被逼成全产业链，我国5个月生产1400亿芯片，28nm工艺还有困难

原标题：被逼成全产业链，我国5个月生产1400亿芯片，28nm工艺还有困难

在所有的电路里面，只有4种最基本的电路元件：电阻、电容、电感和二极管。其中数量最庞大的是二极管。

二极管，实际上就是一个单向导电的，类似阀门的东西。

因为单向导电，所以它就能做成一种开关电路，从而执行逻辑运算的功能。比如说正向导电我们把它记成1，不导电就把它记成0。

这就是计算机采用二进制的原因。

二极管实际上是有两种，一种是真空管，还有一种是晶体管。

真空二极管是一个像灯泡一样的东西，它里面有电热丝加热一块阴极板，然后向阳极板发射电子，来完成单向导电任务。

但是，真空管它的体积很庞大，所以做成的计算机不仅体积庞大，而且耗电量很大。 IBM生产的最后一个真空管的计算机，功率就有250千瓦，而且冷却这个机器还需要再耗电250千瓦。

在量子力学进步以后，狄拉克发展出真空的虚粒子理论，该理论认为真空填满了虚粒子，这些虚粒子瞬间产生又会瞬间湮灭，这就是所谓的狄拉克海。

肖克利、巴丁和布拉顿根据狄拉克海的理论发明了用半导体材料做成的二极管，这就是晶体管，并在1956年获得了诺贝尔奖。

晶体管没有真空二极管的真空腔，所以体积可以做得非常小。而且晶体管的工作不需要电灯丝加热，所以耗电量也很低。

肖克利呢，觉得这个晶体管非常有前途，就想靠着这个东西赚钱。

所以他后来就办了一家公司，拉了一帮非常有才华的年轻人一起干。

肖克利是一个技术天才，对管理一窍不通，而且为人生性多疑。所以这个团队他带不好。

肖克利的团队有8个人受不了肖克利的刻薄为人，就出来单干了。

这8个人想办工厂制造晶体管，到处去拉投资，但是大部分时候都碰了一鼻子灰。后来有一天，他们遇到了一个卖照相器材的老板，这个人叫做费尔柴尔德（ Fairchild）。

这个费尔柴尔德，他的父亲投资了IBM公司，是IBM公司的股东。他继承了父亲的财产，因此这个人非常有钱。

费尔柴尔德非常有眼光，他一眼就看出这个用半导体材料制造晶体管的技术，非常有前途。于是他就拿出了175万美元创立了费尔柴尔德半导体有限公司。这个公司就是非常有名的仙童公司，Fairchild的字面意思就是仙童。

1960年，德州仪器公司的工程师基尔比发明了把电阻、电容、二极管等不同的基本电路器件用相同的材料做成一个整体电路的方法，这就是最原始的集成电路。但是德州仪器搞不定大规模生产的工艺。

大规模生产集成电路的最佳方法是用照相制版，而费尔柴尔德本人就是搞摄影器材的，他对这套非常熟，所以仙童成为世界上第1个大批量生产出集成电路的公司。

一直到现在生产芯片都需要用照相制版、光刻的技术，仙童公司就是鼻祖。

由于集成电路非常复杂，光刻要刻好几次，每一次都必须刻在正确的位置上，每一次光刻都必须对准。这需要一种有很高定位精度的工作台，这是光刻机的第1个难点。

照相制版的精度，和望远镜的光学分辨率类似，和光的波长有关系，波长越长精度就越低。

所以光刻机的光源必须纯净，而且波长要尽可能的短。现在的光刻机有两种， DUV光刻机光源是193纳米，EUV光刻机光源是13.5纳米。

光源的问题是光刻机的第2个难点。

除此以外，照相制版肯定少不了的就是玻璃镜头，镜头的大佬就是蔡司。asml阿斯麦光刻机的镜头全部都是由蔡司提供的。

这是光刻机的第3个难点。

我们国家现在生产光刻机的国营企业是上海微电子，现在只搞定80纳米的DUV光刻机，这个可以全国产化。

由于国外芯片对中国断供，中国今年1~5月份一共生产了1400亿枚芯片，可见我国对于芯片的需求是多么的旺盛。

我国是世界上最大的市场，如果按照发电量来说，中国的市场规模是美国的1.7倍，每年消耗全世界芯片的1/3。

就算自产1400亿枚芯片，还是不能完全满足需求。

特朗普政府对于中国的断供是集中在14纳米到7纳米，但是拜登政府上台了以后，看到我国的新能源汽车、自动驾驶发展的很好，汽车上大量需要的就是28纳米芯片，连28纳米的芯片也给中国断供了。

芯片的制成工艺可以简单的理解为电线的粗细。理论上说一个电路用粗一点的电线连接，肯定是比用细一点的电线连接可靠性更高。

所以军用芯片一般都会用45纳米以上的工艺。

80纳米虽然可靠性高，但是耗电量会大幅度的增加。

尺度缩小一倍，面积缩小为原来的1/4，相同的材料，7纳米上面光刻形成的集成电路规模比14纳米扩大4倍。

这就是为什么手机生产商要追求7纳米甚至是5纳米的工艺，因为这样的GPU上能布置更多的电路，功能更强大。

80纳米的工艺代替28纳米生产汽车芯片也是可以的，80纳米耗电量虽然大一点，对于像汽车这么庞然大物上，这增加的几瓦的电量不算特别大，但是手机上就有致命的问题。

所以中国现在面临的芯片困境可以这样看：国外的芯片断供对中国的经济不构成致命影响，短期会造成一定的困扰，但是对今后的发展会很不利。

所以一段时间段内，我国要集中力量攻克28纳米，甚至向前推进到7纳米。

我们知道，光在不同的介质中传播速度是不一样的，比如在水中它的传播速度就比在真空和空气中要慢。当光的频率不变，而速度变慢的时候，就意味着光的波长会变短。

把需要光刻的芯片浸泡在水里，可以提高光刻的精度。

用这个原理可以使用80纳米的光刻机，制造45纳米的芯片和28纳米的芯片。

目前，上海微电子生产的28纳米工艺，稳定性和成品率还挣扎在合格线上。

预计明年可以做到成熟的28纳米工艺。届时我国芯片荒的问题会大大的缓解，但是手机上面需要的GPU芯片仍然需要进口。

所以能够彻底解决中国芯片荒的问题，就是做全产业链，这是被逼出来的，所以一定要成功。