芯片和现代生活息息相关,我们日常用的很多东西,小到音箱、耳机、遥控器、手机,大到电视机、空调、洗衣机、热水器,这些家用电器都离不开芯片。实际上,除了我们日常接触的具体的电子产品,芯片在行业内的应用更为广泛,通信、智能化系统、自动控制、空间技术、电台、电视等,都是在芯片技术的基础上发展起来的。

芯片“人小鬼大”,只有指甲盖大小的芯片上能集成少到几千万个多到几十亿个晶体管。芯片如同人脑一样,对接收到的数据进行高效率的计算和处理,然后返回需要的信息,是主导高科技产品效能的重要器件。可以说,如果没有芯片,我们日常使用的电子产品就会变成“废铜烂铁”,而现代社会所依赖的整个信息产业就会瞬间瘫痪。

别看芯片的体积小,但制造难度非常大,其制作过程不亚于在指甲盖上建造一座城市。在显微镜下,芯片上的电路如同街道星罗棋布,无数的细节令人惊叹不已。

芯片制造的步骤大致如此:首先将高纯的硅晶圆切成薄片,然后在每一个切片表面生成一层二氧化硅;在二氧化硅层上覆盖光刻胶,进行光刻蚀;添加另一层二氧化硅,然后再光刻一次,如此添加多层;整片的晶圆被切割成一个个独立的芯片单元,进行封装。

看上去芯片制造似乎不难,但实际上有着严格的技术壁垒,而核心技术掌握在西方发达国家手里。举个例子,在芯片制造中,光刻蚀是其中的关键环节,但中国目前还没有独立自主研发的高端光刻机,从荷兰公司进口的光刻机对中国又有技术限制。中国需要独立自主研发高端光刻机,但这需要在基础环节上就培养自己的技术,是一个漫长的突破过程。

事实是,中国现代高科技领域的核心基础一“芯”,目前整体产业还相当薄弱。中国的芯片产业难在哪里?除了技术壁垒,还有其他因素。

江苏南通通富微电子有限公司先进封装线一片忙碌 图片来源视觉中国

首先,有先发优势的欧美等发达国家的芯片产业占据了行业制高点,并获取了大量利润,而这些利润促进其快速更新换代,形成了产业垄断。中国的芯片产业起步晚,在投入巨额资金进行自主研发后,虽然达到了发达国家的上一代产品水平,但在高端芯片的生产上无法分一杯羹。欧美等发达国家的每一代芯片都赚取了全球的高额利润,而中国的每一代芯片研发却只能往里投钱,没有获得相应的市场份额和收益。这种格局已经持续了很多年,绝大多数国家早已放弃了这个行业,中国是极少数仍在坚持进行自主研发的国家。

其次,芯片产业是高投入、高风险、高技术,但回报周期长,甚至无法取得收益的项目。一般企业很难有如此巨大的资金量和资源来从事此项投入,因此需要国家从产业上进行扶持,但这样也造成了在一定程度上脱离了市场规律,导致核心竞争力不强,很难走向市场。

再次,是与发达国家的人才资源差距。虽然近些年电子行业专业人才逐年增加,但是相关的高精尖人才与发达国家还是存在很大的差距。十年树木,百年树人,芯片技术人才的培养需要比较长的周期,只有通过几代人的努力,才有可能缩小与发达国家间的人才差距。

所以,与其说中国“造芯难”,不如说中国“造芯慢”。

芯片短缺危机,也让中国科技行业进一步看清了目前在核心技术方面的差距。中国企业要走出目前技术集成商的尴尬境地,摆脱核心技术被美国“卡脖子”的不利境地,只能继续加大投入,在芯片等核心技术与未来技术的研发上打造自己的科技巨头。

什么是芯片

芯片(chip),是半导体元件产品的统称,是指内含集成电路的硅片等,通常又可以称为微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、集成电路(integratedcircuit, IC)。芯片组一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以使用的独立整体。在大家的日常讨论中,“芯片”和 “集成电路”这两个词经常混着使用,比如集成电路设计和芯片设计说的是一个意思,芯片行业、集成电路行业、IC行业往往也是一个意思。

来源: 江苏领导干部和公务员科学素质手册

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