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[转载]光刻设备、设计工具、基础材料...哪个是芯片领域最难抄袭的地方?

(2020-09-16 22:18:29)
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 [转载]光刻设备、设计工具、基础材料...哪个是芯片领域最难抄袭的地方?


中美贸易战打起来之后,我们才知道自己的产业链有多么脆弱,这不仅是决心和意志问题,更是时间积累和底层文化的问题。中国人信奉弱势文化,总是期待救世主的降临,救自己于水火之中,而且我们喜欢厚古薄今,总觉得古人的智慧要强于今人,当然,古代人也有这个“野心”,类似孔子、孟子之类的圣贤,总想弄出一个道理,恨不得几千年都可以使用,喜欢总结规律,缺乏对事物本质的理解,更可悲的是,两千年来,中国最聪明的一波人,都在研究诗词歌赋、韵律、对仗、工整之类的,一首《知否知否》意境妙不可言,我们不禁感叹:中国文化之博大精深,美滋滋的!但这一切的美好,在残酷的科技大战中显得非常苍白无力,我们蓦然发现生活中随处可见的科技工具,竟然随时会被美国收走。特朗普签署的制裁文件是一张接着一张,没完没了的。其中,最令人胆寒的是芯片制裁,他为什么能要求台积电停止向华为供应芯片?

面对如此嚣张气焰,中国的反制措施有限。按照一般逻辑来讲,美国制裁华为,中国完全可以效仿制裁苹果,但问题在于,苹果的制造产业链给中国创造了千万级的就业,实在动不得。而当我们鼓起勇气、找回骨气决定自主开发芯片,却发现真妮玛复杂。

 

[转载]光刻设备、设计工具、基础材料...哪个是芯片领域最难抄袭的地方?

光刻设备和EDA,美国制裁的两大杀招

平心而论,中国普通人之于芯片的理解程度并不高。谈到芯片企业,我们非常崇拜三星和台积电,他们是绝对的利润之地。全球芯片一直处于缺货状态,三星和台积电从来没有为订单发愁,至于说,7nm制程、3nm制程、单线投资数十亿美元,更是中国企业难以企及的传说。按照如此背景,当美国要求台积电断供华为的时候,他们应该有实力反抗,况且,华为和台积电都是“说中文”的企业。但台积电最终就范,还是迫于美国之于芯片产业链的深度把持,他们依靠光刻设备和EDA,能制裁任何芯片企业。

日前,特朗普整出一个新名词:实体清单。上了这个清单的企业,都无法和任何的美国企业合作,自然也无法获得美国企业的技术资源。此前,有一家中国存储芯片企业,蒸蒸日上,大概率会成为中国芯片业的未来希望,但就是因上了实体清单,如今基本销声匿迹了,很多人现在都记不起它的名字。正是迫于如此案例,台积电才不敢正面硬抗特朗普。事实上,芯片代工各种神奇传说更多地是建立在光刻设备之上,那是一种重达180吨的精密仪器,单台设备里超过100000个零件、40000个螺栓以及3000多条线路,仅仅软管加起来,就长达两公里。设备要求如此精密,旨在缩小线路间的距离,从10nm7nm,再到极限的3nm,同时要保证制造的良率。业内人士都知道,芯片生产的步骤达到上千个,每一个步骤的良率要达到99.9999%以上,总得良率加起来也不过90%左右,而这个数字恰恰是芯片制造的break even point(损益平衡点)。

正因太过精密,光刻机的制造和调试都是高技术工作。集合全球资源,光刻机每年的产量也仅仅几台而已,而能制造光刻机的企业屈指可数,排名前五的光刻企业,有三家是纯粹的美国企业,还有两家是由美国投资的欧洲企业。如果特朗普把台积电放到实体清单中,光刻机将会彻底断货,而所谓的7nm3nm也就成为空谈了。

毫无疑问,光刻设备是特朗普手里非常好用的王牌,已然非常强大,可随时令不听话的芯片企业灰飞湮灭,更令人头疼的是,特朗普手里还有其他王牌,如EDA设计软件。简单来说,EDA的作用在于把一些芯片用途标准化,好像美图秀秀里的美颜模板,可以供芯片设计企业直接使用,省去了大量的研发设计时间。同时,EDA还能完成芯片proto的模拟仿真,能快速地发觉其中漏洞,这样就能省下几百亿的芯片试产费用,简直是神器,而这也只能由长期积累而来,没有办法靠着一腔爱国热情就能追赶的。

 

[转载]光刻设备、设计工具、基础材料...哪个是芯片领域最难抄袭的地方?

材料配比,日本为什么能做好基础学科?

特朗普掌握着芯片行业的两张王牌,而他们的小迷弟日本则掌握着芯片的基础材料供应。相关数据统计,2019年日本企业在全球半导体材料市场,所占到的份额达到66%,把持着四大核心材料的超过半数的份额,包括硅片、光刻胶、电子特气和掩膜胶。更令全世界垂涎的是材料专利和独家配方,去年韩日之间搞贸易战,不可一世的三星集团也只能向日本低头,后来还是由三星的最高长官向日本求和,才免于灭顶之灾。

其实,芯片核心材料的原物料有着广泛的取材基础,甚至包括满大街的沙子,但奥妙在于纯度、配方和整个品质体系的管控。

首先,纯度是一个填不满的大坑,正如人类之于芯片的运行速度以及存储容量无止境的追求。比如芯片行业的硅胶纯度要求是99.99999999999%,小数点后面要精确到第11位。如此严苛的工艺,绝对不是品质过剩,而是要避免杂质成为电子传输的障碍,毕竟,电子的大小也就0.1纳米,任何的杂质都好像一座小山,挡住其通路。如果纯度不够,将会导致芯片区域性功能失灵。其次,一些混合性的材料,需要成百上千次的配比,才能达到最佳效果。这个过程不仅仅需要天赋,更需要漫长的时间做积累,必需要有材料学家、物理学家,心无旁骛地坚持试验,比较流行的说法是:工匠精神。最后,日本人一向对生产体系有着非常严苛的要求,8S管理就是他们发明的。在芯片材料加工车间,无论是员工着装,还是扫地的拖把都是经过专业设计的。这些人格、文化特质是非常值得中国人学习的,让我们的年轻人从房地产、金融业、主播中抽离出来。

长期以来,中国都以“模仿”为主要的发展策略,认为只要砸钱,一切都能搞定。芯片领域,我们最早认为搞定设计就可以了,后来发现需要研究三星和台积电的制造工艺,如今越来越深层,基础材料、EDA以及光刻机,可能永远也抄袭不来。(科技新发现 康斯坦丁/文)

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