華為麒麟晶片被美國卡脖子的事情剛過去沒幾天,小米這邊又出么蛾子。
8月9日,雷軍突然發微博,就網友們最關心的幾個問題做了回覆,其中有提及到澎湃S2晶片的研發進度。雷軍表示:澎湃S2計劃仍在繼續,但遇到了巨大的困難。
雖然只有短短的幾句話,但看到雷軍這個回覆,科技君一時間百感交集,一方面,幾乎被大多數人遺忘的澎湃S2晶片專案竟然還在堅持。但另一方面,澎湃S2所面臨的困難可能超乎我們的想象,一時半會兒估計是很難量產了。
雖然雷軍並未提及具體遇到了什麼困難,但科技君猜測,大概率又是晶片工藝的問題。上期,科技君提到製造高階晶片所必需的光刻機目前國內企業還無法制造。
科技君甚至在網上看到這樣的觀點:在建國初期那個一窮二白的年代我們憑藉自己的智慧搞定了兩彈一星,難道,造晶片造光刻機比造原子彈還難?沒道理啊!實在不行,咱們就算用手畫也要把高階晶片搞出來。
emmmm,有這份勇氣當然是好事,但科技君要說的是有這種想法的小夥伴too young too simple了。
光靠手繪肯定是造不出晶片的,不過這個比喻倒是比較恰當。光刻機就如同繪畫用的畫筆、雕刻用的刻刀,是晶片生產中不可或缺的工具!
試想一下,沒了畫筆你如何作畫?任你水平再高也無能為力。那麼,造光刻機真的比造原子彈還難嗎?別急,科技君今天就來給科友們科普一下高階光刻機和高階晶片製造到底有多難。
首先,高階光刻機被稱為現代半導體行業CROWN上的明珠,一臺7nm的EUV光刻機由超過10萬個零件組成。這些零件涉及的行業超過200個!包括設計、材料、光學、力學、演算法和積體電路等等。那麼,中國有沒有這些配套的產業呢?老實說,有,但是不全,而且和國際先進水平比起來差距還很大。
以積體電路行業為例,一張圖說明問題:
科友們發現沒有,在半導體行業里歐美的公司佔據了一大半,中國的公司卻少的可憐,而且實力較弱,真正的行業寡頭幾乎都是歐美公司。尤其是在半導體材料和IC製造這方面,我們的短板尤其明顯。真是沒有對比就沒有傷害。。。
再看一張半導體晶片製造工藝流程和產業鏈的圖:
無論在哪一個環節都是歐美公司佔大頭。
科技君自閉了。。。
如果你覺得這些還不足以反映光刻機制造的難度,那麼科技君再舉幾個具體的栗子:
ASML的EUV光刻機上所採用的鏡頭每一塊鏡片有平底鍋這麼大,對鏡片的平整度和透光度都有著近乎變態的要求:20多片鏡片疊加在一起還要有極高的透光率,鏡片表面要做的接近於絕對的光滑。
ASML的EUV光刻機採用的鏡片來自德國頂級光學巨頭卡爾蔡司。目前,全球也只有卡爾蔡司能生產這種高精度的光刻機用鏡片。而且這些鏡片很多需要人工研磨,蔡司的很多工程師一輩子就幹這一件事,甚至祖上三代都是幹這個的,在這方面擁有上百年的技術和經驗沉澱。
而中國很明顯沒有蔡司這樣牛逼的光學巨頭。別說和蔡司比,就算和日本的佳能、尼康相比我們也還差得遠。連佳能和尼康都只能造低端光刻機,更何況我們。ASML的工程師就曾對中國考察團的人說過:就算給你們全套的圖紙你們也造不出來。
這話聽著很氣人!但人家說的卻是大實話,材料和工藝上的差距真不是一張圖紙就能解決的。需要的是長時間的積累、沉澱。還有就是所謂的工匠精神。
再者,從DUV進化到EUV,紫外光的波長由原先的193mm急劇縮短到13.5mm。這需要將20KW的鐳射,以每秒5萬次的頻率來轟擊20微米的錫滴,將液態錫汽化成為等離子體。這相當於在颶風裡以每秒五萬次的頻率,讓乒乓球擊中一隻蒼蠅2次。這個難度可想而知。
所以,毫不誇張的說高階光刻機的製造難度真的不亞於原子彈!而中國目前因為在材料、技術等多方面落後暫時無法造出高階的EUV光刻機。
說完了光刻機,咱們再來說一說中國的另一大短板:EDA軟體,很多科友不明白EDA軟體是啥,簡單地說EDA軟體就是設計晶片用的軟體,就如同設計師用的PS軟體和必需的素材。如果沒有了PS這樣的軟體或是少了必需的素材你覺得設計師會怎樣?
EDA軟體就相當於晶片設計師的PS和素材,沒有EDA軟體,晶片設計根本無從談起。一塊晶片幾十億個電晶體總不能全靠手繪吧。目前中中國產的EDA軟體還比較落後,美國的EDA軟體佔三巨頭:新思科技、鏗騰電子和明導國際佔據了國內市場95%的市場份額,說壟斷也不為過。
EDA軟體已經成為中國半導體行業中最薄弱的環節。EDA軟體最核心的在於底層的演算法,而要在底層演算法上創新是非常困難的,它又進一步涉及到數學、物理等基礎學科領域的理論創新。目前中國僅有清華大學和復旦大學有開設EDA軟體演算法等相關專業。
從事EDA軟體開發的人需要精通數學、物理、半導體行業、機械等多個領域。這樣的複合型人才本就不多,加之中國前些年不注重這方面人才的培養,導致EDA領域無人可用。
所以,國內在EDA軟體開發這一領域的人才缺口非常大,加上由於“你懂的”等各種原因,歐美國家對中國在這一領域實行嚴格的技術封鎖。導致了中國在EDA軟體和相關的演算法這方面一直大幅落後於歐美。
反觀美國的EDA軟體三巨頭:新思科技、鏗騰電子和明導國際,起步早,有先發技術優勢,通過幾十年的積累已經建立起了極高的技術壁壘,別的公司要想超越非常困難。
看到這裡,其實科友們已經很明白了,在製造晶片必需的硬體和軟體兩個方面都非常落後,因此高階晶片製造就成了空中樓閣,甚至無從談起。那麼中國就只能認慫嗎?
當然不能認慫!我們不但不能認慫還必須想辦法破局!
但,如何破局?按現在的情況咱們軟硬體都不行,其實吧,也沒有那麼悲觀。
細心的科友會問:既然造光刻機的難度不亞於原子彈,又涉及200多個配套產業,中國造不出來難道美國就造的出來?嘿嘿,問得好!答案很明顯:美國也造不出光刻機!你看ASML是一家荷蘭的公司,這就說明問題了。並且他家光刻機的零件採購自數十個不同的國家。
所以縱然是當今的科技霸主美利堅想單憑一國之力造出光刻機也是辦不到的,別的不說,美國有像卡爾蔡司那樣牛逼的光學巨頭嗎?並沒有!所以現階段美國也造不出光刻機。
那麼現在美國都造不出的光刻機,中國有可能破局並最終攻克這一難關嗎?
答案是肯定的!原因在於中國擁有全世界最完整的工業體系,這是現在的美國所不具備的。其實曾經世界上有三個國家擁有完整的工業體系:中國、美國和前蘇聯。但後來蘇聯解體,美國在二戰後重點發展高科技產業,放棄了很多汙染嚴重且效率較低的重工業。時至今日,中國成了全球唯一擁有一整套完整工業體系的國家。
千萬不要小看這套完整的工業體系,它是一個國家高階製造業的根基!中國近年來能成為“基建狂魔”就是因為我們有著完整的工業體系。而說到基建,美國在這方面就是弟弟,在中國面前只有叫爸爸的份兒。
基建狂魔中國
不信?美國造福特號航母用的龍門吊就是上海振華重工製造的!
科技君一直覺得擁有完整的工業體系是一個很開掛的能力,這玩意兒說起來簡單,真正做到是很困難的。遠的不說不說,科友們看看中國在此次疫情期間如何用10天時間建成雷神山和火神山醫院就明白完整工業體系的威力了。這次我們也可以很拽的說那句:就算給你們全套的圖紙你們也造不出來。
雷神山醫院
好了,又有點放飛自我了,咱們說回光刻機的研發製造。有了完整的工業體系就有了衝擊高階製造業的根基!我們就可以在這個基礎上去研發光刻機所需的各種零件
依託這種完整的工業體系,中國完全有可能攻克各種難關,最終造出高階EUV光刻機。到那時,中國將有望成為全世界唯一一個僅憑自身力量就可以獨立製造EUV光刻機的國家!想想還是值得期待的。
科技君這麼說,並非毫無根據,實際上,上海微電子目前已經量產90nm光刻機,2021年可以交付28nm光刻機,22nm光刻機也在研發當中。千萬別小看這些落後的光刻機,至少,它可以讓我們在中端晶片上不被別人卡脖子,所以,這玩意兒雖然落後!但咱不能沒有!
咱們再來看看中中國產的EDA軟體,目前,國內做EDA軟體最牛逼的華大九天。中國第一款EDA軟體——熊貓系統就出自華大九天之手。雖然,以華大九天現在的實力還無法與美國EDA軟體三巨頭抗衡,但隨著這幾年國內晶片行業和半導體行業的興起,EDA軟體再次被國家重視,這無疑是積極的訊號。
其實吧,中中國人做軟體也沒那麼差,還記得當初的WPS嗎?要知道,在80年代末期WPS是領先於微軟office的。在DOS時代,求伯君憑藉一己之力研發出WPS,一統文書處理的江湖。
所以,中國現在雖然在高階晶片和配套的軟硬體方面還很落後,但是我們並非束手無策。相反,中國在許多方面擁有不對稱優勢。只要能利用好這些優勢,我們就能破局,最終成為晶片強國。說不定,隨著中國的發展臺積電哪天就變中積電了呢。嘿嘿嘿~
科技君和科友們一樣,期待著中國的高階晶片行業的騰飛!