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中国芯片水平与美国差距多大?权威答案来了(图)

新闻来源: 人民日报 于2019-06-12 8:25:15  提示:新闻观点不代表本网立场

【侠客岛按】

由于中美贸易战的缘故,国人对芯片的关注度急剧上升。


芯片,又称微电路,是指内部含有集成电路的硅片。制成这样的硅片,要将上亿个晶体管在指甲盖大小的硅晶片上精确排布,前后要经过近5000道工序。芯片的设计和制造技艺总在不断迭代,每次迭代总能深刻影响半导体领域的行业格局。

自上世纪50年代起,中国大陆的集成电路产业经历了六十余年的发展历程,“缺芯少魂”却一直是产业发展的一大困境。去年以来,中兴、华为两家企业遭遇的芯片、操作系统“断供”事件,再次将这一困境凸显出来。

为此我们不禁要问:我国发展现状和水平如何?当前面临的最大瓶颈是什么?实现突围、自立自强,还有多远的路要走?

就这些问题,我们与中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南老先生展开了一番对话。文字、视频总有一款适合你。

警醒

侠客岛:有人说,多少有关提倡创新的宣传报道,都抵不上“中兴事件”“华为事件”的警示来得深刻、有效。您如何看待这两个事件?

倪光南:“中兴事件”“华为事件”没有发生之前,很多人觉得芯片就是很普通的电子元器件,直接从市场上买来用就是了。但实际上,芯片技术是现代信息技术的制高点,关系到国家的竞争力和信息安全。

中兴、华为事件的发生,让我们意识到芯片技术和芯片产业的极其重大的价值,形成了全民自发地关心中国芯片技术发展和芯片产业进步的局面。从这个意义上来说,上述事件像“警醒针”一般,有积极的一面。

短板

侠客岛:经过多年发展,我国芯片产业的发展水平如何?与美国相比,还有多大差距?具体体现在哪些方面?

倪光南:在芯片设计方面,中国做得不错。中国拥有全球数量最多的芯片设计公司,芯片设计水平也位列全球第二,仅次于美国。我们设计出了一批优秀产品,连续几年登上世界第一宝座的“神威·太湖之光”超级计算机用的CPU(中央处理器)芯片,就是典型代表。国产手机、电脑和服务器用的CPU芯片性能也基本上达到了国际先进水平。

即便如此,中国在芯片设计领域还存在设计工具方面的“短板”。芯片设计需要依赖电子设计自动化工具(EDA),这一工具使设计者能用计算机进行逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真等工作,最终完成芯片设计。不过,提供该软件服务的主要是3家美国公司。

在芯片制造领域,包括制造工艺和制造装备方面,中国能力尚弱。芯片制造听上去像是传统制造,实际上其制造工艺和装备的精密、繁杂程度远超后者。具体来说,其工艺包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化、扩散、氧化……不一而足。

与上述制造工艺相对应的,是200多种关键制造装备,包括光刻机、刻蚀机、清洗机、切割减薄设备、分选机以及其他工序所需的扩散、氧化、清洗设备等。每种装备的制造技术要求都很高,制造难度极大且造价十分高昂。

目前,在芯片制造领域,占有领军地位的企业大多来自美国、日本等国家,中国芯片制造厂80%的装备需要从国外进口。

有了这些先进装备是远远不够的,还要开设生产线、制定经营计划。建厂、设备安装及调试往往需要2-3年时间,这意味着芯片制造企业要预先对市场需求做出判断。芯片制造技术不断迭代更新,之前的设备及生产线到真正投产时是否能满足市场需求,犹未可知。如果新建成的生产线不能充分实现量产,之前的投入将面临重大风险。

此外,芯片制造所需的材料也大量依赖进口,有的材料如光刻胶需全部进口。国内半导体材料产业总体规模偏小、技术水平偏低,国产材料的销售规模占全球比重不到5%,与发达国家相比仍存在较大差距。





侠客岛:很多工业领域,我们成功实现了跨越和赶超,比如高速铁路、家用电器领域,但在集成电路领域,这种景象没能出现。原因何在?

倪光南:从历史原因来看,我们起步晚。1947年,美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管。直到1956年,中国才成功制成第一根硅单晶。鉴于早期的计算机是用分立元件(电子管、晶体管等)做的,彼时中国还可以跟随国外的计算机技术。

随着集成电路发展到大规模集成电路时代,中国由于没有集成电路产业的支撑,就明显追赶乏力了。而,世界上的芯片技术却突飞猛进。到目前为止,虽然我们有华为海思、中芯国际等国际知名的芯片设计和芯片制造企业,但就整体产业发展而言,相较国际先进水平,我们可能需要一二十年才能追赶上。

起步晚是重要的历史原因,主导理念的偏差导致创新推进不够是现实原因。曾经,我们在很多方面,希望能够用更省事的办法解决问题,所谓“造不如买,买不如租”。实践证明,核心技术是买不来的。中国芯片行业的“短板”最终还是需要中国人自己通过努力奋斗不断推进创新,一步一步踏实追赶。



突破

侠客岛:面对内部“短板”、外部封锁等难题,中国芯片技术和产业要怎么做才能实现突破?

倪光南:从供应链安全的角度来看,一旦供应链的某个环节“断供”,就会使整个行业陷入被动。这种情况下,需要集中力量去突破供应链中薄弱环节的关键核心技术。

而关键核心技术的发展,往往是从无到有、从小到大的过程,要有“板凳要坐十年冷”的思想准备。

核心技术的发展成熟也离不开市场的支持,新研发出来的核心技术和产品如果没机会到市场去试错,没有进入市场的良性循环,不管是软件还是硬件,都很难达到用户满意的水平。

正是在这个意义上,习近平总书记要求做好市场化引导。我们强调,政府采购应当支持国产自主研发芯片和软件,应当突出网络安全要求,使国产自主研发芯片和软件有进入市场应用的机会,接受检验和磨砺,只有这样,才能不断走向成熟。

从产业集群的角度来看,可以参考硅谷的产业集群模式。在硅谷,有一流的研究机构和大学、诸多创业者、充裕的风险投资资本,它们之间形成了紧密的合作网络,实现了人才、技术、资本、经营方面的强强联合。

北京的中关村有潜力打造成芯片技术和产业集群的高地。不妨充分利用周围的科研院所及人才资源,加之国家政策和资本的支持,统筹资金和研发资源,加强产学研合作,做出有中国特色的高新技术产业集群项目。

发展大型软件或芯片产业的投入周期,往往以一二十年来计,资金投入非常大,单纯靠市场和企业是难以实现快速突破的。因为,一般的企业会有压力,比如说上市公司要出报表,要做厚利润,要向股东证明自己的业绩。

因此,要发扬举国体制和市场经济相结合的优势,比如,国家层面制定一些长期规划纲要和发展计划。与此同时,积极引入金融市场的配套支持,比如风险投资在资金方面的支撑,要鼓励企业在研发生产方面的投入,注意平衡企业在研发过程中可能出现的短视行为。

总的来说,发展集成电路产业,要有长期的思想准备和投入,不能指望短短几年就获得回报,真正把集成电路产业发展起来,恐怕还要一二十年的时间,我们要有决心,也要有定力,要把行业“短板”补齐,踏踏实实坚持做下去。
网编:和评

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热门评论当前热评  更多评论...
评论人:对不起我是警察 [御史大夫★★★☆][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 8:31:25 回复
错误百出,又是文科生东拼西凑的垃圾文。
27  33
评论人:面包的包 [太守★☆][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 12:18:24 回复
抛开美中争斗不提,如果中国老早按照倪光南的思路走下去,现在中国的微电子产业,芯片产业绝对是世界水平的,即便是不能全部生产,也能在产业链上确定自己的地位,掌握几项核心秘密,就可以影响整个产业。也不用现在让人家掐着脖子还嘴硬,有啥用啊。
追究有关人员责任,一堆庸庸碌碌之辈滚蛋。吹牛拍马的拉出去全家处死。
21 
评论人:at1981 [秀才][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 9:37:42 回复
倪光南说:”从历史原因来看,我们起步晚。1947年,美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管。直到1956年,中国才成功制成第一根硅单晶。鉴于早期的计算机是用分立元件(电子管、晶体管等)做的,彼时中国还可以跟随国外的计算机技术。“
这句话包含了太多的错误信息,真不知这个院士是怎么当的。
第一,1947年贝尔发明的晶体管是用锗(Ge)制造的
第二,美国做成第一个硅直拉单晶是1951年,中国与世界差距也就是5年,所以起步并不算晚。
1971年, Intel完成了4004 四位处理器,包含上千个10微米栅宽的晶体管,标准这大规模集成电路时代的开始,上无十四厂在1975年也做成了与之工艺水准的1024位随机动态存储器(RAM),集成度超过一千个晶体管和一千多个电容
张汝京建立了中芯国际,2000年投产的水平是130 纳米制程,与当时世界最先进的90纳米制程只差一代。如今虽几年前高通已授权28纳米制程,形成生产规模的也就20纳米,与7纳米差了4-5代。
记得老江说过,集成电路这个东西是适合亚洲人搞的,日本一搞搞上去了,新加坡韩国搞上去了,台湾搞搞也搞上去了... 为什么中国就不行。我们起步都不晚,但就是形成不了生产能力 ... 是国外封锁还是市场经济的体制问题,这个结得下一代去解了!!!
10  4
评论人:zxc55 [知县★][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 9:36:06 回复
 回复14楼:
我见过,郭文贵,徐明,海南的王健被死亡,股份被放弃,华融汽车的仰融就是被直接接管。。。
11  3
评论人:zxc55 [知县★][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 9:21:28 回复
中国最大的问题就是没有创新,也不愿意大量投入去创新,全靠偷窃,挣快钱,因为中国政府是土匪,强盗成性,如果你大量投入,一旦有了成果,他们就眼红,说你吃党的,挣党的金钱,随便扣帽子,抓人,接管,你的心血就付之东流了,就连保命都很难
41  33
评论人:myemail889 [太守★☆][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 9:16:00 回复
中国的芯片工业根本不可能赶上美国。
11  9
评论人:狼王2 [巡抚★★][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 8:54:47 回复
设计能力尚可,制造能力欠缺。没说错啊。这个20年也别想赶上,从前端到后端几十种机器,是全世界智慧的结晶。就算美国也不能靠自己全部造出来。突破封锁跟其他国家正常交流才是正道。
31  1
评论人:lidada [进士☆][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 8:44:11 回复
真正把集成电路产业发展起来,恐怕还要一二十年的时间,我们要有决心,也要有定力,要把行业“短板”补齐,踏踏实实坚持做下去。
13  3
评论人:gwboy [进士☆][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 8:41:26 回复
买办柳传志历史罪人
15 
评论人:吹牛 [布政使★★☆][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 8:39:23 回复
无论什么差距,华为保险柜里都有备胎
34  7
评论人:xxxiiieee [巡抚★★][个人频道][个人动态] 发送时间: 2019年06月12日 8:32:01 回复
倪老毕竟是科学家 说话还是比较客观的 虽然还是太乐观了 毕竟要鼓舞士气
37  3
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