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【原创】 芯片产业技术制约的关键是什么
[版面:中国研究][首篇作者:octane] , 2018年05月15日13:51:44 ,612次阅读,0次回复
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发信人: octane (octane), 信区: China
标  题: 【原创】 芯片产业技术制约的关键是什么
发信站: BBS 未名空间站 (Tue May 15 13:51:44 2018, 美东)

根据网上查阅结果,加上自己的理解,写出这篇科普。有经验的行家请不吝指正。欢迎
转载。

电脑手机飞机轮船电视汽车上用了无数的芯片,部分是那种面积很小电路简单的低端芯
片,核心是复杂的高端芯片。大部分高端芯片由国外生产,其中一部分是由天朝国内厂
家购买芯片再封装成集成电路模块。芯片产业中利润最大的过程是芯片制造,不是外层
封装或者电路设计。

芯片的设计虽然涉及到部分技术和专利,但那是芯片自己的应用方面的技术,而不是芯
片能不能造出来的技术。设计方面的技术相对简单重复,就是电路逻辑和版图,是最上
层的元件表征和几何图,高中生经过培训也可完成,其中用到的软件工具、底层设计关
键和电路库还是欧美的。封装也有一部分技术,但是相比芯片制造来说不算难事,而且
毛利率也相比芯片制造差很多。天朝也有一些完整的落后国外几代的芯片生产线,每一
条都耗资几十亿以上,只能生产低端芯片,过5年以上就会被淘汰,因为别人可以用更
先进的工艺制造技术生产出更便宜性能更好的芯片。芯片的封装和设计,以及落后几代
的生产线,都是白菜。

现在的手机、GPU、各种快速反应的电路,都由高端芯片加上电路板组成的,大部分芯
片是天朝现在不能制造的。台积电三星能够制造很大一部分,用的也是欧美和日本的设
备。当然台积电三星在芯片工艺方面也有自己的独有的技术,比如如何采用荷兰ASML的
光刻机刻出更细微的电路而没有太大走样。因特尔、AMD、NVIDIA等在电路设计和制造
方面有自己的研究,尤其是因特尔,现在已经进军三维芯片制造,虽然台积电宣传能够
制造3纳米电路,而因特尔宣称还是7纳米,但那是台积电在芯片某一局部的最细微线路
(可能还是重复单元)优化,总体来说制造最复杂的芯片技术还是因特尔持有,而电路
设计最复杂的当属NVIDIA的GPU。这些制造公司采用的全是欧美和日本的设备技术,全
世界也就只有十几家这样的设备公司。芯片制造公司和设备公司也是相互商量相互妥协
才把事情做到的。

芯片行业中,芯片设备公司是产业最上游,然后是芯片制造,然后是后道封装和检测,
最后是设计公司。芯片行业的依存关系是上游决定和制约下游,下游虽然是客户,但是
上游垄断的时候,客户都求着产业上游的公司,比如荷兰ASML设备公司,生产的光刻机
要预约很长时间,卖得非常贵,还不带还价。日本的设备公司提供光学仪器和部分设备
公司的部分技术,所以日本至少在芯片产业当中至少是和欧美互相钳制。封装和设计都
需要依据上游制定的技术规则做相应适应,才能在这个产业链当中生存。

芯片设备公司提供的设备又分了几十种,包括前道后道。光刻机是前道小部分,封装属
于后道,前道还有很多工序用设备,包括物理化学掺杂、抛光、离子蚀刻、清洗、工序
良率检测等方面。其中尤以光刻机和良率检测技术最难,因为这些设备需要采用复杂的
人工智能算法来自动处理微观图像数据。

设备公司根据芯片制造公司客户的需求,研发出下一代设备,在交付给客户产品的时候
,把可以调节的参数和流程也告诉客户,其中还有一些秘密的参数和流程只提供给某些
客户和自己工程测试。这些参数和流程,在芯片制造的时候,制造公司的工程师根据每
一种不同的芯片,微调某些参数和流程,以达到最好的成品率,这些微调的结果,以及
设备公司提供的参数和流程,都被存到一组文件(叫做recipe,菜谱)当中,以控制流
水线上的自动制造工艺。每一家芯片制造公司都严格保密自己的recipe,这是他们不被
其他公司替代的根本,也不会给设计公司客户看。设备公司对关系好的制造公司,提供
全方位的服务和秘密的工艺参数,甚至在研发过程中就征求客户意见而研发只适合该客
户的技术,比如因特尔就得到这样的照顾。三星和台积电不能得到这些照顾,于是深挖
某些参数组合,取得某些存贮器芯片方面的特殊工艺技术,也有生存之本。

所谓摩尔定律不过是芯片设备公司每两年根据客户的要求研究下一代设备造成的。芯片
设备公司可以持续地提供制造公司更先进的技术,是保证制造公司不被淘汰的源泉,而
设备公司也通过销售新一代设备得以生存。

所以芯片设备技术和芯片制造技术是产业中技术制约的关键,而设备技术更是产业中瓶
颈的瓶颈。设备技术由于专业性窄,门槛高,行内公司不多,最容易被掐脖子,也是各
个国家重点保护对象。一个国家如果拥有自己的设备公司,就能够最大化地扶持自己的
制造公司,而且有可能在贸易战争当中能够和其他国家相互钳制。日本就是由于拥有自
己的设备技术,并且为芯片行业服务,在其失去的三十年当中仍然能够立于不败之地。

--
※ 修改:·octane 於 May 15 21:32:56 2018 修改本文·[FROM: 167.]
※ 来源:·WWW 未名空间站 网址:mitbbs.com 移动:在应用商店搜索未名空间·[FROM: 35.]

 
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