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中国芯片的现状明日复明日的意思

   日期:2023-07-30     浏览:50    评论:0    
核心提示:1.大陆芯片制造技术在三个领域取得突破;2.DIGITIMES:声光暂掩的大陆半导体产业发展近况;3.7月中国集成电路出口额为58.7亿美元;4.投资1.6亿美元,日美合资光罩厂厦门动工;5.有机半

1.大陆芯片制造技术在三个领域取得突破;

2.DIGITIMES:声光暂掩的大陆半导体产业发展近况;

3.7月中国集成电路出口额为58.7亿美元;

4.投资1.6亿美元,日美合资光罩厂厦门动工;

5.有机半导体晶相调控研究取得系列进展

1.大陆芯片制造技术在三个领域取得突破;

■张逸民

中国芯片行业一直流传着一句话,除了水和空气以外,其他全都是进口的。 即使华为能自主设计顶级的「麒麟芯片」,也要靠台湾的台积电来代工生产。

台积电虽然已经到中国大陆投资设厂,但按台湾方面的要求,台积电大陆工厂的技术必须落后台湾三代。 因此,可以说,中国芯片制造「痛之久已」。

但现在这种情况已经出现变化了。 首先我们来看,芯片产业的原材料多晶硅作为微电子行业的基石,一直被视为是战略性原材料,其生产技术和市场长期都被国外所垄断。

2013年至2017年,中国多晶硅进口从8万多吨攀升至14万多吨,其中电子级多晶硅年需求达4,500吨。 不过,今年5月24日,中国国家电力投资集团公司「黄河水电新能源分公司」正式推出大陆国产高纯电子级多晶硅,终于打破国外垄断。

而众多海外学人陆续归国,更带领中国芯片技术不断向前突破,其中有三位学人最为关键。 首先是中微半导体设备(上海)有限公司董事长尹志尧,于2004年放弃美国的百万年薪,毅然回到中国创业。

在此之前,他已经在美国硅谷从事半导体行业20多年,个人拥有60多项专利,回国前是美国应用材料公司副总裁,曾被誉为「硅谷最有成就的华人之一」。 13年前,他带着30多人的团队回到中国,因为一句话:「学成只为他日归来,报效祖国」。

今年4月,尹志尧的中微半导体公司宣布,已经掌握5奈米技术,预计年底正式敲定5奈米刻蚀机。 无独有偶,两周后,IBM也宣布掌握5奈米技术。 因此,尹志尧这一宣布,意味着中微在核心技术上突破了外企垄断,中国半导体技术第一次占领至高点。

第二位是宁波江丰电子材料股份有限公司董事长姚力军。 芯片制造的关键材料-高纯度溅射金属靶材,目前全球只有四家公司掌握这种材料的制造技术,姚力军正是全球掌握此种材料关键技术少数的核心专家之一。

2005年,姚力军带着技术从日本回到中国。 当时中国在此一领域的技术仍是一片空白,所有高纯靶材都要仰赖进口。

第三位是安集微电子(上海)有限公司董事长王淑敏。 芯片制造的关键工序之一研磨,是通过化学与机械的作用,将芯片上不需要的物质快速去除。 研磨中的关键材料-研磨液,技术门坎高、研发周期长,全球只有6、7家公司有能力生产。

2007年以前,中国所需要的研磨液全部依赖进口,而一桶200公升研磨液的进口价高达7,000美元。

王淑敏和她的团队经过13年努力,目前已经研发出具自主知识产权的研磨液,同样打破了国外企业长期垄断的局面。

虽然芯片制造涉及数百种技术、上千种材料,但在尹志尧、姚力军、王淑敏等一批海外归国学人的努力下,中国在芯片制造技术上的突破如今已经正式开始。

(作者是中欧国际工商学院金融学教授日前在中欧演讲内容) 经济日报

2.DIGITIMES:声光暂掩的大陆半导体产业发展近况;

开年以来大陆半导体产业发展似乎进入沉潜期。首先是年初长江存储CEO杨士宁郑重发布新闻稿澄清,表示从未发表过32层3D NAND Flash今年量产的消息。接下来是中芯国际董事长周子学表达的大陆半导体产业发展“三步走”(注1),指出要花至少15年的时间,大陆才能发展出比较有市场竞争力的企业主体。再来是最近紫光集团表示,由于长江存储的存储器芯片工厂专案投资规模过大,目前尚处于建设初期,短期无法产生销售收入,时机不成熟,停止收购长江存储的股份。虽然似乎大陆整个半导体产业持续其发展动能,但是较诸于2、3年前风风火火的在世界四处并购的意气,颇有急景凋年的味道。

其实这是整体战略经过阶段性实践后的反思,也许对长远的发展是有益的。譬如当初长江存储发布研发32层3D NAND Flash时,我远比年初看到它否认今年量产的消息还吃惊。长江存储NAND Flash据报导用的是Spansion的技术,批评者说它原来只是NOR Flash的制造商,2012后才跟Hynix合作NAND,这二者都错了。Spansion与Hynix合作的是20nm、30nm和40nm嵌入式NAND,跟做stand-alone的存储器技术差别很大,而且大概也不算成功。如果成功了,现在代工厂eMRAM就没有问世的迫切性。另外,Spansion在2007、08年也生产过NAND Flash,不过良率有待改善,而且速度较慢。速度慢对于3D应用障碍很大,因为3D就是容量大,元件运作慢或介面慢,容量大就白搭了。所以对当时公司的乐观实在是一头雾水。

“三步走”在发展时程上看法比较中肯。现在逻辑制程的前沿是10nm,还有7nm(2018)、5nm(2020)与3nm(?)要走,这是看得到的,也许还可以有小延伸。在摩尔定律终结之前,后进者的持续亏损近乎无可避免。代工如是、存储器亦复如是。所以单纯用商业投资的眼光来看,紫光的停止收购长江存储股权也是势所必然。只是有个小注脚,要是我就不敢提“政府大力支持”、“国家资金支援”这等字眼。当初Hynix被各国惩以counter-veiling tax的殷鉴不远。

但是大陆的持续大额半导体资金投入还是必要的,我认为投资的重点应该在运作环境、基础设施以及人才培育上,而不在于追赶先进制程,这样可以少些花费;先进制程反正几年内追赶不上,但它终将缓慢下来而变得普及,这时候再追平费力少。大陆的半导体内需市场庞大,“中国制造2025”计划中半导体产业自给率的指标为2020年达到40%,2025年达到70%。姑且不论这些时程是否可能,单只是从人数上有经验的人才必须再翻几倍,只有从现在开始大幅扩编,并且要在有经营、管理压力的实作环境中培育才有可能。大量投资的可能亏损就当是基础建设,来日再自偿。

倒是后摩尔时代两条研发主轴人工智能以及新物质开发,大陆的商业机构以及学术机构于此已有相当的基础。与此二轴线配合的半导体制程节点产业界发轫于40nm、28nm,投入后可以立即加入市场竞争。这是经济产出比较高的研发,而且直接在后摩尔定律时代争取领先生态区位。

态度的转变虽是好事,却也反应了另一个问题。这几年大陆积极招聘制程工程研发人才乃至于高端的经营管理人才。但是关于制高点的战略层次似乎还在摸索的阶段,而这方面人才的欠缺是最消耗资源的!

DIGITIMES

3.7月中国集成电路出口额为58.7亿美元;

根据三胜产业研究中心数据,2017年1-7月中国集成电路出口额统计显示:

2017年7月中国集成电路出口额为5869215千美元,2017年1-7月中国集成电路出口额累计为34644018千美元,累计同比增速3.2%。

图表:2016-2017年7月中国集成电路出口额统计(表)

数据来源:国家海关总署、三胜咨询

2017年1月中国集成电路出口额为4541285.63千美元,累计同比增速14.5%。

2017年2月中国集成电路出口额为4590831.7千美元,2017年1-2月中国集成电路出口额累计为9131973.91千美元,累计同比增速25.1%。

2017年3月中国集成电路出口额为4523721千美元,2017年1-3月中国集成电路出口额累计为13476937千美元,累计同比增速5.3%。

2017年4月中国集成电路出口额为4973106千美元,2017年1-4月中国集成电路出口额累计为18450123千美元,累计同比增速3.8%。

2017年5月中国集成电路出口额为4950592.65千美元,2017年1-5月中国集成电路出口额累计为23152393.02千美元,累计同比增速1.1%。

2017年6月中国集成电路出口额为5595696千美元,2017年1-6月中国集成电路出口额累计为28774825千美元,累计同比增速1.7%。

图表:2016-2017年7月中国集成电路出口额统计(图)

数据来源:国家海关总署、三胜咨询

中国产业信息研究网

4.投资1.6亿美元,日美合资光罩厂厦门动工;

集微网消息,8月7日,厦门美日丰创光罩公司在厦门火炬(翔安)产业区开建。该项目由全球电子产业的光罩科技龙头——美国丰创股份有限公司和大日本印刷公司合资成立,计划在5年内投资1.6亿美元建立一座国内先进的光罩厂。

据介绍,作为集成电路产业链的中游环节,光罩在整个产业链中起着至关重要的作用,类似于生产集成电路的“照片底片”。目前国内先进的光罩主要依靠进口。

5.有机半导体晶相调控研究取得系列进展

有机分子大多是通过极弱的范德华力相互作用而形成晶体,因此多晶相是有机半导体材料中非常普遍的一种现象。不同堆积结构的晶相具有不同的电子耦合作用,从而导致不同的电荷传输行为。如何可控组装生长高迁移率的晶相一直以来都是分子电子学中一个极具有挑战性的课题,涉及到分子结构、晶体工程和超分子自组装等多方面的内容。

中国科学院化学研究所有机固体实验室研究人员利用溶液过饱和度、气相扩散温度梯度、表面纳米沟槽等诱导效应,对有机半导体晶相生长的热力学和动力学过程进行调控,获得了堆积结构紧密的单晶或晶态膜,表现出非常高的载流子迁移率。通过选择不同的溶液浓度控制其过饱和度,首次可控地制备了硫杂并苯衍生物的不同晶相的单晶。 β 晶体(HOMO-1)能级之间的电子耦合作用明显高于 α 晶体,并对电荷传输性能起主导作用,导致 β 单晶载流子迁移率高达18.9 cm2 V-1 s-1,证实了不同的堆积结构能造成非简并(HOMO-1)能级电子耦合作用的显著差异,从而对电荷传输产生重要的影响,为有机半导体堆积结构的调控提供了一种新的理念和思路(Adv. Mater.2015, 27, 825)。

进一步采用物理气相传输的方法,通过控制温度梯度,第一次选择性地得到了酞菁氧钛的 α 和 β 两个晶相的单晶,构筑了单晶场效应晶体管。 α 晶相具有典型的二维电荷传输通道,最高载流子迁移率为26.8 cm2 V-1 s-1,是酞氰类有机半导体的最高值。 β 晶相具有三维电荷传输通道,层与层之间具有较强的电子耦合作用,其方向与电荷传输方向垂直,干扰了电荷传输行为,只获得了最高0.1 cm2 V-1 s-1的迁移率。这一发现突破了“三维电荷传输半导体优于低维半导体”的传统看法,说明了分子层间的电子耦合作用对于电荷输运具有重要的影响(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5206)。

最近研究人员发现聚酰亚胺PI的热前驱体聚酰胺酸 PAA 薄膜表面强极性和纳米沟槽结构能选择性诱导并五苯分子站立生长,聚集形成有利于电荷传输的正交相,并且能进一步形成尺寸大、晶界少的高晶态薄膜,迁移率高达30.6 cm2 V-1 s-1,是迄今为止并五苯薄膜器件的最高值,也是有机半导体最高迁移率的少数例子之一。进一步发现 PAA 能诱导结晶度更高的并四苯、酞菁铜等有机半导体晶态膜的生长,验证了表面纳米沟槽诱导作用的普适性,为构筑高性能的有机半导体器件提供一种新的思路和方法(J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 2734)。

图1 有机半导体堆积结构多晶相示意图

图2 酞氰氧钛两种晶相单晶器件的电学行为与电子耦合作用网络

图3 并五苯在 PI 和 PAA 表面的生长方式、薄膜形貌、结晶性以及电学性质

来源:中国科学院化学研究所

原文链接:http://www.jingke.org/news/show-123785.html,转载和复制请保留此链接。
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