​深入解读！比两弹一星还难？为何我国始终无法独立制造国产芯片？

深入解读！比两弹一星还难？为何我国始终无法独立制造国产芯片？

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芯片危机愈演愈烈，已经从汽车芯片行业逐渐蔓延开来，电视和洗衣机等家用电器行业也受到了不少的影响，有的家电芯片甚至要提前半年、一年备货，家电芯片的价格也普涨，成为今年彩电、空调等涨价的助推因素。

据央视财经4月27日最新报道，美国知名投行高盛最新研报显示，全球有多达169个行业在一定程度上受到了芯片短缺的打击，包括从钢铁产品到空调制造等所有行业，甚至连啤酒、肥皂生产也受到了影响。可以说，只要在芯片花费上超过行业总产值1%的产业都将受到芯片短缺的影响，这也是商品价格水涨船高的一个重要原因。

高盛预计，商品价格或涨价1%到3%。可以说，芯片短缺，不仅仅对于企业有很大影响，对于普罗大众来说，影响也不小，毕竟，商品是消费者在买单的。

或许你会问了，既然知道芯片短缺，为何我国芯片制造的进程，还是那么慢呢？为何芯片产能始终跟不上呢？难道泱泱大国，连一块小小的芯片都搞不定吗？芯片制造，究竟又有多复杂呢？今天小编就来为你简单介绍一下，制造一块芯片，究竟涉及到哪些步骤？

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芯片，看起来很小，就一个指甲盖大小，但是里面所涉及的技术却相当复杂，丝毫不亚于建造飞机和航母。小小一块芯片，却包含了数十亿个晶体管，复杂程度可想而知。常规来说，芯片的制造，需要涉及到三个步骤，分别是：芯片架构，芯片设计，芯片制造。

1） 芯片架构

制造芯片之前，需要设计芯片。芯片设计需要有相应的芯片架构，芯片架构是指对芯片对象类别和属性的描述，对于每一个对象类别来说，该架构定义了对象类必须具有的属性，它也可以有附加的属性，并且该对象可以是它的父对象。芯片架构就好像房子的结构框架，比如木结构，土木结构，混凝土结构，钢结构等等。现在全球主的要芯片架构主要有四种，分别为：X86、ARM、RiSC-V和MIPS四种。

目前来说，国内采用的芯片架构都是国外的，或许你会问为什么我们不自己研发芯片架构呢？我国芯片公司当然有在努力，不过国外的架构往往经历了半个世纪的研究沉淀，才有现在的结果，而目前来说，我国芯片架构的研发起步还是稍晚。

2） 芯片设计

芯片设计就牵扯到芯片设计所采用的软件，我们以手机芯片为例，其中有一家叫ARM的公司会设计很多基础款，有需求的企业可以买来在这个基础款上做相应设计，而做这个设计的软件叫EDA，全球EDA软件一共三家，两家在美国，一家是德国企业，但总部在美国。也就是说，从设计开始，有大量的专利掌握在美国企业的手里。

可以说，从芯片设计的软件上，我们也被别人掌握，或许你会说，这样的软件我们不能自己做一个吗？当然可以，不过这种软件需要长期的研发，再通过不同的场景应用进行升级完善。而且中间牵涉到的算法也非常复杂，需要应用到数学，物理，工程学等各种学科。从来开发这样的软件，没有10多20年是拿不下来的。

3） 芯片制造

芯片设计出来之后，就涉及到芯片制造了。制造芯片的原料非常简单，绝大部分来源于沙子，随处可见，储量非常丰富，取之不尽，用之不竭，所以原材料是不缺的。不过制造的过程，非常的复杂。

1.制作晶圆。使用晶圆切片机将硅晶棒切割出所需厚度的晶圆。

2.晶圆涂膜。在晶圆表面涂上光阻薄膜，该薄膜能提升晶圆的抗氧化以及耐温能力。

3.晶圆光刻显影、蚀刻。通过光刻机把一个已经设计好芯片电路的芯板上所有的电路图都刻在晶圆上，此时形成了芯片的核心电路图案。

4.离子注入。在真空中向硅中添加其它的元素，以改变这些区域的导电性，这是为了下一步半导体晶体管制造奠定基础。

5.晶圆测试。经过上面的几道工艺之后，晶圆上会形成一个个格状的晶粒。通过针测的方式对每个晶粒进行电气特性检测。由于每个芯片的拥有的晶粒数量是非常庞大的，完成一次针测试是一个非常复杂的过程，这要求在生产的时候尽量是同等芯片规格的大批量生产，毕竟数量越大相对成本就会越低。

5.封装。将制造完成的晶圆固定，绑定引脚，然后根据用户的应用习惯、应用环境、市场形式等外在因素采用各种不同的封装形式；同种芯片内核可以有不同的封装形式，比如：DIP、QFP、PLCC、QFN 等等。

这几个步骤看上去似乎并不复杂，不过实际上需要用到大量的技术，大部分技术都属于度机密的，涉及到许多国家的企业，主要以美国企业为主，还有一部分的欧美和日本企业，它们都是几十年来逐渐积累下来这些技术，有极其强的技术壁垒。而对于国内来说，虽然已经开始迎头赶上，不过几十年的时间，不是说追就能一下子追上的。

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芯片，是所有现在科技应用到现实中的基础，芯片是数字经济的底座，贯穿整个软硬件生态和应用场景。作为一个崛起的大国，掌握芯片技术，是一种必需。

之前，我国对于芯片的态度，采用的是“造不如买，买不如租”，所以国内很多高科技企业的发展都离不开美国的科技。而现在我国已经深刻意识到自主芯片的重要性。融象数科分析总结国外芯片产业发展经验，建议我国的芯片产业可以采用下面几种措施，加快研发脚步，

（1）加强国内产业链上下游厂商的合作；

（2）新架构弯道超车，开源降低成本；

（3）加大人才培养，打破学科壁垒；

（4）发挥引导基金杠杆作用；

（5）以龙头牵引加快产业聚集。

半导体技术对于一个国家的重要性不言而喻，随着5G时代的来临，芯片的应用会更加广泛，前路漫漫，多多加油吧。

融象数科，以大数据和人工智能技术驱动的产业解决方案提供商。