摘要:并且如今半导体行业已经发展到一个瓶颈了,摩尔定律已经逼近极限,芯片制程也即将到顶了,新的理论新的标准要开始诞生,这个时候就是中国半导体行业实现弯道超车的机会。在联想集团《1995年发展规划》中,就明确提出“建成专用芯片,ASIC开发设计中心,集团公司内设有国家重点实验室,开发重点是高性能接口芯片,多媒体用芯片,全定制VLIC专用芯片,使联想集团在芯片设计领域达到世界先进水平,并带动国内IC产业发展。

中国半导体企业发展了这么久,为什么没有发展出和英特尔以及高通一样的半导体企业呢?

因为发展的时间不够。你要知道,无论是高通、英特尔都是经过了50年以上的时间,掌握了领域的行业标准的。目前行业的标准、技术的核心都是在他们手里,你怎么样去超越他们!

首先是德州仪器,1958 年,来自德州仪器(不是山东德州哈)的杰克·基尔比估计怎么样也想到,人类社会已然离不开其当初的创造,他为信息帝国大厦的建立奉献了砖石。

为什么中国没有英特尔、高通,中国的芯片行业怎么了?

那个时候,基尔比灵光一闪,能否利用单独一片硅做出完整的电路,如此可把电路缩到极小。当时基尔比的想法遭到了所有同样的笑话。幸好,德州仪器的老板觉得基尔比的想法好像有实践价值,就支持他的想法。

之前的电路还是分立元件构成,也就是在PCB(印刷电路板)把三极管、二极管焊接起来构成芯片,而基尔比却尝试在锗半导体芯片上生成了三极管等多个元件,并在元件之间用细金属连线连接,从而形成了集成电路。之前由分立元件构成的2500px²印刷电路板,在集成电路上只需要1mm²的芯片就可以实现相同的功能。

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我们所说的集成电路指的是采用特定的制造工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及元件间的连线,集成制作在一小块硅基半导体晶片上并封装在一个腔壳内,成为具有所需功能的微型器件。

集成电路取代了晶体管,为开发电子产品的各种功能铺平了道路,并且大幅度降低了成本,第三代电子器件从此登上舞台。它的诞生,使微处理器的出现成为了可能,也使计算机变成普通人可以亲近的日常工具。

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随着固态电子的不断发展,大规模集成电路登上舞台。这是含逻辑门数为100门~9999门(或含元件数1000个~99999个),在一个芯片上集合有1000个以上电子元件的集成电路。

然后是英特尔,1965年4月19日,《电子学》杂志第114页发表了英特尔公司摩尔撰写的文章《让集成电路填满更多的组件》,正式宣告了摩尔定律的诞生。

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摩尔定律的定义归纳起来,主要有以下三种版本:

1、集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一倍。

2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍,或价格下降一半。

3、用一个美元所能买到的计算机性能,每隔18个月翻两倍。

摩尔发现的摩尔定律并不是不基于任何特定的科学或工程理论,只是对真实情况的影射总结。但是硅芯片行业注意到了这个定律,也没有简单把它当作一个描述的、预言性质的观察,而是作为一个说明性的,重要的规则,整个行业努力的目标。

人们还发现这不光适用于对存储器芯片的描述,也精确地说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展。

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摩尔定律的意思就是随着晶体管特征尺寸接近绝对极限,我们可以利用越来越小的芯片实现越来越多的功能。 处理器速度变得越来越快,我们可以在单片IC上放入更多特性和更多存储器。

正是有了摩尔定律,我们今天才能把智能手机才可以如此迷你、高效、便捷、智能,今天智能手机的性能比 1965-1995 年里最大的电脑还要强劲。没有摩尔定律就没有超薄笔记本电脑,也不可能产生足以绘制整个基因组、或是设计复杂药物的高性能计算机。流媒体视频、社交媒体、搜索功能、云——没有摩尔定律,这些都不可能产生(或者说不可能这么快产生可能更加准确)。

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再然后是新帝国的垄断者——香农定理,香农定理可以说是整个信息时代的基石。

再然后是研发是高通,高通研发出了CDMA这种非跳频形式的扩展频谱。而后CDMA技术影响了整个2G时代,90年代,随着数字通讯的爆发,这项技术成为了通讯技术的核心科技,该技术被广泛应用在手机、传真机等其他需要无线传输数据的设备上。

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其影响力在3G时代达到最大化,在LTE引入OFDM后,CDMA虽从蜂窝通讯的聚光灯下慢慢淡出,但扩展频谱的核心技术今天仍然活跃在无线通信的舞台上。而且现在的蓝牙标准里仍然有着适应性CDMA技术的影子。

拥有着庞大的通信专利的高通在制造设计芯片上,自然拥有着无与伦比的优势。

你可以发现,半导体领域的标准都是由他们制定的,所有的厂商都要依赖于他们所制定的框架之中。

简单来说,你在别人的规则里面是玩不过人家的。不过,中国也曾经有过一次半导体大发展的机会。

1994年,联想、上海复旦大学微电子中心和上海长江集团筹备中的一个专用集成电路(ASIC)设计中心叫做联海ASIC设计中心。在联想集团《1995年发展规划》中,就明确提出“建成专用芯片,ASIC开发设计中心,集团公司内设有国家重点实验室,开发重点是高性能接口芯片,多媒体用芯片,全定制VLIC专用芯片,使联想集团在芯片设计领域达到世界先进水平,并带动国内IC产业发展。”

当时,所有人都以为联想会带领中国半导体行业越走越远,成为中国的AMD、英特尔。然而在所有人准备大干特干的时候,柳传志对项目提出了质疑,担心资金投入打了水漂,1994年下半年,倪光南进一步为联想争取到了经贸委《多媒体技术产业化》项目的1100万人民币的拨款和数千万元的贷款,在实际上完全解决了向“联海”集成电路设计中心的投资资金问题。

然而在即将签约时,柳传志用“目前没有把握”为理由,将这个项目予以否决。中国失去了一个追赶半导体巨头英特尔、德州仪器等的大好机会。

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不过目前来说,中国的半导体企业其实也取得了不错的成果,比如华为海思。海思旗下的芯片共有五大系列,分别是用于智能设备的麒麟系列;用于数据中心的鲲鹏系列服务 CPU;用于人工智能的场景 AI 芯片组 Ascend(升腾)系列 SoC;用于连接芯片(基站芯片天罡、终端芯片巴龙);其他专用芯片(视频监控、机顶盒芯片、物联网等芯片)。像安防、电视芯片,华为几乎处于垄断地位,占据百分近七成的市场份额。海思的机顶盒芯片在2012年开始大量铺货后,仅用一年时间就拔得市场头筹。在光交换、NB-loT以及车载领域,华为代表国内芯片厂商站在了世界前列。


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而且海思建立了强大的 IC 设计和验证技术组合,开发了先进的 EDA 设计平台,并负责建立多个开发流程和法规。海思已成功开发了 200 多种拥有自主知识产权的模型,并申请了 8000多项专利。

还有中兴的中兴微电子,中兴一开始是和高通一起联合研发,但被制裁后看清楚美国真面目的中兴如今也开始走向独立研发,中兴如今全力加强关联芯片的自主研发,同时在资源倾斜上,也将继续加大对芯片战略的继续投入。确保可以自己掌握核心科技的关键,以免被别人再次卡脖子。

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将工作重心放在主要配合中兴通讯主设备芯片的研发业务,比如基带芯片,5G传输交换芯片、IP芯片等,这些芯片是核心竞争力关键部分。

今年中兴微电子中兴微电子已经可以做到通讯里面专用芯片,全部自主设计,通过合作伙伴代工生产,目前已经熟练掌握了10nm和7nm的工艺,研发向5nm制程进发

而且在 AD 转换芯片、CPLD/FPGA(复杂可编程逻辑器件与复杂可编程逻辑阵列)以及射频芯片这些欧美依然处于技术垄断阶段的领域,中国半导体厂商也在奋起直追。

如中国电科、同创国芯、AGM等众多国产企业正在努力依靠自主研发,突破封锁。在中低端市场取得了不错的成绩。


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芯片制造业两大至关重要的技术,蚀刻机和光刻机,在蚀刻机上我国已经攻克5nm技术,与欧美差距进一步缩小,在光刻机上,全世界只有荷兰的 ASML 能够制造顶级的光刻机。中国自主研发出世界首台超分辨光刻机,才达到了22纳米,通过双重曝光已经可以达到10纳米。


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并且如今半导体行业已经发展到一个瓶颈了,摩尔定律已经逼近极限,芯片制程也即将到顶了,新的理论新的标准要开始诞生,这个时候就是中国半导体行业实现弯道超车的机会。

正如华为芯片奠基人徐文伟所说:

信息产业超过50年的高速发展,理论界和产业界都开始遇到了发展瓶颈。首先是理论瓶颈:现在的创新主要是把几十年前的理论成果,通过技术和工程来实现。比如说,香农定律是70年前,1948年发表的,5G时代,几乎达到了香农定律的极限,CDMA是演员海蒂拉玛1941年发明的。ICT产业发展已经遇到了瓶颈,需要新的理论突破和基础技术的发明。

其次是工程瓶颈:摩尔定律驱动了ICT的发展,以前(CPU)性能每年提升1.5倍,现在只能达到1.1倍了,摩尔定律下一步怎么发展?这些都是我们在ICT发展中遇到的瓶颈。

。。。

今天产业遇到瓶颈的根源,在于理论创新的滞后,没有理论的创新,很难突破技术的瓶颈。适应时代要求,华为将从创新1.0向创新2.0迈进。

。。。

智能世界,道阻且长。今天的我们,需要理论的突破,需要新的基础技术的发明。我们将继续去探索未知的新世界,勇敢地航向前人所未至的领域。

既然处于迷航中

那,我们就开始领航!

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