芯片哥向小伙伴請(qǐng)教一個(gè)問(wèn)題：
如何發(fā)展中國(guó)的芯片？
我們都很清楚，發(fā)展國(guó)產(chǎn)芯片已經(jīng)成為了每個(gè)人的共識(shí)。為什么？因?yàn)槲覀兊男酒?，就現(xiàn)階段而言，整體水平是要落后于國(guó)外的。
正所謂，在哪里跌倒，就要在哪里爬起。既然我們?cè)谛酒念I(lǐng)域吃過(guò)虧，那我們只能想辦法去彌補(bǔ)芯片領(lǐng)域存在的短板。
這就好比那個(gè)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(zhǎng)的木板，而是取決于木桶最短的木板。
把這個(gè)木桶原理，放到我們國(guó)產(chǎn)芯片行業(yè)里，那個(gè)最長(zhǎng)的木板就是華為。
芯片
顯然，華為的芯片研發(fā)水平是代表不了我們國(guó)產(chǎn)芯片的整體水平的，盡管它的芯片設(shè)計(jì)能力在全球能排進(jìn)前三。
既然已經(jīng)知道最長(zhǎng)的木板是華為，那最短的木板是誰(shuí)呢？它又是什么呢？
按照木桶原理，找到這個(gè)問(wèn)題的答案，或許就找到了阻礙中國(guó)芯片發(fā)展的攔路虎了。
現(xiàn)在一提到芯片制造，就會(huì)讓人不由自主的聯(lián)想到臺(tái)積電和中芯國(guó)際。這兩家公司，可以說(shuō)是代表了我們國(guó)家最領(lǐng)先的芯片制造水平。
只可惜，相比較中芯國(guó)際，臺(tái)積電似乎不怎么聽(tīng)我們中國(guó)大陸的使喚。臺(tái)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(guó)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(huì)說(shuō)，這是因?yàn)榕_(tái)積電擁有荷蘭ASML公司最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)，中芯國(guó)際就沒(méi)有。原因真的僅僅是這樣嗎？
EUV光刻機(jī)
芯片哥問(wèn)你，中芯國(guó)際沒(méi)有荷蘭ASML公司的EUV光刻機(jī)，可能是因?yàn)槭艿较嚓P(guān)的禁令影響。但其他國(guó)家和地區(qū)就沒(méi)有這樣的禁令，比如日本、印度和俄羅斯，這些國(guó)家就可以采購(gòu)到EUV光刻機(jī)，為什么他們沒(méi)有發(fā)展起來(lái)芯片的制造工藝技術(shù)呢？
是因?yàn)樗麄儗?duì)芯片沒(méi)有需求嗎？如果是這樣的話，那這些國(guó)家的手機(jī)、電視、電腦、汽車和家用電器，需要用到芯片設(shè)計(jì)制造的電子產(chǎn)品，全部是從國(guó)外進(jìn)口的嗎？
答案顯然不是這樣的。
中芯國(guó)際與臺(tái)積電的芯片制造水平差距，這個(gè)問(wèn)題出在哪里呢？是由什么引起的呢？
光刻機(jī)，固然是一個(gè)原因，但并非是全部。問(wèn)題的關(guān)鍵在于人才以及相關(guān)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈配套。
舉例說(shuō)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(jī)械設(shè)備，比如電動(dòng)螺絲刀，氣壓泵，配電箱，傳送機(jī)械帶，電機(jī)控制柜，機(jī)械手臂，數(shù)控機(jī)床，光學(xué)檢測(cè)設(shè)備等等。
生產(chǎn)流水線
只給你數(shù)控機(jī)床這個(gè)核心設(shè)備，你能制造出來(lái)空調(diào)嗎？沒(méi)有技術(shù)工人去編寫(xiě)數(shù)控機(jī)床的程序，它能正常工作嗎？
再說(shuō)即使擁有這個(gè)數(shù)控機(jī)床，沒(méi)有光學(xué)檢測(cè)設(shè)備、電機(jī)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(lái)空調(diào)的。
這就是一個(gè)典型的系統(tǒng)工程，每個(gè)環(huán)節(jié)都缺一不可。
在這個(gè)例子中，空調(diào)的數(shù)控機(jī)床就好比芯片的EUV光刻機(jī)。阻礙我們中國(guó)芯片發(fā)展的攔路虎，其中一個(gè)就是芯片制造的產(chǎn)業(yè)鏈問(wèn)題。
材料是什么？材料是產(chǎn)品發(fā)展的基石。沒(méi)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(duì)于這個(gè)觀點(diǎn)，相信不是杠精的小伙伴，應(yīng)該都會(huì)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(shuō)出來(lái)可能小伙伴還不相信，它就是從沙子中提取出來(lái)的，因?yàn)樯匙拥闹饕煞志褪嵌趸琛?/p>
沙子，每個(gè)地方都有，我們中國(guó)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(guò)千萬(wàn)分之一。
硅錠
千萬(wàn)分之一？這是什么概念？
相當(dāng)于如果從沙子提取1000萬(wàn)公斤硅，它的雜質(zhì)不能超過(guò)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(wàn)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(guò)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(wú)塵車間的一個(gè)原因。
硅晶圓
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(tái)灣地區(qū)的環(huán)球晶圓以及韓國(guó)的LG化學(xué)等等。
中國(guó)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(shuō)明，全球半導(dǎo)體材料的銷售額大約為520億美元，中國(guó)大陸的銷售額為84億美元，其中國(guó)產(chǎn)的份額僅為20%，其余的80%均為進(jìn)口。
當(dāng)然，除了硅材料，還有光刻膠及其配套試劑等材料問(wèn)題，這些芯片的材料問(wèn)題都是阻礙中國(guó)芯片發(fā)展的攔路虎。
芯片的設(shè)計(jì)，除了需要來(lái)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(huà)家一樣，繪制一幅油畫(huà)
除了需要畫(huà)家擁有高超的繪畫(huà)水平以外，還需要良好的彩色油筆和精致的畫(huà)板。沒(méi)有良好的彩色油筆和精致的畫(huà)板作為工具，畫(huà)家的水平即使再高，也是畫(huà)不出優(yōu)秀的作品。
設(shè)計(jì)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(gè)軟件在全球的市場(chǎng)份額分別占據(jù)22%、33%和10%，總和超過(guò)了65%。
無(wú)奈的是，這三個(gè)EDA軟件都不是國(guó)產(chǎn)的，全部是來(lái)自國(guó)外的。
難道國(guó)產(chǎn)就沒(méi)有EDA軟件嗎？
EDA軟件芯片設(shè)計(jì)截圖
有肯定是有的，只是占據(jù)的份額很少。用數(shù)字說(shuō)話就知道了
2019年，EDA軟件在中國(guó)的營(yíng)收為5.8億美元，接近40億人民幣，其中國(guó)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(jiàn)國(guó)產(chǎn)的EDA軟件還有很長(zhǎng)的路要走。加油啊，少年們~~~
為什么EDA軟件對(duì)于芯片的設(shè)計(jì)工作那么重要？沒(méi)有EDA軟件，就不能開(kāi)發(fā)芯片了嗎？
EDA軟件，全名叫做電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件；工程師可以借助EDA軟件，完成芯片的電路設(shè)計(jì)、功能仿真，系統(tǒng)測(cè)試以及錯(cuò)誤校正，尤其是功能仿真，它可以大大提高工程師的開(kāi)發(fā)效率，優(yōu)化工程師的芯片設(shè)計(jì)能力。
國(guó)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(cè)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(jì)芯片需要的EDA軟件，能成為阻礙中國(guó)芯片發(fā)展的攔路虎之一了吧。
寫(xiě)到最后，芯片哥想說(shuō)的是
指出國(guó)產(chǎn)芯片發(fā)展存在的3個(gè)不足，不是為了吐槽我們國(guó)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(wèn)題，才能對(duì)癥下藥。找出阻礙自己前進(jìn)的攔路虎，才能行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
只有這樣，中國(guó)芯片的發(fā)展才會(huì)越來(lái)越好，才會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。
本文由【芯片哥】原創(chuàng)撰寫(xiě)，請(qǐng)持續(xù) #芯片#
