是什么卡了我們的脖子—— 中興的“芯”病,中國(guó)的心病

責(zé)任編輯:zsheng

2018-06-09 16:02:35

摘自:科技日?qǐng)?bào)

4月20日,《科技日?qǐng)?bào)》專欄“亟待攻克的核心技術(shù)”刊發(fā)第二篇文章,解讀此次被美國(guó)制裁的中興的“芯”病。

4月20日,《科技日?qǐng)?bào)》專欄“亟待攻克的核心技術(shù)”刊發(fā)第二篇文章,解讀此次被美國(guó)制裁的中興的“芯”病。

文章中,我國(guó)工程院院士李國(guó)杰提出“自主芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要應(yīng)用支撐”的觀點(diǎn)。他認(rèn)為,發(fā)展自主芯片,不能等“做到跟國(guó)際水平一樣”才用,在用的過(guò)程中才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)改進(jìn)。

以下為文章全文:

當(dāng)?shù)貢r(shí)間16日,一記重拳向中興通訊砸下。美國(guó)商務(wù)部表示,由于中興通訊違反了曾與美國(guó)政府達(dá)成的和解協(xié)議,7年內(nèi)禁止美國(guó)企業(yè)向中興通訊出口任何技術(shù)、產(chǎn)品。

招商電子分析稱,中興通訊的主營(yíng)業(yè)務(wù)有基站、光通信及手機(jī),而芯片在這三大領(lǐng)域均存在一定程度的自給率不足。

若真的禁運(yùn),中興危矣。

《科技日?qǐng)?bào)》20日發(fā)文稱,有專家表示,美國(guó)制裁中興,是警鐘,也是集結(jié)號(hào)。“我們需要反思,但也不能讓步。集結(jié)號(hào)已經(jīng)吹響,國(guó)產(chǎn)芯片何時(shí)能上戰(zhàn)場(chǎng)?”

每一步都是高難度操作

缺“芯”缺在哪?

以此次中興通訊被制裁的用于光通訊領(lǐng)域的光模塊為例,其主要功能是實(shí)現(xiàn)光電及電光轉(zhuǎn)換。光模塊中包括光芯片,即激光器和光探測(cè)器,還有電芯片,即激光器驅(qū)動(dòng)器、放大器等。低速的(≤10Gbps)光芯片和電芯片實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn),但高速的(≥25Gbps)光芯片和電芯片全部依賴進(jìn)口。

為何缺“芯”?首先來(lái)了解一下“芯片的誕生”。

中國(guó)科學(xué)院西安光機(jī)所副研究員、中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊介紹,芯片核心產(chǎn)業(yè)鏈流程可以簡(jiǎn)單描述為設(shè)計(jì)—制造—封裝。

其中有三個(gè)關(guān)鍵步驟:第一,提煉高純度二氧化硅,做成比紙還薄的晶圓;第二,在晶圓上用激光刻出數(shù)十億條線路,鋪滿幾億個(gè)二極管和三極管;第三,把每片晶圓切割封裝好——目前指甲蓋大小的芯片里能集成150億個(gè)晶體管。

每一步,都需要極精細(xì)操作。

“芯片的制造如同用樂(lè)高蓋房子。先有晶圓作為地基,再層層往上疊,最終完成自己想要的造型(即各式芯片)。”米磊說(shuō),做晶圓需要一種特殊的晶體結(jié)構(gòu)——單晶,它可以像原子一樣一個(gè)挨著一個(gè)緊密排列,保證基底平整。

第2頁(yè) /(共3頁(yè))要做出單晶的晶圓,就得對(duì)原料硅進(jìn)行純化和拉晶。拉晶過(guò)程中,“要用到單晶硅生產(chǎn)爐、切片機(jī)、倒角機(jī)等多種設(shè)備和材料,其中90%需要進(jìn)口。” 陜西光電子集成電路先導(dǎo)院總經(jīng)理張思申介紹。

“還有一個(gè)卡住我們的,就是芯片納米級(jí)工藝。”米磊說(shuō),當(dāng)前國(guó)際上可達(dá)到的芯片量產(chǎn)精度為10納米,我國(guó)能達(dá)到的精度為28納米,還差兩代。“而且,關(guān)鍵原材料和設(shè)備還都是進(jìn)口。”

芯片制造難,也燒錢。

前芯片行業(yè)從業(yè)者王巖(化名)告訴科技日?qǐng)?bào)記者,做芯片“投入幾十個(gè)億可能就聽(tīng)個(gè)響”。制造芯片需要實(shí)踐,但芯片的實(shí)踐和試錯(cuò)成本太高,往往一顆芯片就能決定一家公司的生死。如果投入無(wú)法獲得對(duì)等產(chǎn)出,這種耗資巨大的試錯(cuò)和實(shí)踐就不會(huì)持久。“沒(méi)有持續(xù)的實(shí)踐,技術(shù)積累也就是空談。”而如果沒(méi)有實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)積累,那么設(shè)計(jì)制造芯片過(guò)程中出錯(cuò)率高,產(chǎn)出率也差,形成惡性循環(huán)。

美國(guó)出了張“大王”

“缺芯現(xiàn)狀非短期所能改變,要有耐心。”在18日晚由中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)青年計(jì)算機(jī)科技論壇(CCF YOCSEF)舉辦的一場(chǎng)特別論壇上,中國(guó)工程院院士李國(guó)杰表示,國(guó)家芯片水平從某種程度上反映了國(guó)家的整體水平。“從設(shè)計(jì)、加工到設(shè)備配套,芯片產(chǎn)業(yè)鏈漫長(zhǎng),涉及領(lǐng)域廣,尤其需要經(jīng)驗(yàn)的累積。”李國(guó)杰坦言,“不是說(shuō)砸錢下去就能把差距追平。”

中科院計(jì)算技術(shù)研究所研究員包云崗認(rèn)為,差距的形成和拉大,在一定程度上是由于我國(guó)錯(cuò)過(guò)了一個(gè)時(shí)代。上世紀(jì)七八十年代,國(guó)際芯片產(chǎn)業(yè)開(kāi)始發(fā)展并迎來(lái)騰飛。“每種芯片發(fā)展到今天這樣的成熟度,差不多需要萬(wàn)人/年的投入,而且是長(zhǎng)期投入。”

我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)根基薄弱,國(guó)際環(huán)境也不好。

中科學(xué)計(jì)算技術(shù)研究所研究員、龍芯處理器負(fù)責(zé)人胡偉武感嘆,沒(méi)想到美國(guó)這么快就出了張“大王”。“如果禁運(yùn)發(fā)生在五年后,我們或許能應(yīng)對(duì)得更加從容。”

何出此言?胡偉武指出,在國(guó)際上,通用CPU的性能于2010年左右已達(dá)到了天花板;而我國(guó)自主研發(fā)的通用CPU性能,也預(yù)計(jì)在2019到2020年左右逼近天花板。再過(guò)五年或稍長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間,圍繞自主芯片的生態(tài)也可初步形成。“現(xiàn)在主要有兩個(gè)生態(tài)體系,一個(gè)是英特爾加微軟,一個(gè)是ARM加安卓。在我國(guó)一些特殊領(lǐng)域,如能源、交通、金融、電信和國(guó)家安全中,國(guó)產(chǎn)芯片已經(jīng)得以應(yīng)用;再過(guò)若干年,到開(kāi)放市場(chǎng)上或也可以一戰(zhàn)。”胡偉武判斷。

第3頁(yè) /(共3頁(yè))不要等“做到跟國(guó)際水平一樣”才用

在18日晚的論壇上,主持人展示出了一張看起來(lái)有些“刺眼”的圖:根據(jù)一份分析報(bào)告,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通用電子系統(tǒng)、通信設(shè)備、內(nèi)存設(shè)備和顯示及視頻系統(tǒng)中的多個(gè)領(lǐng)域中,我國(guó)國(guó)產(chǎn)芯片占有率為0%。

李國(guó)杰院士反復(fù)強(qiáng)調(diào)一句話:自主芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要應(yīng)用支撐。

“這個(gè)方面,國(guó)家過(guò)去有些動(dòng)搖,態(tài)度不是很鮮明。以前想過(guò)啟動(dòng)政府采購(gòu),后來(lái)也沒(méi)有。”李國(guó)杰說(shuō),“發(fā)展自主芯片,不要想著什么時(shí)候芯片做得跟國(guó)際水平一樣好了才用。你不用它,怎么發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,怎么不斷改進(jìn)?”

技術(shù)需要迭代;要迭代,就得經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的檢驗(yàn)。胡偉武建議,要加大自主研發(fā)的元器件推廣應(yīng)用力度,給國(guó)產(chǎn)芯片更大空間。

因?yàn)?,沒(méi)有市場(chǎng),做出來(lái)就是白做。“應(yīng)用”對(duì)芯片的發(fā)展究竟意味著什么?胡偉武打了個(gè)比方:國(guó)產(chǎn)芯片現(xiàn)在在一樓,想努力去往二樓,可是沒(méi)梯子。“就算不給梯子,給條繩子也可以,至少讓我們有東西能借力爬上去。”魔鬼藏在細(xì)節(jié)中,而細(xì)節(jié),藏在應(yīng)用中。缺少應(yīng)用,也就難以進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn),“二樓”就變得可望而不可即。

八年來(lái),無(wú)錫江南計(jì)算機(jī)研究所高級(jí)工程師程華一直從事國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵軟硬件的評(píng)測(cè)和自主可控度評(píng)估工作。從2010年開(kāi)始,她每年都會(huì)將三大國(guó)產(chǎn)品牌的最新款處理器與國(guó)外芯片進(jìn)行對(duì)比。到2014年,基于部分國(guó)產(chǎn)處理器的整機(jī)性能已經(jīng)追平或超越基于英特爾奔騰4雙核處理器(主頻3.2GHz)的整機(jī)性能。“我一直在用‘龍芯’的電腦,我覺(jué)得挺好。”

程華認(rèn)為,國(guó)產(chǎn)芯片發(fā)展,很大的問(wèn)題是缺少生態(tài)。“政府可以補(bǔ)貼家電下鄉(xiāng),為什么不能補(bǔ)貼搭載國(guó)產(chǎn)芯片的電腦呢?”她也呼吁,就算此次禁運(yùn)危機(jī)解除,國(guó)產(chǎn)芯片也要有上戰(zhàn)場(chǎng)的勇氣。“我們熱身了十幾年,也該出來(lái)了。”

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