半導(dǎo)體芯片已是當(dāng)下這個(gè)時(shí)代最關(guān)鍵的技術(shù)之一，所有國(guó)家都非常重視。2020年，突如其來(lái)的疫情之后，全世界的制造業(yè)步驟全部被打亂，恢復(fù)生產(chǎn)后，訂單急劇增加，使得缺“芯”成為國(guó)內(nèi)包括領(lǐng)先企業(yè)華為在內(nèi)的眾多企業(yè)的心頭之痛。芯片設(shè)計(jì)我國(guó)已達(dá)到國(guó)際水平，但其中最重要的是生產(chǎn)環(huán)節(jié)，卻是我們國(guó)內(nèi)很多企業(yè)遭受很多掣肘，也是源于無(wú)法掌控這方面的主動(dòng)權(quán)。

其實(shí)我國(guó)政府從2018年開(kāi)始，就已為推動(dòng)國(guó)產(chǎn)芯片發(fā)展，制定了很多扶持方案，這使得很多地方政府為了提高當(dāng)?shù)刂燃暗胤叫б妫つ苛㈨?xiàng)，掀起一通造芯潮，但由于無(wú)視市場(chǎng)規(guī)律，求快求成，導(dǎo)致多個(gè)項(xiàng)目成為爛尾工程，最后是當(dāng)?shù)卣谑帐皾M(mǎn)地狼藉。所以我們必須正面現(xiàn)實(shí)，國(guó)產(chǎn)芯片突破才會(huì)有日可待。

一枚小小的芯片，其背后卻緊緊聯(lián)系著一個(gè)集全球各國(guó)最領(lǐng)先技術(shù)之集大成--光刻機(jī)，它被稱(chēng)為芯片之母，也是它攪起了芯片產(chǎn)業(yè)的血雨腥風(fēng)?？墒枪饪虣C(jī)背后所蘊(yùn)含的全球最頂尖的技術(shù)，卻是我們無(wú)法翻越的高山，可謂一機(jī)難求。

什么是芯片？

芯片(chip)，又稱(chēng)集成電路（integrated circuit, IC），微芯片（microchip）。是指內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小。一般而言，芯片（IC）泛指所有的半導(dǎo)體元器件，是在硅板上集合多種電子元器件實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路模塊。它是電子設(shè)備中最重要的部分，承擔(dān)著運(yùn)算和存儲(chǔ)的功能。

芯片就是我們能見(jiàn)到的小小黑盒子，按照產(chǎn)品種類(lèi)又主要分為四大類(lèi)：微處理器，存儲(chǔ)器，邏輯器件，模擬器件。通常我們統(tǒng)稱(chēng)他們?yōu)樾酒?。如果非要給他們加個(gè)關(guān)系，半導(dǎo)體>集成電=芯片

現(xiàn)代集成電路是由杰克·基爾比在1958年發(fā)明的。其因此榮獲2000年諾貝爾物理獎(jiǎng)。最先進(jìn)的集成電路是微處理器或多核處理器的核心，可以控制計(jì)算機(jī)到手機(jī)到數(shù)字微波爐的一切。雖然設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜集成電路的成本非常高，但是當(dāng)分散到通常以百萬(wàn)計(jì)的產(chǎn)品上，每個(gè)集成電路的成本最小化。集成電路的性能很高，因?yàn)樾〕叽鐜?lái)短路徑，使得低功率邏輯電路可以在快速開(kāi)關(guān)速度應(yīng)用。

在其開(kāi)發(fā)后半個(gè)世紀(jì)，集成電路變得無(wú)處不在，計(jì)算機(jī)、手機(jī)和其他數(shù)字電器成為社會(huì)結(jié)構(gòu)不可缺少的一部分。這是因?yàn)?，現(xiàn)代計(jì)算、交流、制造和交通系統(tǒng)，包括互聯(lián)網(wǎng)，全都依賴(lài)于集成電路的存在。甚至很多學(xué)者認(rèn)為有集成電路帶來(lái)的數(shù)字革命是人類(lèi)歷史中最重要的事件。IC的成熟將會(huì)帶來(lái)科技的大躍進(jìn)，不論是在設(shè)計(jì)的技術(shù)上，或是半導(dǎo)體的工藝突破，兩者都是息息相關(guān)。

全球十大芯片公司

全球半導(dǎo)體市調(diào)機(jī)構(gòu)IC Insights于2021年5月發(fā)布報(bào)告稱(chēng)，華為海思一季度銷(xiāo)售額接近27億美元，其在全球半導(dǎo)體廠商（包括集成電路和O-S-D）中的排名從去年同期的第十五名一躍升至第十名，首次躋身前十。海思和英偉達(dá)為新進(jìn)入者，取代了英飛凌和鎧俠。

以下排名不分先后：

  • 海思半導(dǎo)體

    海思半導(dǎo)體有限公司成立于2004年10月，前身是創(chuàng)建于1991年的華為集成電路設(shè)計(jì)中心。總部位于深圳，在北京、上海、美國(guó)硅谷和瑞典設(shè)有設(shè)計(jì)分部，是隸屬于華為旗下的科技公司。產(chǎn)品覆蓋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的芯片及解決方案，目前市場(chǎng)上不少華為的手機(jī)所應(yīng)用的處理器就是海思所設(shè)計(jì)的，比如華為海思麒麟等。

  • 高通

    高通創(chuàng)立于1985年，總部設(shè)于美國(guó)加利福尼亞州圣迭戈市。高通的客戶(hù)及合作伙伴既包括全世界知名的手機(jī)、平板電腦、路由器和系統(tǒng)制造廠商；比如華為小米、小米等等。

  • 安華高

    安華高是一個(gè)源自新加坡芯片企業(yè)，它在光電耦合器、紅外線收發(fā)器、光通信器件、打印機(jī)ASIC、光學(xué)鼠標(biāo)傳感器和運(yùn)動(dòng)控制編碼器等領(lǐng)域據(jù)稱(chēng)一直保持市場(chǎng)前3名的領(lǐng)導(dǎo)地位。

  • 聯(lián)發(fā)科技

    聯(lián)發(fā)科技是源自我國(guó)臺(tái)灣省，是全球著名IC設(shè)計(jì)廠商，專(zhuān)注于無(wú)線通訊及數(shù)字多媒體等技術(shù)領(lǐng)域。目前很多中低端的智能手機(jī)用的都是聯(lián)發(fā)科的處理器。

  • 英偉達(dá)

    英偉達(dá)創(chuàng)立于1993年，總部位于美國(guó)加利福尼亞州圣克拉拉市。以設(shè)計(jì)智核芯片組為主的無(wú)晶圓IC半導(dǎo)體為主，是全球圖形技術(shù)和數(shù)字媒體處理器行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商。

  • 超威科技

    超威科技（AMD）專(zhuān)門(mén)為計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子行業(yè)設(shè)計(jì)和制造各種創(chuàng)新的微處理器（CPU、 GPU 、 主板芯片組等)，公司成立于1969年，位于美國(guó)。

  • 臺(tái)積電

    臺(tái)積電英文簡(jiǎn)稱(chēng)：tsmc，屬于半導(dǎo)體制造公司。成立于1987年，是全球第一家專(zhuān)業(yè)積體電路制造服務(wù)（晶圓代工foundry）企業(yè)，總部與主要工廠位于中國(guó)臺(tái)灣省 新竹市科學(xué)園區(qū)。是目前世界上最大的專(zhuān)業(yè)集成電路制造服務(wù)企業(yè)。

  • 蘋(píng)果公司

    蘋(píng)果公司大家都非常熟悉的，它的芯片比較特殊，只用于自己旗下的產(chǎn)品，比如手機(jī)、電腦、平板以及智能手表等。

  • 邁威科技

    Marvell邁威科技集團(tuán)有限公司/現(xiàn)更名美滿(mǎn)成立于1995年，總部在硅谷，在中國(guó)上海設(shè)有研發(fā)中心，是一家提供全套寬帶通信和存儲(chǔ)解決方案的全球領(lǐng)先半導(dǎo)體廠商，是一個(gè)針對(duì)高速，高密度，數(shù)字資料存貯和寬頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，從事混合信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理集成電路設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和供貨的廠商。

  • 賽靈思

    Xilinx(賽靈思)是全球領(lǐng)先的可編程邏輯完整解決方案的供應(yīng)商，始創(chuàng)于1984年，是美國(guó)著名的科技公司。是以Xilinx研發(fā)、制造并銷(xiāo)售范圍廣泛的高級(jí)集成電路、軟件設(shè)計(jì)工具以及作為預(yù)定義系統(tǒng)級(jí)功能的IP（Intellectual Property）核。

中國(guó)芯片發(fā)展：發(fā)展歷史

1965年 第一批國(guó)內(nèi)研制的晶體管和數(shù)字電路在河北半導(dǎo)體研究所鑒定成功

1980年 中國(guó)第一條3英寸線在878廠投入運(yùn)行

1982年 江蘇無(wú)錫724廠從東芝引進(jìn)電視機(jī)集成電路生產(chǎn)線，這是中國(guó)第一次從國(guó)外引進(jìn)集成電路技術(shù)

1988年 上無(wú)十四廠建成了我國(guó)第一條4英寸線，724廠和永川半導(dǎo)體研究所無(wú)錫分所合并成立了中國(guó)華晶電子集團(tuán)公司

1990年 國(guó)務(wù)院決定實(shí)施“908”工程

1991年 首都鋼鐵公司和日本NEC公司成立中外合資公司——首鋼NEC電子有限公司

1996年 英特爾公司投資在上海建設(shè)封測(cè)廠

1997年 由上海華虹集團(tuán)與日本NEC公司合資組建上海華虹NEC電子有限公司，主要承擔(dān)“909”主體工程超大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目建設(shè)

1999年 上海華虹NEC的第一條8英寸生產(chǎn)線正式建成投產(chǎn)

2000年 中芯國(guó)際在上海成立，國(guó)務(wù)院18號(hào)文件加大對(duì)集成電路的扶持力度

2002年 中國(guó)第一款批量投產(chǎn)的通用CPU芯片“龍芯一號(hào)”研制成功

2003年 臺(tái)積電（上海）有限公司落戶(hù)上海

2004年 中國(guó)大陸第一條12英寸線在北京投入生產(chǎn)

2006年 設(shè)立“國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)”；無(wú)錫海力士意法半導(dǎo)體正式投產(chǎn)

2011年 《關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和繼承電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》

2012年 《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布；韓國(guó)三星70億美元一期投資閃存芯片項(xiàng)目落戶(hù)西安

2015年 長(zhǎng)電科技以7.8億美元收購(gòu)星科金朋公司；中芯國(guó)際28納米產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

2017年 長(zhǎng)江純純一期項(xiàng)目封頂；存儲(chǔ)器產(chǎn)線建設(shè)全面開(kāi)啟；全球首家AI芯片獨(dú)角獸初創(chuàng)公司成立；華為發(fā)布全球第一款人工智能芯片麒麟970

2018年 紫光量產(chǎn)32層3D NAND（零突破）。

2019年 全球首款5G SoC芯片海思麒麟990面世，采用全球先進(jìn)7納米工藝；64層3D NAND閃存芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；中芯國(guó)際14納米工藝...

為什么國(guó)家如此重視芯片？

說(shuō)到芯片，其實(shí)芯片發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷很長(zhǎng)一段時(shí)間了，但是真正讓大家關(guān)注起來(lái)的，正是因?yàn)?018年4月16號(hào)美國(guó)政府宣布對(duì)中興公司實(shí)施禁令開(kāi)始，大家越來(lái)越關(guān)注芯片這東西，那芯片到底什么東西，為什么國(guó)家要砸那么多錢(qián)設(shè)立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基金來(lái)支持芯片行業(yè)的發(fā)展，目前我國(guó)芯片行業(yè)又發(fā)展到什么的程度?

芯片是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱(chēng)。是集成電路的載體，由晶圓分割而成。我們可以將芯片劃分為功能芯片和存儲(chǔ)芯片，我們常說(shuō)的電腦的CPU就是一種功能芯片，存儲(chǔ)芯片又是電腦閃存即Flash這類(lèi)。

那目前我國(guó)芯片需求量占據(jù)全球50%，有些應(yīng)用芯片更是達(dá)到了70-80%，而反觀國(guó)產(chǎn)芯片卻只占了8%左右，從過(guò)往數(shù)據(jù)可以看到，中國(guó)目前年進(jìn)口芯片約2300億美元，位居第一宗產(chǎn)品。伴隨5G時(shí)代的到來(lái)，對(duì)芯片的需求只會(huì)進(jìn)一步加大，這塊大蛋糕目前是被美國(guó)，韓國(guó)，日本這些國(guó)家瓜分著。何時(shí)我們才能絕對(duì)的國(guó)產(chǎn)化呢。

芯片的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)呛荦嫶蟮?，從EDA，芯片設(shè)計(jì)，芯片制造，到最后封裝測(cè)試，涉及到的公司不計(jì)其數(shù)。

而在國(guó)內(nèi)，芯片設(shè)計(jì)公司是最多的。在此把每個(gè)環(huán)節(jié)的公司都梳理一下，看看哪些能成為巨頭。

所謂成為芯片巨頭，這個(gè)很難有標(biāo)準(zhǔn)，如果以目前全球芯片巨頭的情況來(lái)看，至少需要較大的規(guī)模和市場(chǎng)份額，有些公司本身只是處于半導(dǎo)體中的一個(gè)環(huán)節(jié)，比如說(shuō)光刻膠，比如說(shuō)半導(dǎo)體靶材，以及晶體生長(zhǎng)設(shè)備等，這些屬于細(xì)分行業(yè)，本身只在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中占一定的比例，那么公司即使成為細(xì)分行業(yè)的巨頭，可能從營(yíng)收規(guī)模上也很難稱(chēng)得上全球的巨頭。

所以我們僅僅從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看看，在不同環(huán)節(jié)，有哪些中國(guó)公司能在未來(lái)成為行業(yè)的主要參與者，至于能不能成為巨頭，需要看未來(lái)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化趨勢(shì)。

國(guó)內(nèi)有哪些公司可有望成長(zhǎng)為芯片產(chǎn)業(yè)巨頭

什么是光刻機(jī)?

光刻機(jī)（Mask Aligner）是制造微機(jī)電、光電、二極體大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵設(shè)備。其分為兩種，一種是模板與圖樣大小一致的contact aligner，曝光時(shí)模板緊貼晶圓；另一種是利用類(lèi)似投影機(jī)原理的stepper，獲得比模板更小的曝光圖樣。高端光刻機(jī)被稱(chēng)為“現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花”，制造難度很大，全世界只有少數(shù)幾家公司能制造。

作為芯片制造的必須設(shè)備，光刻機(jī)之所以能被譽(yù)為工業(yè)皇冠上的明珠，是因?yàn)樗嘿F、復(fù)雜、精密等多種無(wú)與倫比的特性。一臺(tái)光刻機(jī)之所以說(shuō)它是人類(lèi)智慧的集合體主要的原因就是，因?yàn)樗鼘?duì)光的要求、機(jī)械穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性的要求從樹(shù)枝上看都是非常極限的。毫不客氣地說(shuō)，在這些諸多的環(huán)節(jié)之中能夠達(dá)標(biāo)的企業(yè)本身在相關(guān)領(lǐng)域就已經(jīng)能夠成為翹楚。比如說(shuō)美國(guó)供應(yīng)商提供的穩(wěn)定軸承、德國(guó)供應(yīng)商提供的鏡頭系統(tǒng)等等。把這些頂尖的技術(shù)通過(guò)巧妙且復(fù)雜的整合，我們才能看見(jiàn)一臺(tái)光刻機(jī)。

中文名光刻機(jī)

別 名掩模對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)

外文名Mask Aligner

光源波長(zhǎng)350 nm -450 nm

光刻機(jī)全球主要廠商: 有荷蘭ASML、日本尼康、佳能、歐泰克、上海微電子裝備、德國(guó)SUSS、ABM, Inc.

光刻機(jī)是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備，制造和維護(hù)需要高度的光學(xué)和電子工業(yè)基礎(chǔ)，世界上只有少數(shù)廠家掌握。因此曝光機(jī)價(jià)格昂貴，通常在 3 千萬(wàn)至 5 億美元。光刻機(jī)的品牌眾多，根據(jù)采用不同技術(shù)路線的可以歸納成如下幾類(lèi)：

高端的投影式光刻機(jī)可分為步進(jìn)投影和掃描投影光刻機(jī)兩種，分辨率通常在十幾納米至幾微米之間，高端光刻機(jī)號(hào)稱(chēng)世界上最精密的儀器，世界上已有7000萬(wàn)美金的光刻機(jī)。高端光刻機(jī)堪稱(chēng)現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花，其制造難度之大，全世界只有少數(shù)幾家公司能夠制造。國(guó)外品牌主要以荷蘭ASML（鏡頭來(lái)自德國(guó)），日本Nikon（intel曾經(jīng)購(gòu)買(mǎi)過(guò)Nikon的高端光刻機(jī)）和日本Canon三大品牌為主。

位于中國(guó)上海的SMEE已研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的投影式中端光刻機(jī)，形成產(chǎn)品系列初步實(shí)現(xiàn)海內(nèi)外銷(xiāo)售。正在進(jìn)行其他各系列產(chǎn)品的研發(fā)制作工作。

生產(chǎn)線和研發(fā)用的低端光刻機(jī)為接近、接觸式光刻機(jī)，分辨率通常在數(shù)微米以上。主要有德國(guó)SUSS、美國(guó)MYCRO NXQ4006、以及中國(guó)品牌。

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