首先需要光刻機，1.3億美金一臺，荷蘭的阿斯麥定製，如果想成為他的客戶，需要成為他的股東，否則你拿著錢也不賣給你。中國的中芯國際現在就是這種情況，國家和華為都投錢，但荷蘭就不賣給中芯。生產光刻機需要很多零器件，而這些零器件來自世界各個國家，是一整個生態產業鏈，不是一個國家想研發就研發出來的，再比如光刻膠，我們也一直沒有突破。所以晶片中中國產化這方面我們還有一段長的路要走。希望不要放棄！

晶片製造是一個生態鏈，從設計，材料到最後的流片，測封每一步的背後都有技術積澱和支撐，中國可以製造大部分的中低端晶片，唯有14nm以上的高階晶片做不了。這是一個十分燒錢的行業，這次確實得感謝特朗普，他的打壓讓華人警醒

造晶片並不難，難的是製造最頂尖的晶片，原子彈技術咱們也並非最頂尖，不要說這些高科技產品，你就是想做碗麵條，做到世界第一也不可能是一朝一夕的事情。在民用領域大家是不認可低端晶片的。

一顆晶片的製造工藝非常複雜，一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。就拿代工廠來說，需要先將“砂子”提純成矽，再切成晶元，然後加工晶元。晶元加工廠包含前後兩道工藝，前道工藝分幾大模組——光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入；後道工藝主要是封裝——互聯、打線、密封。其中，光刻是製造和設計的紐帶。

其中許多工藝都在獨立的工廠進行，而使用的裝置也需要專門的裝置廠製造；使用的材料包括幾百種特種氣體、液體、靶材，都需要專門的化工工業。另外，積體電路的生產都是在超淨間進行的，因此還需要排風和空氣淨化等系統。

有說法認為，積體電路是比航天還要高的高科技。業內人士表示，這種說法也不無道理，“航天的可靠性估計也就4個9、5個9的樣子(X個9表示在軟體系統一年時間的使用過程中，系統可以正常使用時間與總時間之比)。現在矽晶圓材料的純度就要6個9以上。

但是即使這麼難，造一顆晶片對於現在的中國也可以說是小菜一碟。難的是全部都用中中國產技術去造一顆頂級的高階晶片。晶片這個行業是極高技術含量和相當大規模的行業，現在每年銷售額兩三萬億人民幣，加上半個多世紀的發展和行業成長行業投入，不是短時間就跑到排第一位置上去的。中國需要時間。

中國目前造不出7奈米晶片，有九十奈米光刻機，可以造九十奈米晶片，明年可以製造出22奈米晶片，所以還有一段追趕時間。此外整個晶片產業鏈很長，全部中中國產要時間，華為被禁晶片後無晶片可用，中芯國際並沒有擁有整個產業鏈，並不能獨立製作出晶片，仍被卡脖子，無能為力

是造不出高階晶片，不是造不出晶片。設計能力差那麼一點，製造工藝差那麼一點，所以能做出來的芯片價值也就不高，效能沒優勢，所以市場也就沒優勢，沒市場就沒錢做研發，惡性迴圈！

打個比方：你開廠生產汽車，頂級的賽車，不，飛翔汽車，研發投入高昂，原件配套廠家巨多，研發週期還長，但是呢，使用者卻不多，全世界就那麼十個二十個賽車手需要，你咋辦？

一臺EUV光刻機就要10億元左右；

一個5nm製程晶片廠要100億美元左右；

造晶片能不難嗎？

很多人聽說過光刻機，總以為只要有EUV光刻機，中芯國際很快就能夠量產7nm製程晶片？

實際上，並非如此！

除了光刻機，還需要至少數十種高精尖半導體裝置，譬如說：

等離子刻蝕機；

反應離子刻蝕系統；

離子注入機；

單晶爐；

圓晶劃片機；

晶片減薄機；

氣相外延爐；

氧化爐（VDF）；

低壓化學氣相澱積系統；

等離子體增強化學氣相澱積系統；

磁控濺射臺；

化學機械研磨機；

引線鍵合機；

探針測試臺；

……

想要建設7nm製程晶片廠，沒有幾十億美元能搞定？

最近，臺積電官宣，有意於美國亞利桑那州建先進製程圓晶廠，預計投資120億美元，投產後可量產5nm製程晶片！

想要搞定5nm製程晶片廠，就要100億美元左右投資；

……

對於咱們國家來說，錢倒是最容易解決的，可晶片製造人才呢？

哪有這麼容易培養出頂尖的晶片製造人才？

全球各國的頂尖半導體企業都在挖人，想要高價招募頂尖半導體人才，招人也難啊！

……

咱們大陸企業並非無法制造晶片，而是無法制造先進製程的晶片，譬如7nm製程晶片；

中芯國際已經能夠代工14nm製程晶片了！

咱們必須要有信心，聚合咱們14億華人的力量，搞定先進製程晶片，只是時間問題！

再耐心等一等，5-20年，就差不多了！

……

：在中國和“外國”這兩國的較量中，究竟哪一國更佔上風？有說中國吊打外國，有說外國輕鬆把中國摁在地上摩擦，雙方都列舉了林林總總的例子，整得我們吃瓜群眾一臉懵逼。

當然，中間派肯定說兩國各有利弊，但這結論雖然正確卻沒啥營養。想要在中外兩國這個話題上顯得有見識，得先搞明白啥是技術？

先透過一個影片看一下晶片內部構造有多複雜——

核心技術，到底是個啥？

把技術分分類，第一類姑且叫“可山寨技術”，或者叫“純燒錢技術”，有人喜歡往左邊燒，有人喜歡往右邊燒，於是就燒出了不同的應用技術。

這本質上是用舊技術整合出新玩意兒，比如，美帝登月的土星五號，中國的跨海大橋，小鬍子的鼠式坦克，甚至包括長城和埃及金字塔。

打個比方，這有點像吉尼斯紀錄：最長的頭髮，最長的指甲，等等……這類東西，只要錢到位，擱誰都燒的出，關鍵看有沒有需求，所以這些也可以叫應用技術。

比如上圖這種架橋機，幾個工業大國都能搞，但搞出來只能當玩具，只有中國搞出來才賺錢。

中國在經濟發展起來之後，迸發出海量需求，推動各種燒錢的應用技術井噴，賺了錢又可以孜孜不倦地完善各種細節，於是，可以不吹牛的說，中國的應用技術已經和整個外國平起平坐。

第二類技術暫且叫“不可山寨技術”，或者叫“燒錢燒時間技術”，任何牛逼裝置，你拼命往細拆，最終發現都是材料技術。

做材料和做菜差不多，番茄炒蛋的成分可以告訴你，但你做的菜就是沒我做的好吃，這就是核心技術。

除了生物醫學之外，核心技術說到底就是材料技術，看一串例子：

發動機，工業CROWN上的明珠，是中國最遭人詬病的短板。其核心技術說白了就是渦輪葉片不夠結實，油門踩狠了就得散架，無論是航天發動機、航空發動機、燃氣輪機，只要帶個“機”字，我們腰桿都有點軟。

材料技術除了燒錢、燒時間，有時還要點運氣。還是以發動機為例：金屬錸，這玩意兒和鎳混一混，做出的渦輪葉片吊炸天，錸的全球探明儲量大約2500噸，主要分佈在歐美，70%用來做發動機渦輪葉片，這種戰略物資，妥妥被美帝禁運。

前幾年在陝西發現一個儲量176噸的錸礦，可把華人樂的，馬上拼了老命燒錢，這幾年苦逼生活才有了起色。

稀土永磁體，就是用稀土做的磁鐵，能一直保持磁性，用處大大的。高品位稀土礦大多分佈在中國，所以和“磁”相關的技術，我們比美帝還能嘚瑟，比如核聚變、太空暗物質探測等。

據說，中國前幾年也對美帝禁運，逼得美帝拿錸交換，外加陝西安徽刨出來的那點錸，J20的發動機才算有些眉目。

作為“工業之母”的高階機床，我們基本和男國足一個水平，只能仰望日本德國瑞士。

材料是最大的限制之一，比如，高速加工時，主軸和軸承摩擦產生熱變形，導致主軸抬升和傾斜，還有刀具磨損，等等，所以對加工精度要求極高的活，華人還是望“洋”興嘆。

光學晶體，中國的部分產品還能對美帝實施禁運，所以和光相關的技術都不弱，比如鐳射武器、量子通訊。氣動外形，得益於錢學森那輩人的積澱，與之相關的技術也是槓槓的。

如果我們繼續羅列，就會發現，應用寬泛的基礎性材料，中國還是落後外國，應用相對較窄的細分領域，中國逐漸領跑。

下面，重點來了！

這種關鍵核心材料，全球總共約130種，也就是說，只要你有了這130種材料，就可以組裝出世界上已有的任何裝置，進而生產出已有的任何東西。

人類的核心科技，某種程度上說，指的就是這130種材料，其中32%國內完全空白，52%依賴進口，在高階機床、火箭、大飛機、發動機等尖端領域比例更懸殊，零件雖然實現了中中國產，但生產零件的裝置95%依賴進口。

這些可不是陳芝麻爛穀子的事情，而是工信部2018年7月釋出的資料，還新鮮著呢。

核心材料技術，說一句“外國仍把中國摁在地上”，一點都不過分。這其實很容易理解，畢竟發家時間不長，而材料技術不但要燒錢，更要燒時間。

這裡得強調一下，應用技術並不比核心技術次要，它需要資金、需求和社會實際情況的結合，雖然外國有能力燒，但也許一輩子都沒機會燒。

這兒肯定有人抬槓了：人家只是不願意燒，不然分分鐘秒殺你！呵呵，如果強行燒錢，後果參照老毛子。

磨嘰半天，該回正題了，半導體晶片之所以難，是因為它不但涉及海量燒錢的應用技術，還有眾多燒錢燒時間的材料技術。為了便於大家理解，這話得從原理說起。

晶片原理和量子力學

很多人覺得量子力學只是一個數學遊戲，沒有應用價值，呵呵，下面咱給計算機晶片尋個祖宗，請看示範：

導體，咱能理解，絕緣體，咱也能理解，我們第一次被物理整懵的，怕是半導體了，所以先替各位的物理老師把這債還上。

原子組成固體時，會有很多相同的電子混到一起，但量子力學認為，2個相同電子沒法待在一個軌道上。

於是，為了讓這些電子不在一個軌道上打架，很多軌道就分裂成了好幾個軌道，這麼多軌道擠在一起，不小心捱得近了，就變成了寬寬的大軌道。這種由很多細軌道擠在一起變成的寬軌道就叫能帶。

有些寬軌道擠滿了電子，電子就沒法移動，有些寬軌道空曠的很，電子就可自由移動。電子能移動，宏觀上表現為導電，反過來，電子動不了就不能導電。

好了，我們把事情說得簡單一點，不提“價帶、滿帶、禁帶、導帶”的概念，準備圈重點！

有些滿軌道和空軌道挨的太近，電子可以毫不費力從滿軌道跑到空軌道上，於是就能自由移動，這就是導體。一價金屬的導電原理稍有不同。

但很多時候兩條寬軌道之間是有空隙的，電子單靠自己是跨不過去的，也就不導電了。

但如果空隙的寬度在5ev之內，給電子加個額外能量，也能跨到空軌道上，跨過去就能自由移動，也就是導電。

這種空隙寬度不超過5ev的固體，有時能導電有時不能導電，所以叫半導體。

如果空隙超過5ev，那基本就得歇菜，正常情況下電子是跨不過去的，這就是絕緣體。當然，如果是能量足夠大的話，別說5ev的空隙，50ev都照樣跑過去，比如高壓電擊穿空氣。

到這，由量子力學發展出的能帶理論就差不多成型了，能帶理論系統地解釋了導體、絕緣體和半導體的本質區別，即，取決於滿軌道和空軌道之間的間隙，學術點說，取決於價帶和導帶之間的禁頻寬度。

半導體離晶片原理還很遙遠，別急。

很明顯，像導體這種直男沒啥可折騰的，所以導線到了今天仍然是銅線，技術上沒有任何進展，絕緣體的命運也差不多。

半導體這種曖曖昧昧的性格最容易搞事情，所以與電子裝置相關的產業基本都屬於半導體產業，如晶片、雷達。

下面有點燒腦細胞。

基於一些簡單的原因，科學家用矽作為半導體的基礎材料。矽的外層有4個電子，假設某個固體由100個矽原子組成，那麼它的滿軌道就擠滿了400個電子。

這時，用10個硼原子取代其中10個矽原子，而硼這類三價元素外層只有3個電子，所以這塊固體的滿軌道就有了10個空位。這就相當於在擠滿人的公交車上騰出了幾個空位子，為電子的移動提供了條件。這叫P型半導體。

同理，如果用10個磷原子取代10個矽原子，磷這類五價元素外層有5個電子，因此滿軌道上反而又多出了10個電子。相當於擠滿人的公交車外面又掛了10個人，這些人非常容易脫離公交車。這叫N型半導體。

現在把PN這兩種半導體面對面放一起會咋樣？不用想也知道，N型那些額外的電子必然是跑到P型那些空位上去了，一直到電場平衡為止，這就是大名鼎鼎的“PN接面”。(動圖來自《科學網》張雲的博文)

這時候再加個正向的電壓，N型半導體那些額外的電子就會源源不斷跑到P型半導體的空位上，電子的移動就是電流，這時的PN接面就是導電的。

如果加個反向的電壓呢？從P型半導體那裡再抽電子到N型半導體，而N型早已掛滿了額外的電子，多出來的電子不斷增強電場，直至抵消外加的電壓，電子就不再繼續移動，此時PN接面就是不導電的。

當然，實際上還是會有微弱的電子移動，但和正向電流相比可忽略不計。

如果你已經被整暈了，沒關係，用大白話總結一下：PN接面具有單向導電性。

好了，我們現在已經有了單向導電的PN接面，然後呢？把PN接面兩端接上導線，就是二極體：

有了二極體，隨手搭個電路：

三角形代表二極體，箭頭方向表示電流可透過的方向，AB是輸入端，F是輸出端。

如果A不加電壓，電流就會順著A那條線流出，F端就沒了電壓；如果AB同時加電壓，電流就會被堵在二極體的另一頭，F端也就有了電壓。

假設把有電壓看作1，沒電壓看作0，那麼只有從AB端同時輸入1，F端才會輸出1，這就是“與閘電路”，

同理，把電路改成這樣，那麼只要AB有一個輸入1，F端就會輸出1，這叫“或閘電路”：

現在有了這些基本的邏輯閘電路，離晶片就不遠了。你可以設計出一種電路，它的功能是，把一串1和0，變成另一串1和0。

簡單舉個例子，給第二個和第四個輸入端加電壓，相當於輸出0101，經過特定的電路，輸出端可以變成1010，即第一個和第三個輸出端有電壓。

我們來玩個稍微複雜一點的局：

左邊有8個輸入端，右邊有7個輸出端，每個輸出端對應一個發光管。從左邊輸入一串訊號：00000101，經過中間一堆的電路，使得右邊輸出另一串訊號：1011011。

1代表有電壓，0代表無電壓，有電壓就可以點亮對應的發光管，即7個發光管點亮了5個，於是，就得到了一個數字“5”，如上圖所示。

終於，我們已經搞定了數字是如何顯示的！

如果你想進行1+1的加法運算，其電路的複雜程度就已經超過了99%的人的智商了，即便本僧親自出手，設計電路的運算能力也抵不過一副算盤。

直到有一天，有人用18000只電子管，6000個開關，7000只電阻，10000只電容，50萬條線組成了一個超級複雜的電路，誕生了人類第一臺計算機，重達30噸，運算能力5000次/秒，還不及現在手持計算器的十分之一。

不知道當時的工程師為了安裝這堆電路，腦子抽筋了多少回。

接下來的思路就簡單了，如何把這30噸東西，整合到指甲那麼大的地方上呢？這就是晶片。

晶片製造與中國技術

為了把30噸的運算電路縮小，工程師們把多餘的東西全扔了，直接在矽片上製作PN接面和電路。下面從矽片出發，說說晶片的製作過程和中國所處的水平。

第一：矽

把這玩意兒氯化了再蒸餾，可以得到純度很高的矽，切成片就是我們想要的矽片。矽的評判指標就是純度，你想想，如果矽裡有一堆雜質，那電子就別想在滿軌道和空軌道之間跑順暢。

太陽能級高純矽要求99.9999%，這玩意兒全世界超過一半是中中中國產的，早被玩成了白菜價。

晶片用的電子級高純矽要求99.999999999%(別數了，11個9)，幾乎全賴進口，直到2018年江蘇的鑫華公司才實現量產，目前年產0.5萬噸，而中國一年進口15萬噸。

難得的是，鑫華的高純矽出口到了半導體強國南韓，品質應該還不錯。不過，30%的製造裝置還得進口……

高純矽的傳統霸主依然是德國Wacker和美國Hemlock(美日合資)，中國任重而道遠。

第二：晶圓

矽提純時需要旋轉，成品就長這樣：

所以切片後的矽片也是圓的，因此就叫“晶圓”。這詞是不是已經有點耳熟了？

切好之後，就要在晶圓上把成千上萬的電路裝起來的，幹這活的就叫“晶圓廠”。各位拍腦袋想想，以目前人類的技術，怎樣才能完成這種操作？

用原子操縱術？想多了，朋友！等你練成御劍飛行的時候，人類還不見得能操縱一個一個原子組成各種器件。晶圓加工的過程有點繁瑣。

首先在晶圓上塗一層感光材料，這材料見光就融化，那光從哪裡來？光刻機，可以用非常精準的光線，在感光材料上刻出圖案，讓底下的晶圓裸露出來。

然後，用等離子體這類東西衝刷，裸露的晶圓就會被刻出很多溝槽，這套裝置就叫刻蝕機。在溝槽裡摻入磷元素，就得到了一堆N型半導體。

完成之後，清洗乾淨，重新塗上感光材料，用光刻機刻圖，用刻蝕機刻溝槽，再撒上硼，就有了P型半導體。

實際過程更加繁瑣，大致原理就是這麼回事。有點像3D列印，把導線和其他器件一點點一層層裝進去。

這塊晶圓上的小方塊就是晶片。晶片放大了看就是成堆成堆的電路，這些電路並不比那臺30噸計算機的電路高明，最底層都是簡單的閘電路。

只是採用了更多的器件，組成了更龐大的電路，運算效能自然就提高了。

據說這就是一個與非閘電路：

提個問題：為啥不把晶片做的更大一點呢？這樣不就可以安裝更多電路了嗎？效能不就趕上外國了嘛？

這個問題很有意思，答案出奇簡單：錢！

一塊300mm直徑的晶圓，16nm工藝可以做出100塊晶片，10nm工藝可以做出210塊晶片，於是價格就便宜了一半，在市場上就能死死摁住競爭對手，賺了錢又可以做更多研發，差距就這麼拉開了。

說個題外話，中國軍用晶片基本實現了自給自足，因為咱不計較錢嘛！可以把晶片做的大大的。

另外，越大的矽片遇到雜質的機率越大，所以晶片越大良品率越低。總的來說，大晶片的成本遠遠高於小晶片，不過對軍方來說，這都不叫事兒。

可別把“龍芯”和“漢芯”混為一談

第三：設計與製造

影片瞭解CPU是如何生產的——

用數以億計的器件組成如此龐大的電路，想想就頭皮發麻，所以晶片的設計異常重要，重要到了和材料技術相提並論的地步。

一個路口紅綠燈設定不合理，就可能導致大片堵車。電子在晶片上跑來跑去，稍微有個PN結出問題，電子同樣會堵車。

這種精巧的線路設計，只有一種辦法可以檢驗，那就是：用！大量大量的用！

現在知道晶片成本的重要性了吧，因為你不會多花錢去買一臺效能相同的電腦，而晶片企業沒了市場份額，很容易陷入惡性迴圈。

正因為如此，晶片設計不光要燒錢，也需要時間沉澱，屬於“燒錢燒時間”的核心技術。

既然是核心技術，自然就會發展出獨立的公司，所以晶片公司有三類：設計製造都做、只做設計、只做製造。

半導體是臺灣少有的仍領先大陸的技術了，基於兩岸實質上的分治狀態，所以中國大陸和臺灣暫且分開表述。

早期的設計製造都是一塊兒做的，最有名的：美國英特爾、南韓三星、日本東芝、義大利法國的意法半導體；中國大陸的：華潤微電子、士蘭微；中國臺灣的：旺宏電子等。

外國、臺灣、大陸三方，最落後的就是大陸，產品多集中在家電遙控器之類的低端領域，手機、電腦這些高階晶片幾乎空白！

後來隨著晶片越來越複雜，設計與製造就分開了，有些公司只設計，成了純粹的晶片設計公司。如，美國的高通、博通、AMD，中國臺灣的聯發科，大陸的華為海思、展訊等。

挨個點評幾句。

大名鼎鼎的高通就不多說了，世界上一半手機裝的是高通晶片；

博通是蘋果手機的晶片供應商，手機晶片排第二毫無懸念；

AMD和英特爾基本把電腦晶片包場了。

臺灣聯發科走的中低端路線，手機晶片的市場份額排第三，很多中中國產手機都用，比如小米、OPPO、魅族。不過最近被高通乾的有點慘，銷量連連下跌。

華為海思是最爭氣的，大家肯定看過很多故事了，不展開。除了通訊晶片，海思也做手機用的麒麟晶片，市場份額隨著華為手機的增長排進了前五。個人切身體會，海思晶片的進步真的相當不錯。

展訊是清華大學的校辦企業，比較早的大陸晶片企業，畢竟不能被人剃光頭吧，硬著頭皮上，走的是低端路線。前段時間傳出了不少危機，後來又說是變革的開始，過的很不容易，和世界巨頭相差甚多。

大陸還有一批晶片設計企業，晨星半導體、聯詠科技、瑞昱半導體等，都是臺灣老大哥的子公司，產品應用於電視、行動式電子產品等領域，還挺滋潤。

還有一類只製造、不設計的晶圓代工廠，這必須得先說臺灣的臺積電。正是臺積電的出現，才把晶片的設計和製造分開了。

2017年臺積電包下了全世界晶圓代工業務的56%，規模和技術均列全球第一，市值甚至超過了英特爾，成為全球第一半導體企業。

晶圓代工廠又是臺灣的天下，除了臺積電這個巨無霸，臺灣還有聯華電子、力晶半導體等等，連美國南韓都得靠邊站。

大陸最大的代工廠是中芯國際，還有上海華力微電子也還不錯，但技術和規模都遠不及臺灣。

不過受制於臺灣詭譎的社會現狀，臺積電開始佈局大陸，落戶南京。這幾年臺資、外企瘋狂在大陸建晶圓代工廠，這架勢和當年合資汽車有的一拼。

大陸的中芯國際具備28nm工藝，14nm的生產線也在路上，可惜還沒盈利。大家還是願意把這活交給臺積電，臺積電幾乎拿下了全球70%的28nm以下代工業務。

美國、南韓、臺灣已具備10nm的加工能力，最近幾個月臺積電剛剛上線了7nm工藝，穩穩壓過三星，首批客戶就是華為的麒麟980晶片。

這倆哥們兒早就是老搭檔了，華為設計晶片，臺積電加工晶片。

說真的，如果大陸能整合臺灣的半導體產業，並利用靈活的政策和龐大的市場促進其進一步升級，我們追趕美帝的步伐至少輕鬆一半。

第四：核心裝置

晶片良品率取決於晶圓廠整體水平，但加工精度完全取決於核心裝置，就是前面提到的“光刻機”。

光刻機，荷蘭阿斯麥公司(ASML)橫掃天下！不好意思，產量還不高，你們慢慢等著吧！

無論是臺積電、三星，還是英特爾，誰先買到阿斯麥的光刻機，誰就能率先具備7nm工藝。沒辦法，就是這麼強大！

日本的尼康和佳能也做光刻機，但技術遠不如阿斯麥，這幾年被阿斯麥打得找不到北，只能在低端市場搶份額。

阿斯麥是唯一的高階光刻機生產商，每臺售價至少1億美金，2017年只生產了12臺，2018年預計能產24臺，這些都已經被臺積電三星英特爾搶完了。

2019年預測有40臺，其中一臺是給咱們的中芯國際。

既然這麼重要，咱不能多出點錢嗎？

第一：英特爾有阿斯麥15%的股份，臺積電有5%，三星有3%，有些時候吧，錢不是萬能的。

第二，美帝整了個《瓦森納協定》，敏感技術不能賣。

有意思的是，2009年上海微電子的90奈米光刻機研製成功(核心部件進口)，2010年美帝允許90nm以上裝置銷售給中國。

後來，中國開始攻關65nm光刻機，2015年美帝允許65nm以上裝置銷售給中國，再後來美帝開始管不住小弟了，中芯國際才有機會去撿漏一臺高階機。

不過咱也不用氣餒，咱隨便一家房地產公司，銷售額輕鬆秒殺阿斯麥，哦耶！

重要性僅次於光刻機的刻蝕機，中國的狀況要好很多，16nm刻蝕機已經量產執行，7-10nm刻蝕機也在路上了，所以美帝很貼心的解除了對中國刻蝕機的封鎖。

在晶圓上注入硼磷等元素要用到“離子注入機”，2017年8月終於有了第一臺中中國產商用機，水平先不提了。離子注入機70%的市場份額是美國應用材料公司的。

塗感光材料得用“塗膠顯影機”，日本東京電子公司拿走了90%的市場份額。即便是光刻膠這些輔助材料，也幾乎被日本信越、美國陶氏等壟斷。

2015年至2020年，國內半導體產業計劃投資650億美元，其中裝置投資500億美元，再其中480億美元用於購買進口裝置。

算下來，這幾年中國年均投入130億，而英特爾一家公司的研發投入就超過130億美元。

論半導體裝置，中國，任無比重、道無比遠啊！

第五：封測

晶片做好後，得從晶圓上切下來，接上導線，裝上外殼，順便還得測試，這就叫封測。

封測又又又是臺灣的天下，排名世界第一的日月光，後面還跟著一堆實力不俗的小弟：矽品、力成、南茂、欣邦、京元電子。

大陸的三大封測巨頭，長電科技、華天科技、通富微電，混的都還不錯，畢竟只是晶片產業的末端，技術含量不高。

（按：最新的訊息，紫光29.18億臺幣入股第一封裝大廠日月光：佔股30％）

說說我們的中國芯

說起中國晶片，不得不提“漢芯事件”。2003年上海交通大學微電子學院院長陳進教授從美國買回晶片，磨掉原有標記，作為自主研發成果，騙取無數資金和榮譽，消耗大量社會資源，影響之惡劣可謂空前！以致於很長一段時間，科研圈談芯色變，嚴重干擾了晶片行業的正常發展。

矽原料、晶片設計、晶圓加工、封測，以及相關的半導體裝置，絕大部分領域中國還是處於“任重而道遠”的狀態。

那這種懵逼狀態還得持續多久呢？根據“燒錢燒時間”理論，掐指算算，大約是2030年吧！

國務院印發的《積體電路產業發展綱要》明確提出，2030年積體電路產業鏈主要環節達到國際先進水平，一批企業進入國際第一梯隊，產業實現跨越式發展。

當前，中國晶片的總體水平差不多處在剛剛實現零突破的階段，雖然市場份額微乎其微，但每個領域都參了一腳，前景還是可期待的。

晶片的極限在哪裡

文末，習慣性抱怨一下人類科技的幼稚。

晶片，作為大夥削尖腦袋能達到的最高科技水準，其基礎的能帶理論竟然只是個近似理論，電子的行為仍然沒法精確計算。

再往大了說，別看現在的技術紛繁複雜，其實就是玩玩電子而已，至於其他幾百種粒子，還完全不知道怎麼玩！

晶片加工精度已經到了7nm，雖然三星吹牛說要燒到3nm，可那又如何？

你還能繼續燒嗎？1nm差不多就是幾個原子而已，量子效應非常顯著，近似理論就不好使了，電子的行為更加難以預測，半導體行業就得在這兒歇菜。

燒錢也好，燒時間也罷，燒到盡頭就是理論物理。基礎科學除了燒錢燒時間，還得燒人，燒的異常慘烈，100個高智商，99個都是墊腳石！

工程師可以半道出家，但物理學家必須科班出身，基礎科學在中國被忽視了五千多年，如今每年填報熱度還不如耍戲的。

不能光折騰電子了，為了把中微子也用起來，咱趕緊忽悠，哎，不對，是呼籲更多孩子學基礎科學吧！

【是晶片製造難？還是光刻機難？我們為何製造不出自己的晶片呢？為】

其實，我一直認為，晶片技術是一種綜合性的技術，而光刻機技術就像一把“尖刀”，刺在了我們心口，因此晶片是命，光刻機是命的防護。

但是，中國一方面因為光刻機技術的掣肘，對於我們而言，沒有光刻機，就好比時刻警惕這種晶片的危機。那麼，晶片製造難不難？沒有光刻機行不行呢？

01晶片製造的難度，透過製造步驟就知道

我們知道如果一款晶片成型，並且進入到裝置中，需要經過四個步驟，它們分別是設計、製造、封裝、測試。而設計和製造可以說是晶片設計的精髓，如果說設計的話，我們熟知的高通，蘋果，華為實際上都是設計類的公司。

它們透過EDA軟體進行設計，必須和大家提到的是，這款軟體本身就是我們晶片設計領域的軟肋。現在設計上，華為已經能夠做到符合我們對於設計的需求，關鍵是在製造方面。

我們說說晶片製造的步驟，這樣你可能更容易知道晶片製造的難度。

第一步：我們需要的是將晶圓從沙子裡提煉出來，提煉的單晶矽，做成了矽錠，再把矽錠加工切割成一個一個的圓片，這就叫晶圓。

第二步：這時候，我們透過在晶圓上塗抹一層光刻膠（透過紫外光照射可以固化，但是它又容易被水溶解）制約我們的又一個因素，這裡需要提到的是：光刻膠，它主要來自於日本和美國，特別是高階光刻膠，並且塗膠顯影機只有日本有。

第三步：關係到光刻機領域。首先必須在晶圓上已經塗抹了一層光刻膠，需要我們透過光刻機的特殊光源，將膠水固化，而且一定是按照之前設計好的線路圖。沒有它你的晶圓就不能夠固化線路圖。很遺憾的是，美國的光源，德國的鏡頭等等組成了ASML的光刻機。

第四步：蝕刻，中國的蝕刻技術已經發展非常迅速了。我們需要溶解掉一些多餘的塗層。剛才的光刻膠已經固化，可是我們必須得知道部分不需要的塗層也存在了。

透過進入蝕刻，再溶解掉不需要的塗層，留下光刻的部分，並形成一道道的凹槽。需要將凹槽中注入其它離子元素，用以改變單晶矽的導電特性。

02晶片難度：一環扣一環

我們必須知道，晶片的步驟中，我們缺乏的不僅僅是光刻機。甚至還包括設計領域的EDA設計軟體；製造端領域的：日本美國鉗制的光刻膠，日本的塗膠顯影機，荷蘭的光刻機，以及日本的離子注入機都是關鍵部位。

而核心的光刻機部分，在華為被美國新的政策影響下，甚至會讓我們光刻機技術頗受影響，如果沒有它，晶片就根本不能夠成型。

雖然，上海微電子已經預計明年推出22nm工藝製程的光刻機，並且還有報道稱武漢光電國家研究甘棕松團隊採用二束鐳射在自研的光刻膠上突破了光束衍射極限的限制，採用遠場光學的辦法，光刻出最小9nm線寬的線段。但是，和目前的ASML的7nm EUV差異很大。

晶片難，光刻機難，但是我們確實需要打破束縛，走出一條不同的路，這條路難卻值得我們去超越。

自1979年改革開放以來，中國已經持續高速發展了40多年，在40多年的時間裡面，我們的國家發生了翻天覆地的變化，不管是哪個方面，由於在各個領域都取得很多突破，所以在這裡就不一一列舉了，在這裡就介紹一下一些重點領域所取得巨大成就。

說到中國取得輝煌成就，我們首先想到的是航天領域，這幾十年中國相繼實現了第一次載人航天、第一次天空行走、第一次月球探測、第一個國際空間站的建設，中國也從一個落後的航天弱國一躍成為世界上僅次於美俄的第三航天強國。

中國建設的天宮空間站

其次是軍事領域，改革開放讓中國的經濟實力大增，強大的國防都是建立在堅實的經濟基礎上的，由於擁有了充足的國防經費，近10年來中國國防建設也取得巨大成就，中中國產002航母、055萬噸驅逐艦、075兩棲攻擊艦、殲-20、運-20、殲-15等一大批世界頂尖裝備獵裝部隊，為中國經濟建設保駕護航。

晶片

最後再來說說科技領域，在科技領域，中國也凸顯了趕美超歐的跡象，第一顆量子衛星、高鐵技術、人工智慧技術、5G技術、超級計算機技術、人臉識別技術等都領先於世界，可以這麼說國外有的我們基本都有了，國外沒有的我們也有，儘管這幾十年我們取得很大的發展成就，但是依然不能驕傲自滿，因為在一些領域特別是核心領域，我們依然落後和受制於人，其中最典型的領域就是晶片領域，可能很多人都覺得，中國都可以製造導彈、核武器、宇宙飛船、大飛機等這些複雜而先進的大物件，卻搞不定一塊小小的晶片，讓人難以置信。

晶片由沙子製成的

其實不用懷疑，真實的情況是，晶片的複雜程度要比導彈、核武器、宇宙飛船等工業品要複雜幾十倍，如果說航空發動機被譽為現代工業的CROWN，那麼晶片就是CROWN頂上的那顆明珠， 比CROWN本身要耀眼的多，如今中國已經可以製造出具有世界先進的航空發動機，卻依然無法制造出具有世界先進水平的晶片，究其原因就是因為晶片的研製和製造實在太難了，那晶片的研發到底有多難？晶片是如何被製造出來的？

晶片內部結構放大圖

我們都知道晶片是透過一堆沙子變過來的，但是這裡的“變”可沒有那麼簡單，首先要把沙子在超高溫條件下提取純度非常高的矽晶體，據說矽晶體的純度必須達到99.9999%才能滿足要求，這是第一步，提取了數量足夠的矽晶體後，然後把這些矽晶體制造成矽錠，然後把矽錠切割成為矽片，矽片的厚度要求也很高，必須比蒼蠅的翅膀還要薄，行業把這些薄如蟬翼的矽片稱為矽晶圓，矽晶圓都製作好之後，就需要對它們進行光刻，而要想對這些很小的矽晶圓進行光刻， 就需要用到極為先進的光刻機，而光刻機是製造晶片最核心的技術之一，擁有更好的光刻機就可以製造奈米級別更小的晶片，目前世界上最先進的光刻機是荷蘭ASML公司生產的紫外光刻機，這款光刻機可以製造出最小5奈米級別的晶片，而如今荷蘭ASML公司正在研發2奈米級別的光刻機，繼續領先世界。

荷蘭ASML公司生產的紫外光刻機

由於光刻機即使送你一臺都不能製造出來，所以它成為製造晶片最核心也是最重要的裝置，中國曾經向荷蘭ASML公司訂購一臺極紫外光刻機，不過由於種種原因至今沒有交付，有了好的光刻機之後，這個時候還沒有那麼快可以生產出晶片，期間還要經歷光刻、塗特殊膠水、製作成為掩模板等步驟，等這些步驟完成之後，透過一定的化學反應才形成光刻電路紋理，然後再用特製的化學藥水進行蝕刻獲得電路凹槽，再把一些雜誌粒子放進去透過高溫等條件形成導電要求，這些操作往往需要重複幾十次才能夠完成，只有完成這些才完成晶片製造的初步工作，接下來才能順利開展下去最終制造出晶片。

光刻機在製造晶片

晶片的製造需要用到大量最新的光學技術、材料技術、精密加工技術等先進技術，不然它也不可能被譽為工業CROWN上的明珠，作為最耀眼、最重要的人類科技發展結晶，晶片技術自然需要最新、最頂級的技術，由於晶片的複雜性特徵，一枚小小的晶片裡面包含有幾十億個電晶體，如果把晶片的內部放大就像一座超級大城市，複雜程度超過我們的想象，這樣精巧的結構設計讓人一度被認為是外星人技術。

中中國產晶片

總的來說，晶片設計和製造不復雜，複雜的是如何製造出體積更小、能耗更低、功率更強的晶片，而要想製造出這樣的晶片，最關鍵的就是擁有先進的光刻機，而光刻機正是中國還沒有掌握的技術，目前中國已經成功量產14奈米級別的晶片，但是國外的晶片製造水平已經達到7奈米甚至5奈米了，還向著2奈米的極限衝刺。所以在晶片領域中國還要努力，不過追上去只是時間問題，相信在不久將來，中國晶片一定可以趕上世界先進水平的。