芯片难以制造主要有两个原因。我们大陆企业不是不能制造芯片,而是先进工艺芯片,比如7nm工艺芯片;SMIC已经能够代工14纳米制程芯片。如上所述,芯片的性能取决于芯片的工艺,而芯片的工艺是由光刻机决定的。可见光刻机在芯片生产过程中起到了多么重要的作用。

芯片为什么越做越小?

首先我们看一下,一颗芯片是怎样制造出来的呢?芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样,先有晶圆作为地基,再层层往上叠的芯片制造流程后,就可产出必要的IC芯片(这些会在后面介绍)。然而,没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,因此,建筑师的角色相当重要,但是IC设计中的建筑师究竟是谁呢?在IC生产流程中,IC多由专业IC设计公司进行规划、设计,像是联发科、高通、Intel等知名大厂,都自行设计各自的IC芯片,提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。

因为IC是由各厂自行设计,所以IC设计十分仰赖工程师的技术,工程师的素质影响着一间企业的价值,然而,工程师们在设计一颗IC芯片时,有那些步骤?设计流程可以简单分成如下。芯片基本的处理单元就是晶体管,为了提高芯片的运算效率,需要将更多的晶体管组合到一起,所以芯片也被称为集成电路,四核的酷睿i7系列已经能做到单个芯片拥有超过10亿个晶体管,也就是将10亿个晶体管缩小整合到那么小的一块芯片上,每个晶体管只有几纳米大小。

在半导体制造中,先将单晶硅棒经过抛光、切片之后,成为了晶元(wafer),而每一片wafer经过掺杂、光刻、等步奏后形成一个个芯片。摩尔定律是所有计算机人都耳熟能详的词,1965年,英特尔联合创始人戈登·摩尔(GordonMoore)提出了这一想法,即集成电路上可容纳的元器件的数量每隔18至24个月就会增加一倍,性能也将提升一倍。

半个世纪以来,这条定律都非常准确的预测了半导体行业的发展趋势,成为计算机处理器制造的准则,也成为了推动科技行业发展的“自我实现”的预言,在1965年4月19日出版的《电子杂志》35周年纪念上,时任FairchildSemiconductor研发部主任的摩尔发表了一篇《Crammingmorecomponentsontointegratedcircuits(把更多组件放在集成电路上)》,正式提出了摩尔定律。

为什么感觉芯片很难制造?

美国对中兴的一纸禁令,便轻而易举的让中兴陷入绝境,泱泱大国,竟也摆脱不了对美的依赖,缺”芯”的命门显露无遗,不禁让我们深思,芯片真的那么难制造吗?并非所有的芯片都很难制造其实,并非所有的芯片都很难制造。如果你回家随便拆开一个蓝牙音箱、机顶盒、冰箱洗衣机,你便会发现,里面的核心芯片大部分都是国产品牌,但不可否认的是,这些芯片大多应用于消费类领域。

在对稳定性和可靠性要求很高的通信、工业、医疗以及军事的大批量应用中,国产芯片跟国际一般水平相比,仍然还有很大差距,为什么芯片很难制造?为什么芯片很难制造,原因主要有两点:①试错成本高;②排错难度大。1、试错成本高做一个app,可以一天一个版本,有bug也没关系,第2天就可以修复,试错和修改的成本几乎为零;做一个电路板,设计时长在1-30天之间,生产周期在3-14天之间,出错重新投板,试错费用在几百到几千之间,最多数万块钱;而做一个芯片,不算架构设计,从电路设计到投片,最少半年;投片到加工,2-3个月;一次投片的费用最少也是数十万元,先进工艺高达一千万到几千万,

这么高的试错和时间成本,成功率极高。它需要多工种的密切配合,漫长的过程和反复验证。如果团队中有一个人犯错,3个月后回来的筹码可能就是石头。一轮一轮的修改,就这样,又一个三个月过去了。2.调试困难。在网上做一个软件,调试程序可以在任何地方设置断点,查看变量的实时状态或者做记录;在硬件电路板上,几乎任何信号线都可以拉到示波器上看波形;然而,一个有上亿个晶体管的小芯片只能测量十几到几百条信号线。


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