隨著物聯網技術的興(xing) 起，萬(wan) 物互聯對傳(chuan) 感器技術提出了巨大的需求，一種在矽片上雕出來三維機械結構的新技術“MEMS”（微機電係統）逐漸走入了人們(men) 的視野。

MEMS的加速度計

相比於(yu) 傳(chuan) 統的傳(chuan) 感器，MEMS傳(chuan) 感器具有維度碾壓上的優(you) 勢，利用MEMS技術造的陀螺儀(yi) 、麥克風、壓力計等傳(chuan) 感器用在導彈、手機和穿戴設備中，發揮著巨大的作用。

目前MEMS領域正在經曆年均200%-300%的快速增長。中國在該領域的研究處於(yu) 世界的前列。

結語

芯片製造是一個(ge) 對技術、資金、人才都高度依賴的行業(ye) ，特別是在工藝上，光刻機的精度是製約芯片製造關(guan) 鍵中的關(guan) 鍵。傳(chuan) 統芯片領域被國際巨頭壟斷的今天，一些新興(xing) 芯片領域是中國彎道超車的重要突破口，目前中國已經占據有一席之地。

而近期的中興(xing) 事件，也向公眾(zhong) 傳(chuan) 達了這樣的一個(ge) 現狀：芯片的國產(chan) 替代，絕不是可有可無的，雖然急不得，但是也必須要加緊推進了。