① 有专家提出造芯比原子弹还难,制造芯片的难点在哪
作为国家的重要武器,原子弹和芯片都属于尖端的高科技。有专家提出造芯比原子弹还难,那么制造芯片的难点在哪呢?为此,许多网友表示了自己的看法。首先,制造芯片成本是非常高的,其次是制作芯片的过程非常漫长,而且技术也在不断的更新进步,所以,一直以来芯片制造是世界上难以掌握的核心技术之一。还有就是芯片的市场需求量比较大。
综合上述讲到的,大家总结分析出了制造芯片的难点。一是制造芯片的成本非常昂贵,二是很难掌握核心技术。还有就是国家欠缺制造芯片相关知识的人才。芯片在市场上需求量比较大,高科技产品,甚至人们的出行工具中都离不开芯片,而芯片制造的过程又比较漫长复杂,所以这些因素都是制造芯片的难点原因之一。
② 芯片研发所需要的成本到底有多高科技企业的研发成本又是如何来的呢
芯片,又称微电路、微芯片、集成电路等等。具体指的是那些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!我们通常所理解的芯片主要是在电脑,手机等通信领域使用率高的场景内,但其实芯片的应用范围远远不止这些!比如很多家用电器,智能,人脑等等领域都有广泛的应用场景!因此芯片又被称之为“工业粮食",可知其对于工业的重要性!
言归正传,我国对于芯片的使用情况如何呢?
不得不说我国也是一个芯片的使用大国,很多领域都有芯片的身影。在2016一年中,我国芯片进口额高达2271亿美元,这是连续4年进口额超过2000亿美元。而芯片进口的花费已经连续两年超过了原油的进口花费,过去十年累计耗资更是高达1.8万亿美元!虽然花费巨大,但是却又迫不得已,因为芯片普遍用于众多热门高新科技领域,比如手机,汽车,计算机等等,如果没有自主研发的芯片,那么就只能进口人家的,哪怕多贵也得啃下去啊!
问题来了,我国在很多领域都处于世界先进水平,然而为何小小的芯片却未能自主研发呢?
芯片生产有多难?我国处于芯片状况如何?
记得有人问过一个问题:芯片和原子弹生产相比,哪个比较难?这里可以负责任地告诉大家,芯片的生产研发难度要远远高于原子弹!说芯片的研发与制造能力是代表了一个国家整体的科技水平一点都不为过!
可能在很早之前,有些人可能听说过我国研发的“龙芯一号”,“龙芯二号”中央处理器等等!有人可能就会认为我国其实很早就掌握了芯片的独立自主研发能力!其实这是不正确的,因为其所用的绝大多数材料仍然来自于国外进口,比如原材料、外延片、晶圆、封装测试等等,都没有实现完全的独立自主研发!所以以至于知道现在,还要依靠着大量的技术进口,才能够维持国内的一些领域!
其实这并不是说我国的科技水平低下,而是芯片的研发难度实在太大了!
主要难度其实并不能通过一篇文章就讲清楚,因为它的生产经过了非常多的工序流程,生产规模庞大,系统极为复杂,而且所需投入的成本也是极大的!当今有名的芯片提供商有英特尔,三星,高通等,全球提供商不超过30家,出名的更是不超过10家!
我个人认为我国芯片研发之所以落后是因为以下几点原因:
国内芯片产业起步晚,导致技术的劣势比较明显,生产的芯片在品质和性能上难以得到保证。(起步晚)
国内很多芯片企业早起给予政府支持,在一定程度上脱离市场规律,存在投机取巧心理,过度依赖政府扶持,最终导致核心能力不强,以至于难以正真走向市场!(过度依赖)
芯片产业更新换代速度很快,且产业门槛较高,属于高投入、高研发,但是回报可能较慢。(成本技术风险高)
国内产业链的整体发展水平和垂直整合直接影响国内芯片产业发展和效率的提升。(产业链的影响)
最后还是想说,一直以来受到国外技术封锁,加上我国对于高新产业起步较晚,能以达到瞬间的崛起与超高水平的超越,这都是情有可原的!但是我相信未来几年后,我国一定可以研发出属于自己的“中国芯”!
③ 芯片越大成本越高,但可否用4个14nm来代替7nm的芯片呢
如果按照这个思路,那芯片一直用14nm是不是就可以了呢?反正性能不够,面积来凑,通过不断的堆叠就能满足性能需求!
其实业内有一家企业一直在用14nm芯片,那就是万年不变的牙膏厂英特尔。他们在2014年就发布了第一代14nm处理器,到2019年才推出10nm,但目前11代的i5、i7、i9都是14nm,可以说14nm用了8年,并且继续使用的可能性还很大!
但很可惜,英特尔这种做法并没有节省成本,反而让AMD后来居上,打了一个措手不及。现在的AMD已经对英特尔形成很大威胁,再这样下去,英特尔地位不保(看看苹果集成的M1,更是恐怖)。
制程工艺的提升远比堆料来得快来得直接!
芯片性能的提升最大的依赖就两个点:工艺和架构!就像题主所说,用4个14nm的代替7nm不就好了,理论上确实可行,把芯片面积加大,晶体管数量不就上来了吗。
可现在已经是5nm了,接下来是3nm、1nm,试问到时候怎么堆?那时候不得用几十上百倍的芯片来抵消掉1nm制程工艺,这玩意治标不治本。并且14nm制程工艺是有性能天花板的,到时候1+1不见得就取得2的效果。
打个比方,一般的 汽车 是四缸,假设4缸的最高时速是200km/h,那堆了12缸并不能达到600km/h的速度,这种换算是不对等的。所以4个14nm的芯片,不一定就比一个7nm芯片的性能强。
面积和散热才是考虑的重点
为什么半导体行业对制程工艺非常看重,除了性能的提升,缩小芯片面积,降低功耗也是重中之重。像服务器、PC上的芯片都还好,14nm、28nm都无关紧要,毕竟主板够大,风扇够大,电源够大,不用担心芯片面积,也不用担心功耗和发热。
但手机和平板这种便携设备对芯片尺寸、功耗和发热非常在乎。芯片大了,那意味着主板负载大,同时比较耗电,锂电池的续航就会大打折扣,散热更是累赘。看看苹果,从英特尔换到M1芯片后,续航明显增加,且电脑运行时,几乎感受不到风扇,air更是把风扇都去掉了,这种体验是“四个14nm”体会不到的。
所以 科技 的进步还是要攻克核心难题,14nm堆料就跟当年联发科的10核处理器一样,都是纸老虎,看起强悍,实则拉胯。所以芯片行业一定是以制程工艺、架构为主,这才是解决问题的核心。
当然,在一些不在乎功耗和散热的设备上,14nm这种略显老旧的技术反而更有优势,毕竟这种设备追求稳定,且对算力叠加有要求,这种更多是在一些大型设备上,就民用便携产品来说,14nm已经略显淘汰了。
④ 芯片价格持续上涨,怎样才能解决“缺芯”问题
我觉得想要解决这个问题,就要想办法去提高我们的国产研发能力和制造能力。
芯片的问题可以说是4G时代和5G时代的一个重要话题,因为我们使用到的各个电子设备都会有电子元器件,电子元器件都会用到芯片,不管这些芯片是中端芯片也好,高端芯片也罢,芯片的供应会直接决定这个产业的发展。
芯片的价格持续上涨。
受全球范围的新冠疫情的影响,芯片的价格出现了持续上涨的行情,这个行情并不是这对国内,对于普遍的全球范围行情来看,芯片的供应出现了明显的不足,同时芯片的价格也出现了剧烈的上涨。对那些需要芯片来制作电子元器件的企业来说,这些企业的业务量已经受到了明显影响。
⑤ 芯片成本有哪些构成.作为集成电路设计工程师,如何降低芯片的成本
1、集成电路后端设计前景很好,前端和后端不分好坏,各有优势。后端设计包括版图设计和验证。2、版图设
⑥ 芯片是怎样制成的
芯片是怎么制作出来的如下:
一、芯片设计。
芯片属于体积小,但高精密度极大的产品。想要制作芯片,设计是第一环节。设计需要借助EDA工具和一些IP核,最终制成加工所需要的芯片设计蓝图。
二、沙硅分离。
所有的半导体工艺都是从一粒沙子开始的。因为沙子中蕴含的硅是生产芯片“地基”硅晶圆所需要的原材料。所以我们第一步,就是要将沙子中的硅分离出来。
三、硅提纯。
在将硅分离出来后,其余的材料废弃不用。将硅经过多个步骤提纯,已达到符合半导体制造的质量,这就是所谓的电子级硅。
四、将硅铸锭。
提纯之后,要将硅铸成硅锭。一个被铸成锭后的电子级硅的单晶体,重量大约为1千克,硅的纯度达到了99.9999%。
五、晶圆加工。硅锭铸好后,要将整个硅锭切成一片一片的圆盘,也就是我们俗称的晶圆,它是非常薄的。随后,晶圆就要进行抛光,直至完美,表面如镜面一样光滑。硅晶圆的直径常见的有8英寸(2mm)和12英寸(3mm),直径越大,最终单个芯片成本越低,但加工难度越高。
六、光刻。首先在晶圆上敷涂上三层材料。第一层是氧化硅,第二层是氮化硅,最后一层是光刻胶。再将设计完成的包含数十亿个电路元件的芯片蓝图制作成掩膜,掩膜可以理解为一种特殊的投影底片,包含了芯片设计蓝图,下一步就是将蓝图转印到晶圆上。这一步对光刻机有着极高的要求。紫外线会透过掩膜照射到硅晶圆上的光刻胶上,光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩膜上的一致。用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后,清除全部光刻胶,露出一个个凹槽。
七、蚀刻与离子注入。首先要腐蚀掉暴露在光刻胶外的氧化硅和氮化硅,并沉淀一层二氧化硅,使晶体管之间绝缘,然后利用蚀刻技术使最底层的硅暴露出来。然后把硼或磷注入到硅结构中,接着填充铜,以便和其他晶体管互连,然后可以在上面再涂一层胶,再做一层结构。一般一个芯片包含几十层结构,就像密集交织的高速公路。
经过上述流程,我们就得到了布满芯片的硅晶圆。之后用精细的切割器将芯片从晶圆上切下来,焊接到基片上,装壳密封。之后经过最后的测试环节,一块块芯片就做好了。
⑦ 芯片是如何制造的
芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、成本测试等几个环节,其中晶片片制作过程尤为的复杂。
首先是芯片设计,根据设计的需求,生成的“图样”
1,芯片的原料晶圆
晶圆的成分是硅,硅是由石英沙所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),接着是将些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体的材料,将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。晶圆越薄,成产的成本越低,但对工艺就要求的越高。
2,晶圆涂膜
晶圆涂膜能抵抗氧化以及耐温能力,其材料为光阻的一种,
3,晶圆光刻显影、蚀刻
该过程使用了对紫外光敏感的化学物质,即遇紫外光则变软。通过控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蚀剂,使得其遇紫外光就会溶解。这是可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解,这溶解部分接着可用溶剂将其冲走。这样剩下的部分就与遮光物的形状一样了,而这效果正是我们所要的。这样就得到我们所需要的二氧化硅层。
4、搀加杂质
将晶圆中植入离子,生成相应的P、N类半导体。
具体工艺是是从硅片上暴露的区域开始,放入化学离子混合液中。这一工艺将改变搀杂区的导电方式,使每个晶体管可以通、断、或携带数据。简单的芯片可以只用一层,但复杂的芯片通常有很多层,这时候将这一流程不断的重复,不同层可通过开启窗口联接起来。这一点类似所层PCB板的制作制作原理。更为复杂的芯片可能需要多个二氧化硅层,这时候通过重复光刻以及上面流程来实现,形成一个立体的结构。
5、晶圆测试
经过上面的几道工艺之后,晶圆上就形成了一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。一般每个芯片的拥有的晶粒数量是庞大的,组织一次针测试模式是非常复杂的过程,这要求了在生产的时候尽量是同等芯片规格构造的型号的大批量的生产。数量越大相对成本就会越低,这也是为什么主流芯片器件造价低的一个因素。
6、封装
将制造完成晶圆固定,绑定引脚,按照需求去制作成各种不同的封装形式,这就是同种芯片内核可以有不同的封装形式的原因。比如:DIP、QFP、PLCC、QFN等等。这里主要是由用户的应用习惯、应用环境、市场形式等外围因素来决定的。
7、测试、包装
经过上述工艺流程以后,芯片制作就已经全部完成了,这一步骤是将芯片进行测试、剔除不良品,以及包装。
⑧ 芯片缺货导致涨价潮持续,如何才能缓解芯片行业市场局势
我们这个时代是一个高科技不断发展的时代,尤其是芯片在国家的贸易里面占据着很大的地位。芯片的制作是很难的,世界上可以制造出芯片的国家也非常少,包括我们中国也只是制作出手机CPU而已,而人们也会感到困惑芯片缺货导致涨价潮持续,如何才能缓解芯片行业市场局势?我觉得想要解决芯片行业市场的局势,这个不是我们所能决定的,而是国家的贸易之间来决定的,尤其是韩国的三星,还有美国的芯片制作商等,他们的供应关系才会解决芯片行业的市场。我们来具体分析一下吧。
1:芯片的难度很大:
但是这里指的仅仅是内存条的芯片颗粒,这个突破还是比较简单的。但是想要突破电脑的CPU芯片,这个难度太大,基本上只能靠彼此市场之间的竞争。比如说AMD和英特尔之间竞争就可以导致价格下来,因为供求关系人们有更多的选择。这时候厂商没有办法,只能下降价格,早年的日本还有美国之间的电脑CPU战争就是这样爆发的。