華雄帶你從三個維度理解芯片

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不僅因為芯片的運用在日常生活中無處不在，更因為芯片是數(shù)字世界的基礎(chǔ)，在數(shù)字化技術(shù)深度嵌入人類社會的當下，理解芯片，也就理解了社會前進的方向。

一、芯片技術(shù)及給人類帶來的改變

簡單來說，芯片的本質(zhì)就是半導體+集成電路。
半導體材料的運用是芯片能將人類帶向信息時代的根本原因。人類控制電的效率得到質(zhì)的躍升，也意味著使用電子完成指令、處理事務(wù)的能力得到了空前的解放。

但是想要實現(xiàn)復(fù)雜的控制，僅有一個晶體管并不夠，必須將很多晶體管連到電路中，而其中最有效的辦法就是采用集成電路——在半導體底襯底上用激光直接刻出線路。

一個指甲蓋大小的芯片上有多少個晶體管呢？舉個例子，華為麒麟990芯片，就是由103億顆晶體管組成的。

今天，隨著智能化的浪潮席卷社會，從目之所及的消費電子、家用電器，到正在風口上的新能源汽車，芯片越來越成為電子設(shè)備上不可或缺的器件之一。

并且，芯片產(chǎn)業(yè)的熱潮還將持續(xù)延續(xù)下去。過去三十多年中，全球芯片產(chǎn)業(yè)保持了年均近10%的增速，2021年全球市場規(guī)模約為5600億美元。

在可預(yù)見的未來，通過硬件、軟件的協(xié)同發(fā)展，摩爾定律還將繼續(xù)生效，芯片仍然是人類處理信息最主要的工具。

二、“卡脖子”與芯片產(chǎn)業(yè)的全球化分工

許多人關(guān)注到芯片，是因為美國針對華為的芯片禁令。芯片是一個高精尖和專業(yè)化的產(chǎn)業(yè)，需要全球分工來協(xié)同完成，而美國在整個芯片產(chǎn)業(yè)梯隊中處于領(lǐng)先地位并且壟斷了核心技術(shù)。
芯片的生產(chǎn)過程可以分成三個步驟，分別是設(shè)計、制造和封測（封裝和測試）。

1、芯片設(shè)計
芯片的版圖設(shè)計就像建筑工程里的施工圖，按照圖紙廠商就可以開始生產(chǎn)。產(chǎn)業(yè)鏈上游的芯片設(shè)計是知識密集型行業(yè)，需要經(jīng)驗豐富的尖端人才。

其中一個關(guān)鍵工藝是被稱之為“芯片之母”的EAD軟件，這是芯片設(shè)計過程中必須使用到的軟件，并且EDA軟件的算法會直接決定芯片設(shè)計的優(yōu)劣。因此EDA軟件也是芯片產(chǎn)業(yè)中最容易被“卡脖子”的關(guān)鍵領(lǐng)域。

2、芯片制造
芯片的制造就是按照版圖設(shè)計，通過上千的工藝步驟，從無到有在硅片上做出芯片。

制造環(huán)節(jié)是投入巨大，進入門檻極高的一環(huán)。在這方面占據(jù)全球超一半產(chǎn)能的企業(yè)是中國臺灣的臺積電，目前臺積電最先進工藝可將制程推進到5nm級別。

在制造環(huán)節(jié)，少不了一個關(guān)鍵設(shè)備——光刻機，其中最高端的EUV（極紫外線光刻機）只有荷蘭的阿斯麥爾（ASMLHoldingN.V）能生產(chǎn)。

3、封裝測試
封測是芯片制造的最后一步，也就是芯片完成封裝保護和性能測試，至此，一顆芯片制造完成。

國內(nèi)封裝業(yè)起步早、發(fā)展快，目前在全球已經(jīng)具備一定的競爭力。

正因為芯片生產(chǎn)的每一步都需要非常高精尖的技術(shù)支持，并且每個環(huán)節(jié)都有把持該項前沿工藝的龍頭企業(yè)和國家，因此中國在實現(xiàn)高端芯片比如手機處理器芯片的制造上，依舊道阻且長。

此外，目前全球半導體設(shè)備市場主要被美國及日本壟斷，同時半導體生產(chǎn)還會用到大量的材料，而日本是全球半導體材料的龍頭，在全球半導體材料市場占有的綜合份額高達52%。

三、芯片技術(shù)前沿與中國芯片產(chǎn)業(yè)的前景

當前，中國是全球最大的半導體芯片消費市場。不過，在全球芯片產(chǎn)業(yè)格局中占據(jù)主導地位的依舊是美國。

作為后起之秀，中國的芯片產(chǎn)業(yè)雖然在短期內(nèi)難以實現(xiàn)工藝的自主突破，但巨大的市場規(guī)模同樣是發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵要素，疊加資本投入和產(chǎn)業(yè)人才，在國際環(huán)境較好的情況，中國芯片產(chǎn)業(yè)在未來一段時間內(nèi)實現(xiàn)快速追趕并非不可能。

不過，國產(chǎn)芯片要實現(xiàn)真正的趕超，可能需要依靠重大技術(shù)的突破或產(chǎn)業(yè)發(fā)展賽道的切換。

從長遠來看，美國在芯片生態(tài)鏈中的核心地位依舊難以撼動，但中國通過加大投資及人才培養(yǎng)，有望建立自主產(chǎn)業(yè)鏈，建設(shè)本土可控的成熟制程產(chǎn)線，而新技術(shù)、新賽道上的突破，則能幫助國產(chǎn)芯片更好地迎頭趕上。