论文范文《浅析中国芯片的发展与科技创新》改会过

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关键词: 芯片,发展,科技创新,贸易战

发布时间:2022-02-16 15:05

摘要:放眼美国、日本等半导体大国,往往都是经历了几十年的鏖战,投入大量的人力物力财力去进行发展与研发。因18年美国发动的一场贸易战,使得中国这个全世界最大的半导体消费国受到影响。这是一次挑战也是一次机会,贸易战加速了中国芯片在夹缝中崛起。纵观中国芯片的发展史,我们的起步不算晚但因各种因素导致了我们发展受限。所以,在国家政策鼓励科技创新的大环境下,芯片创新作为中国卡脖子问题的重中之重,如何摆脱对外依赖,实现我们的芯片自主化是我们目前要攻克的主要难题,相信在政府政策的扶持与大量资金的投入之下,成为芯片强国的目的指日可待

一、中国芯片的发展与现状

(一)中国芯片的发展史

说到中国芯片的发展,就要说到集成电路,说到集成电路就要提到半导体。可能在现在都还有很多国人认为我们一直都在落后呗,从一开始就是落后于美国,日本等国家的。其实不然,在最开始的时候中国在认知甚至是实操上几乎是同步于世界的。中国第一个研究半导体的机构中科院应用物理所半导体研究室成立于上个世纪50年代,也就是新中国成立不久后。但是,从60年代起,中国在外交方面是全方位的强硬与被封锁。并且在1969-1979年期间经历了文化大革命,使得中国与世界的技术交流之路被阻断,中国的半导体发展落后于世界上其他国家。

(二)中国芯片的现状

按照正常的发展逻辑,短时间中国很难迎头赶上,更不要妄论弯道超车。毕竟,芯片制造工艺中有大量的极限参数,需要的不仅仅是金钱,更需要时间、人才和材料纯度[1]。美国禁止向中国出售可以光刻7nm以下高端芯片的EUV光刻机,虽然中国在近年来已经有企业可以研发设计5nm,实验室甚至可以达到3nm的芯片了,但并不能制造,需要台积电、三星等代工企业进行制造。总的来说就是,在逻辑芯片领域,高端芯片的制造能力完全没有,有少数高端芯片的设计能力,其制造还需要台积电、三星代工。但不可否认的是,经过这几年的大力发展后,我国芯片产业出现了长足进步,但是与国际还有较大差距。仍存在整体技术水平不高、核心技术创新能力不强、产品总体水平处于中低端等问题[2]

二、浅析中国芯片与科技创新

(一)科技创新

党的十八届五中全会提出:必须把创新摆在国家发展全局的核心位置,不断推进理论创新、制度创新、科技创新、文化创新等各方面创新,让创新贯穿党和国家一切工作,让创新在全社会蔚然成风。强调抓创新就是抓发展,谋创新就是谋未来,明确要求把创新作为引领发展的第一动力,把人才作为支撑发展的第一资源,把创新摆在国家发展全局的核心位置[3]。所以芯片行业也是如此,必须创新才能摆脱对外依赖。毕竟工业芯片已经成为新工业革命和新基础设施建设的关键支撑,工业芯片的研发和制造水平是衡量一个国家整体制造业竞争力的真正试金石。

(二)中国芯片的发展困境

芯片贸易已经成为中国进出口贸易逆差的最大黑洞[4]。危机既是机遇,利用好这次危机中国的芯片发展就能实现逆风翻盘的伟大壮举。在发展之前,我们首先应该明白我们的短板何在,造成的原因何在以及我们应该如何改变现状。

对于芯片生产看起来很复杂其实也很简单。从设计生产封装到测试只有短短的四步但是这短短的四步却包含了一个产业链。首先是设计,我国有大量的人才可以在软件上做设计,但是芯片设计需要用到专门的软件——EDA软件,这个并没有完全国产化,我们目前还是非常依赖国外的软件。然后是生产与封装,我们缺少的不仅仅是机器,更缺少的是从事该方面并有着经验积累的人才。也许现在大家好像都在关注的是我们没有可以生产高端芯片的机器,但是哪怕我们有机器了如何保证在这高精度的作业之中调试过程中做到精准无误呢?最后就是测试方面了,在测试方面,我们目前的水准与人才储备都是不错的。

由此可见,造成困境的原因是各种各样的,但主要集中在两个方面:第一个方面,中国在芯片材料等方面的底蕴积累过于薄弱,说白了就是在以前对于芯片研发方面既没有投入充足的资金也没有时间的辅以加成,造成了中国并没有深厚的底蕴与日本、美国等芯片专利强国竞争。另一个方面,芯片行业缺乏大量的专业人才。换言之,不是缺乏从业人员,而是缺乏芯片行业的高端人才。人才一直是一个行业能否持续发展的关键,然而高端人员的培养与招募的需要也是需要时间与财力的。中国要想在芯片产业取得长久发展,那我们的目光就应该放长远,避免急功近利,需要在人才的培养和挖掘上下足功夫,培养创新型人才去推动芯片产业的可持续发展。

(三)中国芯片的科技创新

如今的中国正处于一种良好的正循环之中,国家将芯片的发展放在了非常重要的位置。日本与美国已经成熟的产业化模式也并不一定适用于中国,因为时代在改变,如果不是特朗普的禁令,中国也不会有这样进行逆风翻盘的机会,因为以前的产业链模式有可能会一直运行或者说是长时间运行下去。既然处于了这样的一个环境之下,那么中国芯片的创新就要被重视起来。现在,大家的焦点在于计算力的争夺,也就是计算机的底层架构、芯片产业之争。事实上,华为之所以被美国盯上,正在于他们搞的是底层,触及到最本质的东西,但正如比尔·盖茨所言:芯片禁令或者所谓的实体清单,只会在一段时间内发挥作用,此前对中国是温水煮青蛙的效果如今禁令一出,很有可能倒逼中国企业自力更生,步入正轨[1]。要知道,中国在这科技发展的几十年中,之所以能实现某些方面的弯道超车,是因为我们搞得是最底层的触及到本质的东西,比如说日本和欧美已经放弃的单调枯燥的加工业。

我们近年来已经取得了很多创新性发展,比如虽然现在中国主流技术只能研发制造28nm的中低端芯片,但是三年前华为海思研发出了10nmAI芯片,近年来陆续有其他芯片企业取得更高水准的研发芯片,说明在技术层面的差距已经在通过研发进行缩短。就目前的形式来看,中国芯片要想顺利完成国产化的进程任然需要一段时间,可能几年到十几年不等。

(四)中国芯片的展望

纵观中国芯片产业历史,其实我们的光刻机技术曾经领先过日韩等国家,但今天我们的光刻机任然需要进口,这其中的原因就要我们去反思了。近年来,中国政府对于芯片行业的大力扶持也是大家有目共睹的,芯片行业的市场规模有了突飞猛进的发展。到2025年,预计我国电力电网、轨道交通、能源化工、市政等工业领域芯片年需求量将接近2000亿元人民币。按照2025年我国芯片行业市场规模突破2万亿测算,仅工业芯片的需求就占到10%。其中工业用计算及控制类芯片、模拟类芯片以及传感器的需求总量占比超过60%[5]

我们都应该明白,对方并不是我们想象的那么强大,同时我们也不是很多人所误以为的那样任人鱼肉。现在当下有依然很多人觉得我们设想出的我们可通过科技创新实现变成芯片强国的目的是在盲目乐观的,认为我们是看多了心灵鸡汤。但是,理性分析来看,依据今时今日中国的国力与对该产业的重视程度,这完完全全是可能的。但是在这奋斗的过程中我们要清楚自己的处境,只有不断总结经验、吸取教训,我们才能变得强大,应该为中国半导体企业取得的任何突破而欢呼,也应该对中国的芯片产业的未来充满信心。

四、结论

从芯片的各个方面进行分析:在系统方面,任被WindowsiOSAndroid三大系统把持。在设计IP方面,想绕开X86ARM架构实在太难,好在RISC-V全球开源共享。生态系统依然是最难攻克的堡垒。在IC设计方面,2018年国内共有约1698家芯片设计公司,产值预估达人民币2576.96亿元,同比增长32.42%,其中海思和紫光集团冲入全球十大Fabless。在晶圆代工方面,大陆最大的代工厂是中芯国际、华虹半导体和上海华力微电子,其28nm工艺逐渐成熟,14nm的生产线也在路上,但与台积电5nm工艺比差距不小,国内仍需较长时间追赶。封装、测试方面,中国在芯片的封装测试行业发展迅速,长电科技、华天科技通富微电组成的大陆封测三强长期在前十榜单[6]

美国的禁令看似是制约中国的发展,实则是为中国的芯片发展行业起到了推波助澜的作用。在这个信息化的时代,谁掌握了核心科技,谁就能推动科技的进步。再往大了说,芯片行业的创新进步不仅仅是推动了中国在该行业方面的进步,更是在为中国制造保驾护航。