用戶名: 密碼: 驗(yàn)證碼:

中科大副院長(zhǎng)、浙大教授:國內(nèi)高端IC芯片破局已刻不容緩

摘要:據(jù)預(yù)測(cè),2017年全球芯片市場(chǎng)預(yù)計(jì)將超過4000億美元,漲幅高達(dá)10%以上。不過令人窘迫的是:我國國產(chǎn)芯片的自給率不到30%,產(chǎn)值不足全球的7%,市場(chǎng)份額更是不到10%,也就是說中國“芯”90%以上依賴進(jìn)口。

  ICCSZ訊 芯片,這么個(gè)微末之間的小玩意,在眼下的智能化、信息化時(shí)代,從來沒有像現(xiàn)在這么重要,更是撐起了一個(gè)龐大的市場(chǎng)。

  數(shù)據(jù)顯示,2016全球芯片市場(chǎng)達(dá)到3397億美元,同比增長(zhǎng)1.5%。而2017年預(yù)計(jì)將超過4000億美元,漲幅高達(dá)10%以上。

 

  不過令人窘迫的是,在這么大的蛋糕面前,盡管我國已消化了近1/3市場(chǎng)需求而成為全球最大的芯片消費(fèi)國,但繁榮背后卻有一個(gè)殘酷的事實(shí):我國國產(chǎn)芯片的自給率不到30%,產(chǎn)值不足全球的7%,市場(chǎng)份額更是不到10%,也就是說中國“芯”90%以上依賴進(jìn)口。截至2016年底,中國芯片的進(jìn)口金額達(dá)到1.3萬億人民幣左右,而同期的原油進(jìn)口不到0.7萬億。中國在芯片進(jìn)口上的花費(fèi)已經(jīng)接近原油的兩倍。

  做芯片的不如做項(xiàng)鏈的?

  10月23日,工業(yè)和信息化部人才交流中心(MIITEC)和比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)聯(lián)合主辦的“名家芯思維”——2017年設(shè)計(jì)方法學(xué)國際研討會(huì)在南京舉辦。

  本次活動(dòng)邀請(qǐng)到IEEE fellow Giovanni De Micheli、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)林福江教授、浙江大學(xué)韓雁教授、南京大學(xué)王中風(fēng)教授、香港科技大學(xué)教授Patrick Yue 和Synopsys亞太區(qū)產(chǎn)品總監(jiān)謝仲輝先生,圍繞主題“IC設(shè)計(jì)方法學(xué)”的進(jìn)行主題分享,圓桌論壇環(huán)節(jié)探討了IC設(shè)計(jì)技術(shù)革新、發(fā)展趨勢(shì),以及發(fā)展中遇到的一些問題。

 

  會(huì)議期間我們聽到了兩個(gè)小故事。

  不過卻是兩個(gè)很無奈的故事。

  故事一:做4G芯片差點(diǎn)破產(chǎn)這是一家做芯片FIB失效修改的廠商講的故事。說有一個(gè)客戶原來是做2G/3G基礎(chǔ)設(shè)備的,后來聽說4G是個(gè)大趨勢(shì)且很快就會(huì)到來,就轉(zhuǎn)頭開了一個(gè)廠,雄心勃勃的進(jìn)軍4G芯片產(chǎn)業(yè),準(zhǔn)備搶占橋頭堡。

  為了做好,他前后投入了80%的身家來研發(fā)4G芯片。結(jié)果,快把家底賠進(jìn)去了也沒搞出來。最后實(shí)在撐不住,只好回頭又做起了3G設(shè)備,終于挽回了差點(diǎn)破財(cái)破家的慘淡結(jié)局。

  聽說,他媳婦也總算同意他睡床上了。

 

  故事二:芯片的不如做項(xiàng)鏈的這個(gè)故事是韓雁教授講的。說有一個(gè)朋友,原來開了一家首飾加工廠,生意不錯(cuò)。后來,在政府的要求和鼓勵(lì)下就辦了個(gè)芯片封裝廠。

  然而,這個(gè)封裝廠利潤(rùn)簡(jiǎn)直寥寥,一直在慘淡經(jīng)營中不可自拔。

  據(jù)他說:“我加工一件首飾能賺幾塊甚至十幾塊錢,但是我封裝一個(gè)芯片才賺幾分錢甚至幾厘錢!你說,高科技體現(xiàn)在哪里?”

  對(duì)啊,既然做芯片的不如做項(xiàng)鏈的,那為什么還有人堅(jiān)持做下去呢?(文末將有答案)

  國內(nèi)高端芯片領(lǐng)域的困境

  眾所周知,高端IC芯片復(fù)雜程度高,國內(nèi)目前連4G芯片都做不了,絕大多數(shù)都還是2G/3G計(jì)算級(jí)別。

  浙江大學(xué)教授/博導(dǎo)、浙江大學(xué)—美國UCF大學(xué)ESD聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任韓雁說:“我國高端射頻芯片的開發(fā)面臨困境,這里有一個(gè)顯而易見的惡性循環(huán):因?yàn)楣に嚶浜?mdash;—客戶到國外流片——國內(nèi)工藝缺乏流片驗(yàn)證提升——工藝更加落后。”

  具體來說,這個(gè)循環(huán)就是:由于國內(nèi)芯片加工制造工藝落后,導(dǎo)致很多設(shè)計(jì)公司紛紛選擇到國外流片,因此造成國內(nèi)相關(guān)廠商嚴(yán)重缺乏流片驗(yàn)證而無法升級(jí),最終又會(huì)讓國內(nèi)的芯片工藝遲遲得不到提高。

  目前,芯片產(chǎn)業(yè)的流片費(fèi)用動(dòng)輒幾百萬元甚至上千萬元,這樣的費(fèi)用對(duì)任何一家公司來說都是難以企及的高價(jià),由不得不慎重(一般來說,普通芯片最多半年流片一次,而高端芯片如10nm或像麒麟970一樣的AI芯片等,由于研發(fā)過程漫長(zhǎng),從研發(fā)到流片需要數(shù)年時(shí)間)。因此,國內(nèi)很多芯片設(shè)計(jì)公司為提高成功率,紛紛選擇去國外或合資企業(yè)流片。英特爾、富士通、Tower Jazz、GlobalFoundries、三星、臺(tái)積電、MagnaChip等等,往往是業(yè)內(nèi)的首選,從而造成內(nèi)地廠家很難有生意。

  既然國內(nèi)晶圓代工廠沒有生意,自然就生存艱難。盡管近年來有紫光、中芯國際、華力微等重點(diǎn)企業(yè)異軍突起,但無論從工藝還是經(jīng)驗(yàn)來看,距離國際一線廠商還有很長(zhǎng)的路要走。

  如此的循環(huán),長(zhǎng)此以往,將對(duì)我們的芯片制造產(chǎn)業(yè)帶來極大的限制和阻礙。

  國內(nèi)芯片加工工藝粗糙不穩(wěn)定從1971年開始,芯片制造工藝經(jīng)歷了10微米、6微米、3微米、1.5微米、1微米、800納米、600納米、350納米、250納米、180納米、130納米、90納米、65納米、45納米、32納米、22納米、14納米,一直到目前主流的10納米高端工藝。而更高一級(jí)的 7nm(GlobalFoundries公司)近期也傳出進(jìn)展順利。

  盡管10nm工藝已經(jīng)成為高端芯片加工的標(biāo)志,但國內(nèi)工藝大多還依然停留在微米級(jí)別(0.18um、0.35um等),也使得大部分硬件設(shè)備用的也都還是微米級(jí)芯片。這也是我們所說的第一個(gè)故事背后的真實(shí)場(chǎng)景,令人無奈。

  光刻技術(shù)是芯片制造產(chǎn)業(yè)的核心,決定著芯片的元件特征尺寸。伴隨半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“摩爾定律”的延續(xù),極紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography, EUVL)被公認(rèn)為是最具潛力的下一代光刻技術(shù)。不過技術(shù)最先進(jìn)、性能最穩(wěn)定的光刻機(jī)設(shè)備100%被歐美國家壟斷,且嚴(yán)禁技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

  目前國內(nèi)光刻機(jī)最多可做到28nm,另外13nm技術(shù)正在研發(fā)中。但是,國際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了10nm,而7nm技術(shù)也即將研發(fā)成功。這就是差距。

  由于缺乏精密的國產(chǎn)加工設(shè)備,國內(nèi)芯片制造設(shè)備都需要從美國進(jìn)口,這就要受到他們“出口限制令”的制約,比如不能用于軍事產(chǎn)品的生產(chǎn)、不能研發(fā)指標(biāo)非常先進(jìn)的芯片。

  專用芯片才是未來新的增長(zhǎng)點(diǎn)

  一直以來,關(guān)于通用芯片和專用芯片的爭(zhēng)論就從來沒有停止過。雖然從通用性和可修改性來說,通用芯片具有很大優(yōu)勢(shì),但從針對(duì)性和功耗等方面考慮,專用芯片才是未來新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

  國家“千人計(jì)劃”特聘專家、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院副院長(zhǎng)林福江說:“功耗是(芯片產(chǎn)業(yè))現(xiàn)在最大的問題,哪一款芯片能把功耗降下來,它的壽命就能延長(zhǎng),競(jìng)爭(zhēng)力自然就上來了,功耗是所有芯片現(xiàn)在最大的瓶頸。

  “通用芯片要考慮到通用性和修改的靈活性,在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要加入很多預(yù)留的模塊,所以功耗會(huì)很高,同時(shí)賣的也貴。但專用芯片因?yàn)槭怯忻鞔_目的和用途,所以才設(shè)計(jì)之初就把很多東西直接加進(jìn)去。

  “雖然專用芯片的靈活性不高,但因?yàn)槭菍iT設(shè)的,很多東西已經(jīng)硬化、塊化,所以它的速度快、功耗低,相應(yīng)的價(jià)格也低,賣的便宜。

  “也就是說,在達(dá)到相同的性能下通用芯片勢(shì)必要消耗更多資源,而專用芯片就不需要,因此未來發(fā)展專用芯片將是必然趨勢(shì)。”

  浙江大學(xué)教授韓雁也持同樣觀點(diǎn),她說:“專用芯片比通用芯片體積(面積)小、功耗低,大批量生產(chǎn)時(shí)成本低。尤其是面向數(shù)字模擬混合電路的話,只能做專用芯片,不能用通用芯片。”

  就業(yè)形勢(shì)下的硬件之殤

  “現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)生都不太愿意做硬件,而更愿意轉(zhuǎn)行去做軟件!”

  這恐怕是很多高校、科研院所的普遍現(xiàn)象,原因很簡(jiǎn)單:做硬件賺錢少,工資低!

  摩根士丹利在年初的一份調(diào)查中宣稱,一家成功的半導(dǎo)體企業(yè)往往能夠獲得40%甚至更高的利潤(rùn)率,而電腦、電子產(chǎn)品和其他硬件行業(yè)的利潤(rùn)率往往甚至不足20%。

  顯然,這一數(shù)據(jù)在國內(nèi)并不準(zhǔn)確,因?yàn)閲鴥?nèi)的利潤(rùn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到40%。畢竟高端芯片設(shè)計(jì)、架構(gòu)等握在英特爾、ARM、高通這些巨頭手里,而加工制造工藝在三星、英特爾、臺(tái)積電等大廠手上,缺乏核心技術(shù)和精密工藝的國內(nèi)芯片企業(yè),利潤(rùn)率可想而知。

  韓雁教授一直致力于做基礎(chǔ)硬件,自嘲自己是“做磚頭”而別人是蓋樓。雖然工作成績(jī)斐然,不過她也有自己的擔(dān)憂。

  韓雁說:“因?yàn)樽鲕浖某杀镜?有時(shí)候甚至可以在家辦公而不需要租辦公室),因此相對(duì)的利潤(rùn)就大,開出的工資也高。

  “而做硬件的恰恰相反,受制于硬件設(shè)備巨大的購置成本和測(cè)試、流片等工序的巨額支出,在過高的成本壓力下,工資自然高不到哪去。”

  林福江教授對(duì)此也深有感觸:“雖然說現(xiàn)在是智能硬件的時(shí)代,畢竟IOT物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)/通訊、自動(dòng)駕駛、消費(fèi)電子等對(duì)傳感器、芯片的依賴性極大,但現(xiàn)在很多人不愿做IC設(shè)計(jì)、不愿意學(xué)微電子,也不愿意做設(shè)備硬件,轉(zhuǎn)而學(xué)那些時(shí)髦的、能賺快錢的專業(yè)領(lǐng)域,讓人痛心疾首。

  “只能說有些學(xué)生眼光不夠長(zhǎng)遠(yuǎn),心態(tài)略顯浮躁吧!”林福江表示無奈。

  不過,從就業(yè)形勢(shì)上看,很多學(xué)生不愿意做硬件,也能被軟件業(yè)接納。這說明軟件業(yè)仍然沒有飽和,作為社會(huì)需要,也可以理解,無需勉強(qiáng)。

  芯片產(chǎn)業(yè)很多人不愿意動(dòng)手這是不對(duì)的

  總的來說,核心芯片技術(shù)由五大元素組成,這五元素分別包括:系統(tǒng)(ASIC)、通訊(RFIC)、建模(MDL)、微波(MMIC)和模擬(AMS),其中建模是核心元素。

  在這五大元素中,實(shí)測(cè)分析建模是射頻芯片設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。任何芯片在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之后、進(jìn)入批量化和商業(yè)化生產(chǎn)之前,必須要經(jīng)過數(shù)次甚至數(shù)十次的實(shí)測(cè)分析,盡量找出設(shè)計(jì)中的BUG,找出不合理之處,才能有效的降低成本和提高流片成功率。

  但目前的情況是,跟理論知識(shí)相比,國內(nèi)很多人的動(dòng)手能力不強(qiáng),甚至可以說很弱。

  林福江說:“(在射頻芯片的設(shè)計(jì)中),國內(nèi)很多人不愿意動(dòng)手,這是不對(duì)的。只有理論不行,還要多學(xué)技能多動(dòng)手,我們的動(dòng)手能力需要不斷增強(qiáng)。”

  對(duì)未來芯片發(fā)展走向,林福江教授認(rèn)為,“芯片單位面積上可以容納元器件數(shù)量的極限值”將是一個(gè)很關(guān)鍵的突破口。

  “這個(gè)極限值是和芯片最小尺寸相關(guān)的,現(xiàn)在器件的最小尺寸已經(jīng)到三納米了,已經(jīng)是極限了。尺寸小,器件也小了,最小尺寸已經(jīng)到了極限,從分子往上就是單電子、單原子。”林福江說,“在達(dá)到極限值之后,未來的芯片技術(shù)將要朝著哪個(gè)方向發(fā)展,現(xiàn)在還不好說。”

  總結(jié):全情投入、加強(qiáng)團(tuán)結(jié)芯片產(chǎn)業(yè)才有前途

  讓我們?cè)倏匆幌挛恼麻_頭第二個(gè)故事的疑問:既然做芯片的不如做項(xiàng)鏈的,那為什么還有人堅(jiān)持做下去呢?

  浙江大學(xué)教授韓雁的答案是:為了國家的芯片產(chǎn)業(yè)不再受制于人,我們需要奉獻(xiàn)!

  韓雁說:“我想這也算是IT人對(duì)社會(huì)、對(duì)人類的貢獻(xiàn)吧!正是有了我們的努力,才能讓大家用上越來越好、越來越便宜的各種電子產(chǎn)品,讓大家的生活質(zhì)量越來越高。”

  據(jù)我國2014年宣布的一項(xiàng)政策計(jì)劃表明,政府將拿出1000億~1500億美元來推動(dòng)我國在2030年之前從技術(shù)上趕超世界領(lǐng)先企業(yè)。其中,從事各類芯片設(shè)計(jì)、裝配以及封裝的企業(yè)都能夠得到政府扶持。不僅如此,2015年我國政府又進(jìn)一步提出了新的目標(biāo):要在10年之內(nèi),把芯片自制率提升到70%。

  芯片產(chǎn)業(yè)從垂直整合(比如英特爾一個(gè)廠什么都做),到現(xiàn)在分工越來越細(xì),規(guī)模也必將會(huì)越來越大。因此,只有全社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)環(huán)節(jié)之間共同團(tuán)結(jié)努力,國內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)才能有前途。

內(nèi)容來自:鎂客網(wǎng)
本文地址:http://m.odinmetals.com//Site/CN/News/2017/11/01/20171101085456886000.htm 轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留文章出處
關(guān)鍵字: IC 芯片
文章標(biāo)題:中科大副院長(zhǎng)、浙大教授:國內(nèi)高端IC芯片破局已刻不容緩
【加入收藏夾】  【推薦給好友】 
免責(zé)聲明:凡本網(wǎng)注明“訊石光通訊咨詢網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于光通訊咨詢網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。 已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
※我們誠邀媒體同行合作! 聯(lián)系方式:訊石光通訊咨詢網(wǎng)新聞中心 電話:0755-82960080-168   Right