国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

提起国产芯片,大家都是又爱又恨,爱是因为国产芯片实力大增,让我们有了“吹”的资本,然而现实的差距,预期的落差又让我们恨铁不成钢。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

无数的国人都在问:国产芯片究竟该怎么发展?——自主研发是主旋律,更重要的是“摸着鹰酱”过河。

自主研发很好理解,就是在芯片设计、制造、封测以及相应的EDA、架构、设备、材料等方面打造自己的技术、自己的专利、以及自己的标准。

“摸着鹰酱”过河,怎么理解呢?简单来说就是借鉴美国芯片的技术和经验,来指导国产芯片的发展。

我们不得不承认,在芯片领域“鹰酱”的技术的确很强,而且经验丰富、产业链完善、护城河很深。

那么在这种情况下,我们去借鉴一下别人的先进技术和经验,可以让我们少走很多弯路。

科技研发就像过河,河水深浅不清楚,有什么暗流也不知道,甚至河水很浑浊,分不清该往哪个方向走。

如今美国在这条河里,走在了最前面,它走过的地方是安全的,方向也是正确的,我们只要摸着“鹰酱”就能过河。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

你比如说,在设计环节,电脑CPU的位数是逐步增加的,16位、32位、64位,CPU的性能也越来越强悍。

而手机SoC则采用了增加核心数,4核、6核、8核、同时集成GPU、NPU、基带,以满足智能手机日益增长的需求。

在芯片制造环节,7nm以上工艺使用FinFET技术,到了3nm以下就要考虑使用GAA技术,这一点台积电、三星这些企业通过实践总结出来的经验。

制造设备方面,90nm以上芯片使用干式DUV光刻机就可以了,到了28nm、14nm、7nm时就要使用浸润式DUV光刻机了,而到了5nm、3nm必须要EUV光刻机了。

想要再进一步制造2nm、1nm芯片那就要继续升级光刻机,将它的数值孔径增大,以达到提升分辨率的效果。

包括摩尔定律,当价格不变时,半导体芯片中可容纳的元器件数目,约两年便会增加一倍,其性能也将同比提升。

芯片产业的分工,设计、制造、设备、材料分工协作,IDM模式更适合存储芯片,CPU、手机SoC这类芯片更适合分工。

这些都是“鹰酱”总结出来的经验,每一个经验可能都是一部血泪史。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

摩尔定律指引着英特尔做了近40年芯片龙头企业,但是台积电凭借晶圆代工模式,在芯片制造环节一骑绝尘,把英特尔也被甩在了身后。

日本尼康不接受林本坚的浸润式方案,结果错失发展机会,把光刻机龙头宝座让给了ASML。

ARM公司手握精简指令集架构,但是并没有掀起多大浪,自己发展也不太好,卖给了软银,软银拿着ARM也赚不到钱,也想出售。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

英伟达专注GPU领域,早期并不显山露水,人工智能来了,英伟达成为了香饽饽,公司市值达到3万亿美元,超越了苹果。

我们摸着“鹰酱”过河的话,是不是可以避免很多失误,我们可以用最好的代价、最短的时间追上海外先进芯片技术。

当然,我们的自主研发也很重要。

目前的地缘政治下,没有自主研发的话,芯片发展基本上是寸步难行了。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

EDA方面,被新思科技、明导国际、西门子EDA把控,你想要设计5nm、3nm芯片就必须使用它们的EDA工具,因为国产EDA还不支持如此先进的工艺。

国产EDA企业主要有华大九天、华为、概伦电子,实力最强的是华大九天,它是国内规模最大、产品线最完整、综合实力最强的EDA工具提供商,能够提供模拟电路、集成电路、平板显示以及晶圆制造领域的EDA工具。

公司部分EDA工具可支持5nm先进工艺制程,并且已经实现商业化。

华为切入该领域也对我们的EDA产业形成很好的助攻。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

芯片设计方面,我们其实很强,华为海思曾经杀入了全球前四,阿里平头哥、紫光等都很优秀,能够设计出3nm SoC、先进的AI芯片、云计算芯片等等。

但是在架构方面,我们显示出了不足。电脑、服务器CPU架构被英特尔把控,国内企业根本拿不到最先进的架构授权,这也意味着性能方面的差距。

我们自主研发了loongArch架构,但是性能、生态方面与英特尔差距巨大。

ARM把控了嵌入式架构,智能手机、可穿戴产品基本都在使用ARM架构,尽管华为自主研发了泰山CPU架构、达芬奇GPU架构,但是指令集方面依然在使用ARM的。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

制造方面,我们的晶圆代工厂实现了7nm芯片的量产,5nm芯片技术也开发完毕,3nm技术正在攻关过程中,但是设备采用了海外设备。

中芯国际海外设备使用率接近80%,长江存储海外设备使用率高达90%,最为核心的光刻机,使用率高达20%,却是我们最薄弱的环节。

国产光刻机也有,商用的最精密的是上海微电子的X600系列,能够制造90nm芯片,与我们心目中的5nm、3nm差距很大。

我们在该领域也下了大力气来搞研发,28nm光刻机正在紧张的研发,不久后会与大家见面,也有媒体爆料,28nm光刻机其实已经攻克,只是没有官宣而已。

但是28nm芯片满足不了我们的需求啊!华为7nm麒麟9000S在超线程技术、鸿蒙系统的加持下,暂时满足了我们的需求。华为手机也凭此,销量大增。

但是,我们真的不需要5nm、3nm芯片吗?随着人工智能的发展,新的应用场景会使用到更高性能、更高计算能力、更多功能的芯片。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

所以,用来制造更先进芯片的EUV光刻机也是我们急需解决的,中科院、华为、清华大学等多家企业、研究机构已经开始攻关。

我们从ASML的反应可以看出,进步是明显的。

2020年,ASML称:就算把图纸公开,中国也造不出光刻机;

2021年:封锁只会加速中国自主研发的速度;

2023年:中国自主研发光刻机,是破坏全球产业链;

2024年:担心失去中国市场。

这些反应,可以看出中国在光刻机领域的进步。

国产芯片如何发展?除了自主研发外,更重要的是摸着“鹰酱”过河

总的来说,国产芯片在自主研发的道路上越走越远,研发也进入了深水区,需要投入更大、更多的人力、物力、财力。

此外,我们也要积极吸取海外的经验和技术,切忌闭门造车。摸着石头过河精神固然可敬,但是河里有“鹰酱”,我们为什么不摸着“鹰酱”过河呢?速度快,安全性高。

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