安迪·科斯勒:中国芯片制造为什么难以成功?
来源:观察者网
2020-12-04 07:58
【文/安迪·科斯勒 译/观察者网 由冠群】
自2005年以来,苹果公司第一次开始制造没有英特尔芯片的Mac电脑。该公司在上周宣布,Mac将使用苹果自己的M1芯片,该芯片由台积电(TSMC)制造。嘿,英特尔,这可不是针对你——现在全行业都知道你没有顺利生产出10纳米以下级芯片,你仍然还很落后。此事所造成的影响可远不局限于计算机行业。
如果英特尔是落后几年,那中国可能是落后将近10年。在制订本国的第十四个五年计划时,北京发布了一份官方公报(我喜欢这个词!),预告中国要与美国打一场“持久战”,“科技自立自强为国家发展提供战略支撑。”甚至中国大陆在排兵布阵时还算上了台湾地区,而苹果的芯片就是从台湾获得的。我们此时还在《亚洲时报》上看到了这样的标题:“如果中国大陆‘占领’台湾地区,那美国的科技巨头就将处于危险之中。”你觉得呢?让我们深入分析一下。
首先,请注意,去年中国生产的半导体仅占其国内消费量的16%。2014年,中国宣布了《国家集成电路产业发展推进纲要》,承诺斥资1500亿美元发展本土半导体制造业。但这没用,因为你不能靠砸钱解决所有问题。全世界有很多公司(AT&T、通用汽车)和国家(法国、意大利、俄罗斯)都曾经尝试过生产半导体,但它们都失败了。想要生产半导体需要拥有先进的设备和掌握自有的技术。
中国在芯片制造产业取得了重大进步 图片来源:新华网
第二,要为智能手机、5G产品和最先进的精密武器生产速度极快的芯片,你需要有生产设施,或微芯片生产厂,它们要能生产出7纳米甚至5纳米级的芯片,而这并非易事。据五角大楼国防创新部主任迈克•布朗(Mike Brown)所说,“高端半导体有50%在台湾地区生产”,其余在美国、韩国和以色列生产。
第三,特朗普政府切断了华为购买高端芯片的渠道,使其再也无法买到台积电生产的先进芯片。除了英特尔和三星生产的芯片,全世界大多数公司都使用台积电生产的芯片,包括美国公司Nvidia和AMD。
第四,大约五年来,英特尔的技术一直停留在生产14纳米级芯片上。这让我很困惑:在我早期的职业生涯中,我将大多数时间都花在了跟踪芯片产业发展方面,但我还是很难搞清芯片产业的内部运作。对英特尔所说的14纳米级芯片,台积电称之为10纳米级芯片。要想生产10纳米以下级芯片,你需要使用极端紫外线光刻技术(EUV),在芯片上蚀刻微小的线条。英特尔表示,要到2021年底才会开始生产10纳米芯片(相当于台积电的7纳米级芯片)。英特尔甚至可能要从台积电那购买芯片!
第五,中国有许多国有参股的半导体公司,比如中芯国际(SMIC),但没有一家能赶上台积电(TSMC),这是因为还要考虑另一家公司阿斯麦尔(ASML)的影响。阿斯麦尔是一家荷兰的设备制造公司,全世界只有它生产EUV光刻机。这是来自阿斯麦尔的信息:“EUV光刻技术使用波长仅为13.5纳米(接近x射线水平)的光,比另一种制造先进芯片的光刻解决方案DUV(深紫外)光刻技术(使用193纳米光)缩短了近14倍。”哦,出于国防原因,阿斯麦尔不被允许向中国出售它们的产品。所以现在中国就无法生产10纳米以下级芯片。当然,中国可以发明自己的EUV技术,但这可能需要十年时间。
最后,地缘政治介入也引发了许多变数。如果中国大陆的自力更生计划失败,而拜登政府继续禁止向中国大陆出售先进芯片(他应该还会继续这么做),那么大陆将陷入困境,就像1941年美国对日石油禁运迫使日本出手一样。中国大陆此时正与美国展开军备竞赛,大陆军方将因无法获得10纳米以下级芯片感到焦虑。中国大陆很可能会权衡利弊,考虑是否要控制台湾地区的芯片产能,而美国也在考虑是否要“保卫”台湾:台积电在新竹科技园一个园区内就拥有5家微芯片生产厂。
但中国即使迈出这大胆的一步也很可能会立即栽跟头。制造芯片不像在流水线或炼油厂搞生产,它不是一成不变的。制造公式可能会被写下来,但实际上它只存在于台积电工程师的头脑中,而且几乎每天都在调整。一位硅谷的工程师曾经不小心把墨水泼到了一家微芯片生产厂的供水系统中,结果产量竟然提高了!即使中国大陆通过武力“夺取”台湾并派入大陆的工程师,台湾地区的芯片产量还是会降低。芯片生产与其说是一门科学,不如说是一门艺术。
除此之外,还有一个貌似可能的风险,中国大陆几枚恰到好处的导弹摧毁了全世界先进芯片产能的一半,当然也就此重创了全球经济。而由此产生的冲击波对中国经济的破坏甚至会超过疫情造成的破坏。但即便如此,我还是希望台积电的工厂能得到爱国者导弹的保护。我还希望在阿斯麦尔的荷兰工厂里也放上一些爱国者导弹。
英特尔也许还需要多年时间才能追上来。中国可能也是如此。明智的做法是不在一个地方制造先进芯片。特朗普政府已迫使台积电同意在亚利桑那州建厂,从现在至2029年,台积电将投资120亿美元。这只是个开始。
(观察者网由冠群译自美国《华尔街日报》)
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冰橙老冠
2020-12-04 12:51
“军工元器件芯片也面临着国产化率不足的问题。我国军用芯片的研究整体起步较晚、由于缺乏高端人才,在核心元器件设计、制造设备、制造工艺水平等方面较落后,在高端元器件领域大多仍依赖进口。
进口芯片可得性不断降低,模块供应商切入元器件核心领域。军用模块供应商过去通常通过采购国外商用芯片或已淘汰军用芯片的方式获得核心元器件,并以此为基础进行二次开发和集成,设计完成实现特定功能的子模块。 由于国外芯片的可得性不断降低以及军方整机厂对于核心元器件国产化率要求的不断提高,已有一些模块供应商切入元器件核心领域,投入到核心芯片的研发设计。
过去较长的一段时间里,我国军用芯片的研制,往往只能在参照国外产品功能及接口的基础上,采取逆向设计的方法实现功能仿制,产品的各种性能参数等技术指标基本不可能完全一致。对于产品设计时就已经选用了进口器件,因停产禁运等原因需用国产器件替代的,往往由于存在差异或未有使用经历,导致很多国产军用芯片替代较为困难。《电子元器件国产化替代工作探讨》一文曾就电子元器件国产化替代采纳情况进行了统计分析,仅有35%可采纳国产替代,其余的国产件由于封装体积差异、关键性能指标差异、没有使用经历、质量可靠性达不到等原因未能替代使用。与此同时,国内科研机构在一些重点领域取得一些突破,如军用CPU、自主可控DSP、军用GPU等。”
--- 选自中国指挥与控制协会《国防军工芯片发展现状与趋势分析:国产化率不足,瓶颈在高端军用芯片》
https://www.sohu.com/a/376473660_358040
百度百科:中国指挥与控制学会成立于2012年9月16日,是中国科学技术协会、中华人民共和国民政部批准成立的国家一级学会,是由指挥与控制科学技术及相关科学技术领域的单位和科技工作者自愿结成并依法登记成立的全国性、学术性、非营利性社会组织。据2018年6月中国指挥与控制学会官网显示,学会有24个组织工作委员会;单位会员100个,个人会员4000余名。
割草机88
2020-12-04 08:35
做人要记得厚道, 你们等着被我们封锁的哪天吧。。
你们得罪了中国年轻的整整几代人,从80后一直到00后都会记忆深刻,,从20年算起的50年内,所谓君子报仇,五十年不晚也。。
egun
2020-12-04 09:20
老美到现在还不明白,搞垮中国芯片产业的唯一方法不是封锁,而是倾销!
刘某人2333
2020-12-04 09:42
如若敌人起劲的反对我们,把我们说的一塌糊涂,一无是处,那就更好了,那就证明我们不但同敌人划清了界线,而且证明我们的工作是很有成绩的了。
Julian
2020-12-04 08:07
啊,果然不愧是文科生思维啊,一项科学技术被变成艺术。接下来肯定应该要考虑电源问题,水电比较柔顺,适合生产无线解码芯片。核电比较爆裂,适合生产CPU。煤电中正平和生产DRAM最好。
鬼谷道场
2020-12-04 10:56
天边一片白云
2020-12-04 09:18
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您可是有点孤陋寡闻,现在潍柴能够商产世界上第一种输出效率超过50%的柴油机。奇瑞的发动机已经出口日本美国了,长安的发动机也是世界水平了。至于航发,WS这个中国在追赶,但是先进发动机你就不知道了,变循环发动机,超燃冲压发动机等是世界先进水平。