芯片哥向小伙伴請教一個問題：

如何發(fā)展中國的芯片?

我們都很清楚，發(fā)展國產(chǎn)芯片已經(jīng)成為了每個人的共識。為什么?因為我們的芯片，就現(xiàn)階段而言，整體水平是要落后于國外的。

正所謂，在哪里跌倒，就要在哪里爬起。既然我們在芯片的領(lǐng)域吃過虧，那我們只能想辦法去彌補芯片領(lǐng)域存在的短板。

這就好比那個熟知的木桶原理，木桶能裝的水有多少，不是取決于木桶最長的木板，而是取決于木桶最短的木板。

把這個木桶原理，放到我們國產(chǎn)芯片行業(yè)里，那個最長的木板就是華為。

顯然，華為的芯片研發(fā)水平是代表不了我們國產(chǎn)芯片的整體水平的，盡管它的芯片設(shè)計能力在全球能排進前三。

既然已經(jīng)知道最長的木板是華為，那最短的木板是誰呢?它又是什么呢?

按照木桶原理，找到這個問題的答案，或許就找到了阻礙中國芯片發(fā)展的攔路虎了。

01 芯片制造

現(xiàn)在一提到芯片制造，就會讓人不由自主的聯(lián)想到臺積電和中芯國際。這兩家公司，可以說是代表了我們國家最領(lǐng)先的芯片制造水平。

只可惜，相比較中芯國際，臺積電似乎不怎么聽我們中國大陸的使喚。臺積電已經(jīng)成功量產(chǎn)了5納米的芯片制造工藝，而中芯國際就目前的芯片量產(chǎn)工藝水平只有14納米。

兩者的差距還有客觀存在的。

可能有小伙伴會說，這是因為臺積電擁有荷蘭ASML公司最先進的EUV光刻機，中芯國際就沒有。原因真的僅僅是這樣嗎?

芯片哥問你，中芯國際沒有荷蘭ASML公司的EUV光刻機，可能是因為受到相關(guān)的禁令影響。但其他國家和地區(qū)就沒有這樣的禁令，比如日本、印度和俄羅斯，這些國家就可以采購到EUV光刻機，為什么他們沒有發(fā)展起來芯片的制造工藝技術(shù)呢?

是因為他們對芯片沒有需求嗎?如果是這樣的話，那這些國家的手機、電視、電腦、汽車和家用電器，需要用到芯片設(shè)計制造的電子產(chǎn)品，全部是從國外進口的嗎?

答案顯然不是這樣的。

中芯國際與臺積電的芯片制造水平差距，這個問題出在哪里呢?是由什么引起的呢?

光刻機，固然是一個原因，但并非是全部。問題的關(guān)鍵在于人才以及相關(guān)的整個產(chǎn)業(yè)鏈配套。

舉例說明

制造空調(diào)，首先需要在車間搭配一條生產(chǎn)流水線，然后招聘合適的技術(shù)工人，再配上相應(yīng)的機械設(shè)備，比如電動螺絲刀，氣壓泵，配電箱，傳送機械帶，電機控制柜，機械手臂，數(shù)控機床，光學(xué)檢測設(shè)備等等。

只給你數(shù)控機床這個核心設(shè)備，你能制造出來空調(diào)嗎?沒有技術(shù)工人去編寫數(shù)控機床的程序，它能正常工作嗎?

再說即使擁有這個數(shù)控機床，沒有光學(xué)檢測設(shè)備、電機控制柜、配電箱、氣壓泵這些“輔助”的設(shè)備，你也是制造不出來空調(diào)的。

這就是一個典型的系統(tǒng)工程，每個環(huán)節(jié)都缺一不可。

在這個例子中，空調(diào)的數(shù)控機床就好比芯片的EUV光刻機。阻礙我們中國芯片發(fā)展的攔路虎，其中一個就是芯片制造的產(chǎn)業(yè)鏈問題。

02 芯片材料

材料是什么?材料是產(chǎn)品發(fā)展的基石。沒有材料的基礎(chǔ)研究，就不可能在產(chǎn)品的創(chuàng)新上取得原創(chuàng)性的突破。

對于這個觀點，相信不是杠精的小伙伴，應(yīng)該都會贊同吧。

在芯片行業(yè)，它的基礎(chǔ)材料是什么呢?是硅，是二氧化硅的硅。

硅從哪里提取呢?說出來可能小伙伴還不相信，它就是從沙子中提取出來的，因為沙子的主要成分就是二氧化硅。

沙子，每個地方都有，我們中國更是地大物博，更是不缺少沙子。那缺少什么呢?

缺少的是從沙子提取硅的技術(shù)。

沙子提取出硅，制成硅錠，硅錠然后切成硅晶圓片，然后交給芯片代工廠生產(chǎn)制造芯片。在從沙子提取出硅的工藝環(huán)節(jié)中，技術(shù)難度比較高的是它的純度，不能低于99.99999%，也就是提取出硅的純度，它的雜質(zhì)含量不能超過千萬分之一。

千萬分之一?這是什么概念?

相當(dāng)于如果從沙子提取1000萬公斤硅，它的雜質(zhì)不能超過1公斤。這也相當(dāng)于如果硅晶圓片是8英寸(直徑200mm)，空氣中的灰塵直徑是10萬分之一毫米，那么按照硅的純度要求，就必須要控制不能超過2粒灰塵落在8英寸的硅晶圓上。

這就是為什么很多電子廠的車間是無塵車間的一個原因。

在硅材料做的比較出色的公司有日本的信越化學(xué)和SUMCO，臺灣地區(qū)的環(huán)球晶圓以及韓國的LG化學(xué)等等。

中國也有一些數(shù)量的公司在做硅材料的研發(fā)生產(chǎn)，只是占據(jù)的比重較小。

以2018年的數(shù)據(jù)說明，全球半導(dǎo)體材料的銷售額大約為520億美元，中國大陸的銷售額為84億美元，其中國產(chǎn)的份額僅為20%，其余的80%均為進口。

當(dāng)然，除了硅材料，還有光刻膠及其配套試劑等材料問題，這些芯片的材料問題都是阻礙中國芯片發(fā)展的攔路虎。

03 芯片軟件

芯片的設(shè)計，除了需要來自工程師的研發(fā)能力之外，還需要輔助的EDA工具軟件才能完成。這就像畫家一樣，繪制一幅油畫

除了需要畫家擁有高超的繪畫水平以外，還需要良好的彩色油筆和精致的畫板。沒有良好的彩色油筆和精致的畫板作為工具，畫家的水平即使再高，也是畫不出優(yōu)秀的作品。

設(shè)計芯片需要的EDA軟件有哪些呢?

行業(yè)內(nèi)使用比較多的有Cadence，Synopsys和Mentor，這三個軟件在全球的市場份額分別占據(jù)22%、33%和10%，總和超過了65%。

無奈的是，這三個EDA軟件都不是國產(chǎn)的，全部是來自國外的。

難道國產(chǎn)就沒有EDA軟件嗎?

有肯定是有的，只是占據(jù)的份額很少。用數(shù)字說話就知道了

2019年，EDA軟件在中國的營收為5.8億美元，接近40億人民幣，其中國產(chǎn)的EDA軟件銷售額僅大約為4億人民幣，也就是份額只占據(jù)了10%左右。

可見國產(chǎn)的EDA軟件還有很長的路要走。加油啊，少年們~~~

為什么EDA軟件對于芯片的設(shè)計工作那么重要?沒有EDA軟件，就不能開發(fā)芯片了嗎?

EDA軟件，全名叫做電子設(shè)計自動化軟件;工程師可以借助EDA軟件，完成芯片的電路設(shè)計、功能仿真，系統(tǒng)測試以及錯誤校正，尤其是功能仿真，它可以大大提高工程師的開發(fā)效率，優(yōu)化工程師的芯片設(shè)計能力。

國產(chǎn)EDA軟件，除了華大九天之外，其他的軟件不是缺少系統(tǒng)測試功能，就是缺少電路仿真功能，總之就是功能不完善，不齊全。

這也就解釋了為什么設(shè)計芯片需要的EDA軟件，能成為阻礙中國芯片發(fā)展的攔路虎之一了吧。

04 寄語希望

寫到最后，芯片哥想說的是

指出國產(chǎn)芯片發(fā)展存在的3個不足，不是為了吐槽我們國產(chǎn)芯片發(fā)展不行，而是為了直面我們自身的不足，找出芯片行業(yè)木桶最短的短板。

找出自己的問題，才能對癥下藥。找出阻礙自己前進的攔路虎，才能行穩(wěn)致遠。

只有這樣，中國芯片的發(fā)展才會越來越好，才會越來越強。