據(jù)工信部下屬科研機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2013年中國(guó)集成電路市場(chǎng)銷(xiāo)售規(guī)模達(dá)9166.3億元。但令人遺憾的是，如此龐大的市場(chǎng)，卻由國(guó)外公司壟斷，不但絕大部分利潤(rùn)由國(guó)外公司掙取，還對(duì)我國(guó)國(guó)家安全帶來(lái)威脅。
站在保障國(guó)家信息安全、支撐信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度，有關(guān)部門(mén)也曾力推漢卡、龍芯等自主創(chuàng)新的芯片，但結(jié)果卻不盡如人意。國(guó)內(nèi)一家知名的電腦企業(yè)，曾用過(guò)自主研發(fā)生產(chǎn)的芯片，結(jié)果卻是“接到的投訴電話(huà)和訂單電話(huà)一樣多”。那么，從技術(shù)層面講，中國(guó)“芯”片到底卡在哪兒?
國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)整體落后
“整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)涉及集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體制造、封裝檢測(cè)以及軟件開(kāi)發(fā)等多個(gè)環(huán)節(jié)。目前，在所有環(huán)節(jié)上，我國(guó)內(nèi)地都落后于世界最好水平一至二代。”教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”、華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室繆向水教授說(shuō)，“這個(gè)現(xiàn)實(shí)我們必須正視。”
繆向水介紹，以半導(dǎo)體制造領(lǐng)域?yàn)槔⑻貭?2納米晶圓廠早在2012年就已投產(chǎn)，并宣稱(chēng)將于今年推出14納米制程工藝的新處理器;我國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電已提供20納米制程服務(wù)。而在我國(guó)內(nèi)地，中芯國(guó)際在2013年底，剛成為唯一一家提供28納米工藝技術(shù)的芯片制造企業(yè)。
在高端芯片設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)雖有海思、展訊等后起之秀奮起直追，但依然無(wú)法抗衡高通公司等國(guó)外企業(yè)。目前我國(guó)還無(wú)法自主生產(chǎn)芯片制造中的核心裝備——高端光刻機(jī)，核心技術(shù)基本被荷蘭公司ASML壟斷。
繆向水指出，政府大力扶持的自主創(chuàng)新的芯片產(chǎn)品問(wèn)題很多。比如漢卡，作為早期計(jì)算機(jī)中避免在處理漢字時(shí)占用過(guò)多內(nèi)存而設(shè)計(jì)出來(lái)的擴(kuò)展卡，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)已退出舞臺(tái)。而龍芯，雖然是我國(guó)較為成熟的一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片，但它和目前主流的英特爾和AMD的CPU相比，由于存在兼容性不佳的問(wèn)題，還不能在主流PC市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)。
關(guān)鍵技術(shù)不僅僅在于芯片設(shè)計(jì)能力
小小芯片，方寸之間，自主研發(fā)到底難在哪兒?
繆向水說(shuō)：“芯片的研發(fā)難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)功能應(yīng)用的同時(shí)，保證較高的性能，如低功耗、高速度、高密度、高可靠性等。需要突破的關(guān)鍵技術(shù)，也不僅僅是芯片設(shè)計(jì)能力，還需要制程工藝水平的提升，以及關(guān)鍵材料和設(shè)備研發(fā)的進(jìn)步等。”
以手機(jī)CPU芯片為例，一款完全獨(dú)立自主的芯片開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，涉及芯片產(chǎn)業(yè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體制造、封裝檢測(cè)以及軟件開(kāi)發(fā)等，國(guó)內(nèi)公司在高端芯片上，和高通等國(guó)外公司在芯片面積控制、功耗控制、處理速度等指標(biāo)上，都有較大的差距。
如果要研發(fā)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)芯片，需要避開(kāi)國(guó)外公司擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路模塊，在短時(shí)間內(nèi)完成創(chuàng)新的復(fù)雜設(shè)計(jì)，難度極大。我國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)本來(lái)就起步晚、投資較少，這幾乎是“不可能完成的任務(wù)”。
“中國(guó)企業(yè)在芯片產(chǎn)業(yè)方面的投資，相對(duì)于三星、英特爾等巨頭每年的上百億美元投資而言，資金依然缺乏;另外，中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)缺乏真正高端的技術(shù)和管理人才。在更多領(lǐng)域，我國(guó)企業(yè)還需要長(zhǎng)久的持續(xù)投入和積累，IC設(shè)計(jì)、制造工藝、封裝等技術(shù)環(huán)節(jié)缺一不可。”繆向水表示。
瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展前沿“彎道超越”
繆向水介紹，雖然在芯片整體產(chǎn)業(yè)方面，我國(guó)技術(shù)相對(duì)落后，但芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)更新?lián)Q代速度快，我國(guó)企業(yè)可以在某些領(lǐng)域重點(diǎn)突破，使得部分芯片產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先，以提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的話(huà)語(yǔ)權(quán)。比如集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)，代更迭速度很快，可以瞄準(zhǔn)發(fā)展前沿，后來(lái)居上;比如在4G通信芯片領(lǐng)域，雖然高通、Marvell公司依然占據(jù)大部分份額，但是海思、展訊以及聯(lián)芯等大陸企業(yè)已經(jīng)發(fā)起挑戰(zhàn)。海思近期發(fā)布的一款全球首款八核LTEAdvanced芯片麒麟920，在LTE通信芯片上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)超越。
一些高校和科研機(jī)構(gòu)，也嘗試在芯片的前沿技術(shù)上發(fā)力。以華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室為例，2010年和2011年，該實(shí)驗(yàn)室已分別研制成功具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的256kb相變存儲(chǔ)器測(cè)試芯片和1Mb相變存儲(chǔ)器功能芯片，最快寫(xiě)速度達(dá)到0.2納秒，比國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品更快，并開(kāi)發(fā)了與CMOS工藝兼容的工藝和外圍讀寫(xiě)控制電路。近幾年來(lái)，華中科技大學(xué)聚焦于新型存儲(chǔ)器件—憶阻器的研發(fā)，形成了硫系化合物憶阻器材料及其類(lèi)腦存儲(chǔ)功能研究的特色。此外，武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室還成功開(kāi)發(fā)出大功率LED芯片，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
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