集成电路芯片有哪些 造"中国芯"有多难

Question

如题所述

Answer 1

集成电路芯片有哪些 造"中国芯"有多难?制造一颗芯片就需要5000道工序
近日，越来越多的人关注中国自主研发的芯片进展。若想炼成一颗中国“芯”，需要怎样的步骤？
集成电路正在扮演科技多元化应用的智能核心。在中国台湾半导体产业协会理事长、钰创科技董事长卢超群认为，实时视频流、VR/AR、无人机、3D打印、智能汽车、智能家居，在这些应用革命的背后，是功能更加强大、体积更小、功耗更低的集成电路。
全球生物识别芯片领先龙头企业是科技；国内存储芯片的龙头是；我国嵌入式处理器芯片领先龙头企业是；我国半导体分立器件龙头是科技。
其中，最典型的是ADC芯片，中国目前还无法生产出可替代产品。ADC芯片是模数转换芯片，负责将天线接收的连续的模拟信号转换为通话或上网的数字信号。目前ADC主要依赖亚德诺、德州仪器等公司供应。
有说法认为，集成电路是比航天还要高的高科技
半导体芯片进口花费
富瀚微：国内安防芯片供应商，涉及人工智能算法，成为海康威视的合格稳定的供应商。
以运营商业务为例，通信基站设备是其最主要的产品之一，而在一台通信基站中就有上百颗芯片负责实现不同功能。“简单来说，基站发射并回收信号，收回信号后首先要有芯片滤波，稳定信号;然后还有芯片将这种特别小的信号放大;再有芯片进行解析、处理;然后是芯片负责传输、分发。基站核心跟电脑类似，可以实现各种功能，但它可以支持多个手机，因而速度更快，芯片更复杂。”上述人士表示。
2017年中国集成电路进口量高达3770亿块，同比增长10.1%;进口额为2601亿美元(约合17561亿元)，同比增长14.6%。2017年中国货物进口额为12.46万亿元，也就是说集成电路进口额占中国总进口额的14.1%，而同期中国的原油进口总额仅约为1500亿美元。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍。
有上百颗芯片
材料有塑料和陶瓷两种。塑料QFJ多数情况称为PLCC(见PLCC)，用于微机、门陈列、DRAM、ASSP、OTP等电路。引脚数从18至84。陶瓷QFJ也称为CLCC、JLCC(见CLCC)。带窗口的封装用于紫外线擦除型EPROM以及带有EPROM的微机芯片电路。引脚数从32至84。46、QFN(quadflatnon-leadedpackage)
制造一颗芯片
调查
芯片，是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。芯片组，是一系列相互关联的芯片组合。它们相互依赖，组合在一起能发挥更多作用，比如，计算机里的中央处理器(CPU)及手机中的射频、基带和通信基站里的模数转换器(ADC)等，就是由多个芯片组合在一起的更大的集成电路。而集成电路是非常精密的仪器，其单位为纳米。一纳米为十万分之一毫米。这就对设计、制造工艺都有非常严格、高标准的要求。
根据前瞻研究院的报告显示，目前，全球芯片仍主要以美、日、欧企业产品为主，高端市场几乎被这三大主力地区垄断。在高端芯片领域，由于国内厂商尚未形成规模效应与集群效应，所以其生产仍以“代工”模式为主。
中国集成电路A股市场上市企业据中商产业研究院大数据库数据显示，中国A股市场共有23家集成电路上市企业，2017年前三季度中国集成电路行业主营业务收入达到642.65亿元，净利润为20.29亿元。有5家企业主营业务收入超过40亿元，其中，科技位居榜首，2017年前三季度主营业务收入为168.60亿元，净利润达到1.65亿元；达排名第二，2017年前三季度主营业务收入为162.53亿元，净利润亏损5.07亿元；实业排名第三，主营业务收入为83.04亿元，净利润达到2.97亿元；排名第四的是科技，2017年前三季度主营业务收入为53.24亿元，净利润为3.88亿元；排名第五的是微电，前三季度主营业务收入为48.52亿元，净利润为1.25亿元。1.江苏科技股份有限公司江苏科技股份有限公司是一家主要从事研制、开发、生产销售半导体,电子原件,专用电子电气装置,销售本企业自产机电产品及成套设备的公司。公司是中国半导体封装生产基地,国内着名的三极管制造商,集成电路封装测试龙头企业,国家重点高新技术企业。数据显示，2012-2016年科技在波动中增长，年均复合增长率达44%，增长迅速。2017年前三季度科技主营业务为168.60亿元，同比增长26.9%，净利润为1.65亿元，同比增长176.6%。
芯片有几十种大门类
追访
上千种小门类
从软件方面来说，EDA仿真软件是另一个典型。利用该软件，电子设计师才可以在电脑上设计芯片系统，大量工作可以利用计算机完成，并可以实现多个产品的结合试验等。如果没有EDA仿真软件，则需要人工进行设计、试验，耗费的人力、时间等成本不计其数。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有十几种，基本都来自于美国。
几乎被美日欧垄断
现状
也许不是人人都了解集成电路，但许多人听说过摩尔定律。摩尔定律是指，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。在半个世纪前，由英特尔创始人之一的摩尔提出的这一推测，已经延续了50多年。
集成电路布图设计是指集成电路中有一个是有源元件的两个以上和部分或者全部互连线路的三维配置，或者为制造集成电路而准备的三维配置。
海关总署公开信息显示，集成电路进口额从2015年起已连续三年超过原油，且二者进口差额每年都在950亿美元以上。其中，2017年中国集成电路进口量高达3770亿块，同比增长10.1%;进口额为2601亿美元(约合17561亿元)，同比增长14.6%。2017年中国货物进口额为12.46万亿元，也就是说集成电路进口额占中国总进口额的14.1%，而同期中国的原油进口总额仅约为1500亿美元。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍。
集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它的英文（integratedcircuit）用字母“IC”表示。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，主要体现在加工设备，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上。
焦点
需要5000道工序
芯片的种类很多，芯研究首席分析师顾对北京青年报记者表示：“仅从产品种类来说，芯片的种类就有几十种大门类，上千种小门类;如果涉及设备流程的话就更多了。美国是整体式、全方位处于领先地位，而我们只是在某些领域里面有所突破，并且这些领域也并非核心、高端的领域，比如中国在存储器、CPU、FPG及高端的模拟芯片、功率芯片等领域，几乎是没有的。如果中国发力研发，在某些小的门类中可能会有所突破。”
首先，在这里可以将红色的部分比拟成高楼中的一楼大厅。一楼大厅，是一栋房子的门户，出入都由这里，在掌握交通下通常会有较多的机能性。因此，和其他楼层相比，在兴建时会比较复杂，需要较多的步骤。在IC电路中，这个大厅就是逻辑闸层，它是整颗IC中最重要的部分，藉由将多种逻辑闸组合在一起，完成功能齐全的IC芯片。
一位芯片制造领域的专家向北青报记者介绍，一颗芯片的制造工艺非常复杂，一条生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序。就拿代工厂来说，需要先将“砂子”提纯成硅，再切成晶元，然后加工晶元。晶元加工厂包含前后两道工艺，前道工艺分几大模块——光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入;后道工艺主要是封装——互联、打线、密封。其中，光刻是制造和设计的纽带。

科技：公司持续高研发投入在保证现有产品技术迭代维持较高毛利率的同时，也将加速公司在研探针台产品推出并实现进口替代，进一步完善公司产品结构。此外，公司股东国家集成电路产业基金具备强大产业资源，在丰富公司客户资源、提升公司产业整合能力方面或将发挥重要作用。
其中许多工艺都在独立的工厂进行，而使用的设备也需要专门的设备厂制造;使用的材料包括几百种特种气体、液体、靶材，都需要专门的化工工业。另外，集成电路的生产都是在超净间进行的，因此还需要排风和空气净化等系统。
摩尔定律揭示了集成电路领域的发展速度。在这样的高速创新发展中，集成电路的产品持续降低成本、提升性能、增加功能。也是在这样的高速发展中，各国集成电路技术的差距越拉越大。有业内人士表示，中国若想在主要集成电路领域追赶上顶级公司，需要的不止时间，而是整个系统性提升。
有说法认为，集成电路是比航天还要高的高科技。该业内人士表示，这种说法也不无道理，“航天的可靠性估计也就4个9、5个9的样子(X个9表示在软件系统一年时间的使用过程中，系统可以正常使用时间与总时间之比)。现在硅晶圆材料的纯度就要6个9以上。”
从2004年开始，集团开始稳定盈利，8寸生产线实现了自主经营。时至今日，业务逐步发展为芯片制造、集成电路集成和应用服务、电子元件贸易等，其生产线的工艺技术从0.35微米，演进到了28纳米，申请的发明专利达到1万项。