原答案应知乎要求删除,我是明白了,讲点行业现状,问题,在某些人看来是完全无法接受的行为,是对伟大祖国的亵渎和背叛。
既然如此,虽然国内EE宫酱不行,幸好在我国网红的努力杜撰下,一整套芯片产业跃然纸上,栩栩如生,以后产业升级的重任就靠这些自媒体的笔杆子得了。我这个埋头苦学的CE宫酱只会动嘴,干活还要工资,甚至妄图买房,实在是拉胯,实业兴邦还得看你们这些靠编故事吃饭的
多久能赶上?-50年吧,那会儿差距还小点
我从业快20年,一直在第一线工作,算是半导体行业的资深工人了。顺便也讲讲我经历过国内哪些大厂,两家顶级的逻辑厂是我最熟悉的,其次是顶级的DRAM厂和3D NAND厂。比起很多答主根本没有在这个工业的泥坑里打过滚,我觉得我还是可以代表很大一群工人的心声的。
首先,还是要明确的讲,我对中国未来半导体的发展态度乐观。虽然我对题目的问法有些保留,比如我觉得不采取任何行动,而只知道问问问“多少年可以超越美国”,这是非常浪费生命的行为。如果有志报国,最低限度也得像我一样,忍饥挨饿的在这个行业里坚守下去吧。:)
我最近一直在观察华为。我认为有一点华为值得所有人尊重,就是无论当下压力有多么大,华为一直按照自己的节奏,以十年为尺度为半导体产业重打基础。
半导体不是造原子弹,难度比造原子弹高。
大家可能会反驳我,原子弹是什么级别,半导体才哪到哪。
但是原子弹也好,两弹一星也好,这只是制造一个产品。而我们国家现在打造的,是一个产业,或者说,是一个工业。
工业和产品的区别就是,工业作为一个生态想要长久的存活下去,要遵循自然规律,要有投入有产出,要能够自洽的生存。
半导体工业界的方方面面,小到一块地板一颗钉子,大到最先进制程的工厂,全都是有自己标准的。我觉得全部工业细节都国产化既不现实也不必要,这纯粹是全球化的退步和生产资料浪费。
我认为理想的对策,是在最大范围内团结可以团结的利益相关者,建立自己的生态,以冲破美国的围堵。
这是横向的考虑。而纵向的发展,远远比想象的要难。
我看过了几乎全中国的大厂,中小厂也见了七七八八,半途而废的项目也就经历了好几次。坦率的说这两年心冷了好几次,我见到太多大跃进式的项目,见到太多借壳骗钱的项目,很多资本的目的性简直赤裸裸。这对这个行业都是泡沫性的追捧,非常伤害未来的核心发展动力。
简单地说,这些工厂分为几类。我不会讲名字,诸君明白的自然明白。
第一类,是看似务虚,实则务实的。比方说某上了美国军方实体名单的大厂,看上去研发限于困境,从此难以发展。但是季报出来大家都看到了,硬实力还在,核心价值还在,依然是目前中国杠杠的扛把子。
第二类,是看似务实,其实务虚。比如。。。这么说会得罪人,如果不同意,一切都是我的锅。比如,某些国企,因为不缺钱,不担心运营收入维持生存,所以不求进步,执行效率低,无论做甲方还是乙方都是爸爸。确实他们是很好的大厂,每年都有相当数量的资金可以用来稳定扩大。但是他们的产出呢?一个28纳米制程都是抄的,后来算买?但是至今无法形成规模化的生产。我作为纳税人,也很心疼我的钱。
第三类,看似务虚,实际也是务虚。这类的玩法,是以技术进步换取新的资金投入和扩产,虽然表面看来收支平衡,运营平稳,但是实际上他们徒有产能,没有产量,大量生产资料浪费,只不过让各路洋商掩口偷笑而已。对这类工厂来说,研发成败事关生命,对研发必然不计成本的投入,但是厂内大量设备还是闲置的。
第四类,就最简单,他们是PPT上的公司。头从到尾都是为了套现。以下可能虚构,不要对号入座。比如某群韩国人,走遍中国为求一金主,终于在第四次成功落地某二线城市。该城本来已经有个现成厂房空置,但是这个项目又重新搞土建盖房子。当我听到这里的时候,就对这个项目的背后目的很保留了。
对我来说,什么样的工厂都见到了,身在一线,对美国传递来的压力感受至深。但是身在这个行业,身上有责任也有义务留在行业中,把希望的种子保留下去,把更多的技术传递出去,搬好今天这块砖,看好未来的发展。虽然在我技术生涯内可能看不到超越美国的这一天,但是我相信技术可以超越时间和国界,对未来的高不确定性不做无谓的期待,且把今天过好吧。
当年汉芯事件,一大堆中科院士给予高度评价,又是技术组,又是验收组,给予汉芯高度评价,倪光南院士当时好像还是验收组组长⋯没有一个院士提出反对看法,质疑。这个事是谁捅破揭露的呢,一一一方舟子。但是,汉芯事件之后,没有一个人受到处罚,造假者至今没有严惩⋯不但没有严惩,而且这个陈进至今坐拥几亿,为什么不去追究,如果追究,大堆大堆院士们,领导们都会牵连,所以这个事最后不了了之。一一一一所以不要去想象中国如何突破芯片,如何追上国外水平.那是没有可能的。无独有偶,汉芯过去多年,前几年又一个武汉弘芯,骗掉国资上千亿⋯
了解这些,就知道中国芯片处于一种什么状态⋯要达到国外一线水平,几乎没有可能性⋯
从这个事,就知道中国中科院的院士们是一群什么屌东西,什么一种水平!
我们看到国内很多新闻,都说突破某某技术,光刻机技术,造出了什么芯片,其实很多都言过其实⋯
芯片前骗补名声最响的是哪几个行业? 锂电池、太阳能、电动汽车等等;
区区十年后哪一个产业没发展起来?
骗补根本不可怕,可怕的是补贴远远不够。
土地入股、配套贷款之类 地方政府经营城市 不算,纯给钱不用还的补贴。
锂电池累计补贴约2000亿左右、太阳能光伏累计补贴约4000亿左右、电动汽车累计补贴约2900亿左右。
而芯片行业累计补贴多少呢,截止到2018年实际累计不过200亿左右。
核高基02专项 光刻机的主承接单位,上海SMEE,十年6亿RMB(不是每年6亿,是08-18十年加起来6亿补贴)。所以惨淡经营之下年均研发支出不过一亿左右,主要靠给人当设备修理工苦哈哈挣钱。所以十年时间停滞在90纳米光刻机。
外国友商十年投入400亿欧正在EUV上,连外国友商的零头的零头都没有,你拿头比啊。
国之重器,工业王冠,凭什么不补贴个四万亿下去?
十几个四万亿砸进炒房里,涨价去库存,很好意思吗?
实际上谁都知道上海房价有多高,不是上海还有本地人愿意产业报国,根本熬不住。SMEE简直是上海工业之光,十年加起来6亿补贴,居然队伍没有散,而且下一代的技术准备都熬出来了。
18年之后这三年,也就拿了200亿RMB,现在45纳米纯国产已经出来了,使用四重曝光可以小批量做11纳米,28纳米样机已经在长考了,估计明年能完成长考,届时使用四重曝光可以小批量做7纳米。相当于花出了友商十分之一的钱,就取得了成绩。
问题是,为什么不能再多给点呢?为什么不早点给呢?
我说了有一年了吧,为什么都被制裁成这样了还不给个四万亿砸下去?
追赶不如刨根。
我们先把28纳米及以上制程吃干抹尽,包括所有设备、设计、制造、材料,断掉美国在芯片上的1/3-1/2的收入来源。
下一步再吃下10纳米及以上,断掉老美1/2-2/3的利润来源,使之缺乏进一步升级更新的资金来源。
至于更先进的制程,一时半会是追不上的。
要分而治之。
对RCEP组织内的厂家芯片免税,对RCEP之外的厂家,加征倾销税。
所有人都忽略了一个最重要的问题,中国芯片行业并不需要在高制程上去追赶美国。
中国只需要搞出完整的28纳米以下的芯片体系,从加工设备、原材料、设计、加工,做到完全国产。那用不了多久,中国就能把28纳米以下的很大一部分市场吃干抹净,到时候就不存在追赶美国的问题了。
芯片行业本身就是夕阳行业,3纳米以下,人类还能走多远?走多久?除非技术突破,否则,砂子造芯片,对付不了太久。
我们真正要做的,并不是在传统芯片行业追赶美国,而是要建立基本的产业地基,占领市场,为下一代技术的竞争奠定基础。
毕竟,就算是胶片到数码的技术变革,没有基础和市场,一样没法上桌翻盘。
我就不匿了,没什么好隐藏的。
以前就职一家上海的日企,日本全资的企业,它主要销售日本以及美国的高端仪器,主打产品是镭射头(激光),他最常见的作用就是刻电脑版。
这东西一台超贵,精密度高的中国没有,需要进口,我们卖的是美国进口的。
当时我一入职就看到了两台,同事说这个东西美国对中国进行封锁,所以是不卖到中国的,涉及到国家机密,就算你是中国的外资企业也买不到,我们是通过特殊渠道引进的,好像是辗转日本、香港才弄到的。
后来我去仓库看了一眼相关零件,全都是进口的,超贵。但客户就愿意买,因为中国造不出。
我去某些客户的工厂参观,他们的车床是日本的,机械手臂是德国的。
一个冲压的模具,看起来没技术含量,但国产的一压就碎,进口的就是耐用。
中国是世界工厂,但大多是低端制造业,比如衣服鞋子家具这种,要么就是代加工。那些真正高端的技术我们许多尚未掌握。
从事制造业的应该知道基恩士(KEYENCE)这家公司,这是一家生产和销售高端设备的日本公司,我对这家公司印象深刻是因为他们每年都会给我们公司寄一本词典一样厚的销售手册,里面每一页都是他们的产品。不太了解的可以看一下他们的官网就知道什么是高端制造业,里面许多东西中国是根本做不出的,但偏偏制造业就是需要他们的仪器。他们的东西很贵,但就是供不应求。
我觉得这个问题,没有在制造业上过班的人是不会体会到的。很多事情和一般大众想象的不一样,只有亲身经历过才知道。所以你问我芯片行业多久可以赶上美国,我看没有二十年积累是不可能赶上的,而且芯片更新换代极快,一年升级一次,你在追赶的时候你的对手也在不断进步。
就拿这次祝融号火星车来说吧,美国1997年就把火星车发送到火星了,中国晚了24年。
但登陆火星不需要技术更新,你按照1997年的技术也能登录2021年的火星。但是芯片不一样,这是极度商业化的东西,你的技术更新比别人慢你就输了,你就无法迅速占领市场,所以芯片的更新换代非常快。
有些事情不是有决心有钱就可以做到的,你可以不信。但我一直认为务实的第一步是认清现实,而不是盲目自大,自大不会使人进步。
芯片业是不是值得中国花大力气去追求最先进技术?我对此持一定程度的怀疑。
我看到一些业内人士说有较低的制程,中国要追上难度相对低一些,而且追上之后可以吃到很多利润。这件事情我当然也是支持的。
可是一般认为要追上世界先进水平需要巨额的投资,需要相当多的人才,还需要比较长的时间(至少十五年以上)。
我倾向于认为中国未必值得把赶上芯片世界先进水平作为国家战略。追个七八年,假设差距缩小了不少能赚很多钱而且要稳住技术地位不太难,但后续追上最先进水平还要天量补贴和超级政策倾斜,或许国家就未必要继续大力支持了(有些公司自己要追赶能筹款那就由他们做好了)。原因如下:
1 有这么多的补贴和政策红利,中国政府如果把他们放到其他的技术行业,得到的总收益完全可能超过芯片行业的收益。
2 中国已经是老大或者快要是老大了,要尽快转为以老大心态看问题。其中非常重要的一条就是老大没有必要什么事情都做,可以也应该有所为有所不为。有所不为的不仅包括一些中低端产业,也可以包括一些高端尖端产业。如果老大什么都做,就算做到了也相当于自我设限,使得自己能够达到的上限降低了。
中国可以放弃一些中低端产业这件事现在很多人都想通了,下一步就是要想通可以放弃(追赶)一些尖端产业。
3 中国和其他发达工业国搞竞争要留余地。自己顺顺当当成为整体上有压倒优势的第一就可以了,最好不要把所有发达工业国的尖端领域都拿下。这一点,不管他们投不投共,我都是这样看的。逼人太狠,副作用太大了,逼到一定程度性价比也不高了。
4 美国对中国芯片打击的效果有多大?得看实际情况,不能自己吓自己。
在2019年华为开始被美国重击的时候,我曾经有比现在悲观得多的预期,我做好了华为失去全部外国市场以及完全放弃手机业务的心理准备(同时在键政文里论证即使如此中国整体上也不用太担心)。但现在看来华为远没有那么惨嘛。中国的电子产业也还是欣欣向荣的。
理论上讲美国可以用凶残得多的打法,比如对所有中国公司都按照华为待遇进行半导体制裁,可他没有这么做。在这种最极端的全面封锁和现在的状态之间,还有若干可以升级的中间阶段,他也没有这么做。为什么没有做?最合理的解释就是他自己压力也很大。他对中国能够造成的伤害,大概也就是现在这个程度或者最多加码一个档次了。如果这么判断的话,美国的芯片制裁所造成的伤害完全是中国可以承受的。再往后中美之间的实力对比会越发不利于美国,美国要进一步让半导体制裁上档次的难度会越来越高。
5 追上芯片先进技术的时间太长了,在这以前有可能美国就因为种种原因很大程度上放松甚至放弃对中国的芯片制裁。
可能的契机有很多,比如说未来10年之内的某一刻美国需要中国在金融上帮一把。又如在去年美国疫情很严重的时候,我就曾经建议中国和特朗普政权谈大交易,特朗普以放开芯片制裁等作为交换条件,交换中国为他助选以及不对美国进行医疗物品禁运。当然了看来有关方面没有采用这个思路,但以后这样的机会还会有。
6 即使出现最极端的芯片全面制裁,中国也可以应对。哪怕比这还要严重得多的全面经济封锁都可以应对,比如看我以前的键政文 如果美国封锁了马六甲海峡,中国应该怎样应对?。实际上如果麻烦只限于半导体封锁,经济战风格的应对手段更多,无需动刀兵。
总之,我觉得很多中国人有宁可高估对手也不低估对手的思维定势。但时代真的变了,脑子也要与时俱进。我以前说过,中国如果把竞争对手估计得太高,这本身也会带来重大损失。
至于高层的态度,我现在还看不清楚,只是隐隐觉得芯片这件事情在高层看来似乎没有在广大爱国群众看来那么重要。
光伏、电池这俩领域跟半导体也有一点点不一样。光伏和电池的产品都太标准化了,光伏电池片一共也就几个标准尺寸,然后大家在这几个尺寸上拼命提升效率降低成本,以换取生命周期度电成本低于上网电价,把别人卷死就赢了。怎么讲,从某种程度上有点类似DRAM或者NAND Flash。
资本市场对半导体领域,尤其是设计领域,的投资已经求贤若渴了;制造领域是个苦活,投资相对偏向于上游设备,下游Fab经历了一轮骗补以后地方政府相对谨慎了,至少新闻上你们看不到多少新建fab了。
半导体这个领域目前倒是真的不愁没钱,只要能有产品,甚至产品都还没有,都可以拿到非常多的融资,足够烧下去了。
拿顺为他们发布的内容举个例子:
案例 1:一个天使轮的项目,团队还在筹划中,自己还在犹豫和判断中,转瞬完成了某顶级产业基金的 5000 万美金投资;
案例 2:一个天使轮项目,10 月份公司仍在做天使轮融资,当时犹豫估值贵,休假结束后,公司已经做完了第二轮(估值翻了一倍),并且第三轮的份额已经预定了(估值又翻了一倍)。
设计方面,2020年10月成立的GPU设计公司就能拿到10亿人民币融资:
国内GPU芯片设计公司“摩尔线程”已完成共计数十亿元的两轮融资,由深创投、红杉资本中国基金、GGV联合领投,其他投资方包括招商局创投、字节跳动、小马智行、融汇资本等,云岫资本担任独家财务顾问。摩尔线程成立于2020年10月,致力于构建中国视觉计算及人工智能领域计算平台,研发自主创新GPU知识产权,其GPU产品线覆盖通用图形计算和高性能计算。
摩尔线程的核心人物关键来源于 NVIDIA,另外吸引住了 Microsoft,Intel,AMD,ARM 等各种科技有限公司的产品研发和商品精英团队的力量训练方法加盟代理,有着诸多在 GPU 驱动器、编译程序、AI 芯片、手机软件优化算法及其控制系统设计等领域超出 10 年之上工作经验的杰出技术工程师。企业创办人有 15 年的领域工作经验,曾领着世界顶级芯片公司取得成功发展创建了 GPU 在我国的详细绿色生态。
设备方面,中科飞测融了五轮,马上准备上市了。
1月21日,国泰君安(601211)发布关于深圳中科飞测科技股份有限公司(下称“中科飞测”)首次公开发行并上市辅导信息的公示。据披露,中科飞测拟首次公开发行股票并在境内证券交易所上市,现已接受国泰君安的辅导,并于2021年1月19日在深圳证监局进行了辅导备案。企查查APP显示,中科飞测是一家工业智能检测设备商,公司成立于2014年,法定代表人为CHEN LU,注册资本2.4亿元人民币,经营范围包含:研发、设计、销售、上门安装、调试、测试、光电自动化设备、机电自动化设备等。企查查信息显示,中科飞测自2015年来共完成5轮融资,其股东包含哈勃投资(华为旗下)、深创投、中芯聚源投资等。
中科飞测这玩意儿是拿来代替KLA的SP系列相关设备的,SP系列在中文网络上几乎都没有相关讨论,在晶圆表面缺陷检测这个环节是垄断地位,这就是我前两天吐槽的
其实光刻机领域知识还好,经过这么多年穷追猛打,至少还有靠谱中文信息。问题是不少人以为就一台光刻机就能解决所有问题了,中文资料到应用材料(applied meterial,名字叫材料其实是设备公司)就戛然而止了,至于再稍微二线一点点海外设备商,中文资料都莫得,只有寥寥几个参展信息
其实就是 @歪睿老哥 说的替代的问题。
2. 高度的同质化
市场项目高度同质化,今天的半导体创业者大多是围绕着国产替代的主题,挑选国外巨头如 Intel、Ti 等广阔的产品线中的某个产品线,寻数个有相关成熟产品开发经验的大厂核心团队人员,拉一票疯狂涌入的资本,放手开干。
充裕的资本加持使得每个细分跑道变得极为拥挤,热点赛道比如像存储主控、射频前端、快充、MCU 等领域涌入十数家乃至更多的创业团队,每个团队都获得一定的资本加持,大家做着类似的事情和产品,用投资机构的钱血拼着市场,希冀着自己团队成为细分跑道上最后的耐力跑冠军。
极度的拥挤使市场竞争变得空前激烈,投资机构的钱最终更多的不是流向研发,而是流向市场厮杀上,化成一颗颗低毛利的晶圆产品。 高度的同质化使得资金的利用效率极低,无助于构建纵深的技术研发能力。
5. 缺乏更深度的技术性创新
市场上目前大部分的初创型半导体公司,包括大家所熟知的一些融资上非常成功的公司,本质上是一些做集成的产品型公司-依靠着对市场需求的敏锐把握,定义一款芯片产品,从各种渠道舶来各类 IP,集合成一颗 Soc 芯片产品(这没什么不好,反映的也是芯片产业高度分工的结果)。比拼的是市场能力、产品定义能力和产品To Market的时间。鲜少看到初创公司在底层技术上有创新性的突破。燥热的市场环境似乎影响了市场创新。
RISC-V国内应用速度快的原因,也有一部分是因为授权费。
很多细分领域不需要太成熟工艺,但绝大部分市场都是海外企业的。
瑞士的Sensirion的温湿度传感器占了国内接近70%的市场,封装非常小。
SHT2x嵌入在3 × 3 × 1.1 mm3可回流焊双扁平无引线(DFN)封装中,提供经校准的线性传感器信号,并以数字I2C格式输出。SHT2x湿度传感器系列将电容式湿度传感器、带隙温度传感器和专用模拟和数字集成电路——都集成在一个CMOSens® 芯片上,使得传感器具有良好的精度,长期稳定性和超低功耗。
难么?说起来也不太难,成熟工艺+稳定持续封测标定就行。
也别太着急,资本加持下很多事情都加速了,不少企业有钱招兵买马、有钱做验证。下游在美国这一轮制裁下也都在尝试采用国产。
但是,
业内人士们说的问题也都存在。
而且,海外也在加速发展。
半导体制造,尤其是先进制造,需要的经验参数太多了,这些不是一时半会能解决的。经常跟人半开玩笑说,fab良率带一点玄学成分,其实都是工程师们肝出来的。
人的问题这两年算好一点,但制造领域,也跟互联网这些行业差得远,设计领域牛一点的这两年百万年薪+股权不是梦。但到封装这个领域,某山东美资封测公司的PTE技术员也就是5k-7k/月。
所以,短期内,我对国内这些中低端领域国产替代充满信心,但最难的,塔尖上那些、需要经验参数的那些,会慢一点,甚至慢不少,也希望大家做好心理预期。
应该说目前还看不到希望,说预期多少年的这话就太大了。你先给我预期一下国足还有多少年能拿到世界杯冠军?
目前芯片这条产业链所有关键节点基本全在美国的本土及其附庸。只要美国下令制裁国内现有的芯片企业基本一个都活不了。
硬要说希望,除非中国人能做到三件事:采用40纳米制程soc,玩个扑克卡成狗的手机卖到苹果一个价,中国人能不能踊跃购买?你寒窗苦读20年能不能放弃欧美50万刀年薪回国十万软妹币996?或者全国养老医保全砍掉投入芯片研发,老了病了自己想办法。
为啥要做到这么极端?因为美国控制的芯片产业每年光从中国就赚走4000亿美元,先不说专利上的壁垒,钱上的差距能不能先想办法补上?
绝大多数非业内人士甚至是业内人士不深刻接触开发生产的完全不了解美国在半导体行业的完全主导地位。大家都很乐观的觉得我们只是差在尖端先进制程,只是差个几个工艺节点。熬一熬,拼一拼,甚至放弃一些先进性工业,即使美国完全制裁半导体工业,我们也能撑下去。
要知道在2000年,中芯半导体一期开工前,中国的唯一八寸厂是和NEC合作的一个小规模fab。设备是整条线搬迁的,工艺是完全不对国内工程师开放的。当时国际主流已经转向12寸厂,而国内的主流是6寸。当时的领先工艺已经进入纳米级别而国内的还是um。中芯开工后,在AMAT,ASML,Lam,Tel,Novellus,KLA等主流设备的加持下,加上大批TSMC的工艺(可以搜索中芯和台机的一系列官司),中芯整整花了将近两年的时间才勉强让0.18um的良率可以接受。
说了那么多只是为了证明一个新工艺的调试是多么的艰难。在相同机台,相似工艺的条件下,仍然需要两年的时间才能复制良率结果,而其结果也只是差强人意而已。
回头说一下FAB厂设备的及其特殊性。不同于大众认知的设备,你买回来调试好基本靠自己就可以维护生产了。FAB的设备是非常依赖原厂的支持,以至于设备原厂的利润有将近1/3是来自于售后。可以这么说,没有设备厂商的售后,FAB厂几乎完全没有可能自己保持运营。从工艺的调试,研发到设备的维修(从上千台设备的角度来说,每天都有机台宕机)和升级,fab厂是完全依赖原厂的。而且由于价格,场地(fab厂寸土寸金)和巨额的facility的开销。虽然整个fab有上千台的设备,但是对于上百道的工艺来说设备数量的冗余度是非常狭窄的。一般只有一两台的备用设备。也就是说不巧宕个两台同种设备,可能整条产线就停下来了。Fab都是24小时年中无休的,而原厂的设备工程师也需要24小时on call。
说了那么多铺垫,再回到开始的话题。如果美国严厉制裁中芯国际的话,你认为只是少个EUV不能生产10nm以下工艺么?醒醒吧,那个是整个12寸和8寸都在半年内就要停产的节奏。如果有人要杠说我们现在有替代国产机台,回到第二段。替换整个工艺流程中的几乎全部机台,不知道十年的时间够不够恢复原有工艺水准。。。对于国产机台,碰巧本人深度参与一两家国内最先进的设备厂。对于其宣传的工艺水平,如果放在大规模生产环境中。。。我只能说你如果是fab厂的在职员工,最好还是开始找工作比较靠谱。在国内设备厂商中,还是有个一两家比较靠谱,但是首先他们距离覆盖整个工艺流程还有非常大的距离,而且这些设备厂商的主要零备件都是进口的,如果制裁,估计比中芯死的更早。
如果不信我的结论你可以参考厦门晋华,被制裁的时候机台都买回来了,所有的设备商都在热火朝天的装机呢。结果第二天所有设备商都离场了,五年过去了还没量产呢。370亿人民币的一期投资。。。都用来溅水花了。你看华为被制裁芯片代工的时候,有一家代工厂跳出来表忠心没?这些老总可是知道,华为还可以去养猪,制裁的铡刀落在他们头上的时候可就变成第二家晋华了。
半导体制造是当今所有先进制造的集大成者,其复杂性远远超过一般人的想象。涉及到材料,精密加工,重复可靠性,化学原材料(忘了提及大多数电子级纯度的化学品和人工合成的前驱体也是进口的)。如果想要完全自主,只有静下心来从原材料工艺,精细加工,精密控制系统着手,然后是整机厂,最后才是工艺的重新研发。没有这种决心只是依靠弯道超车的侥幸是搞不了半导体的。
回到本题吧,我的答案是,如果现在开始,运气好的话20年后我们可以赶上中芯国际现在的工艺水平。如果美国发展的特别慢甚至原地不动的话,大概三四十年可以赶上美国的水准。
我觉得至少中短期内可以不用追上美国,单就把28nm芯片完全国产化,已经够美国喝一壶了。以比较小的代价维持国产工艺比顶尖工艺落后一两代,才是性价比最高的方式。(但研究不要落下,要保留快速上马顶尖工艺的能力)
因为几乎全部的工业用军用芯片以及大部分商用芯片(比如即将爆发的车载芯片)还停留在28nm甚至更落后的节点上,只要这些芯片能够自给自足,无论境外势力怎么跳脚,都无法动摇国本。
而当下硬怼出国产5nm甚至更先进制程,会碰到一个很严峻的问题,就是没有需求,会遇到当下5G一样的困境。比28nm更先进的工艺,几乎全部集中在消费级产品上,比如手机SOC和电脑芯片,这些芯片已经和现有软件绑定成了一个生态圈,这些外企因为用了美国的技术哪怕国内工艺再便宜也不可能在国内生产最好的芯片。除非中国另起炉灶说不用安卓-ARM和Windows-X86,但这显然不划算也不可能。
生态位已经被占据的情况下,最优解是静候下一个新的生态位,所以保留快速上马顶尖工艺的能力,等待下一次需求爆发的时候再切入才是我国芯片产业应该走的路。
非专业人,不了解中外现状,说些外行话。
小时候玩过半导体收音机,自己找线路图,采购零件,刻附铜线路板,钱少,好多零件都是自己做的,自己做过喇叭,耳机,插头插座,还做过一个单联(可变电容),线圈自己绕,到处跑残次品商店,回来再筛选零件,两毛钱一大包电阻,或者电容,不容易遇到,所以要经常去,北京城的几个著名电子器件处理品店都跑遍了。
后来想做一个电视伴音接收器,最关键的是一个高频三极管,咬牙花了8毛钱买了一支,终于做成了,1975年事。
后来,上大学了,电工课也学了一些电路知识,非电专业,电工课是辅课不考试,自然不会重视,只是出于兴趣也好好上课了,讲到过集成电路,门电路等等。几十年了早忘光了。只是记得老师举例说,一部收音机的全部零件只有指甲盖那么大,我做的半导体4管收音机怎么也要饭盒大小。当时市面上正品半导体收音机都是两块豆腐那么大,最小的烟盒大小,好几十块钱。
后来有卡西欧的计算器了,还有电子表,里面都有集成电路了,液晶显示板,两节5号电池,还有纽扣电池的,这是80年代初的情景。
再后来有电视机了,牡丹牌14英寸彩色电视机,用了几年后突然坏了,我父亲拿着线路图用万用表查了好几天,没能找到原因,我的一个同事告诉我,一个电解电容出问题了,他家的电视也是同样的问题,回家一查果真是,于是从我的零件堆里找到一个同参数的电解电容换上,真的好了,现在这台电视我还留在家里,当古董了。这台电视里已经有很多集成电路模块了。
80~90年代我国的白电消费品大量的是从散件组装开始的,逐步用国产器件替代,有些器件也进口了生产线,比如咸阳显像管厂,显像管也实现了国产,但是听说,荧光粉和电子枪依然要从日本进口,再后来逐渐都可以国产了,国产的白电产品占据了世界市场的绝大部分份额。这个经验被当作一条成功的经验复制到了很多领域。
但是一些最核心的器件可能没有取代成功,这些器件就是所谓的核心技术,如果你潜心去钻研,也许可以取而代之,可是这些电子器件更新速度太快了,等你做出来当前的器件,人家新一代已经又问世了,你的器件怎么也跟不上趟,形不成产品,成本就降不下来,无法持续地投入研发。
尤其是在经济全球化的大环境下,全球采购,打个比方,做同样的电视机,日本的零件10元一只,性能是最先进的,还非常可靠,国产的也卖10元,但性能不是最先进的,可靠性也差,作为厂家肯定是买日本零件,除非国产零件比日本零件便宜,可靠性稍差但不多。可是这样国产的研发怎么回本呢?简单的成本不高可以,高成本的呢,一开始抢市场时只能赔本干,有量,有了应用,才有机会改进提高,最后必须要靠量取胜的,没有足够的销量很难形成利润的。
90年代接触过温州的一些企业,做打火机的,做眼镜的,以做眼镜的为例,有一家族企业就专心做眼镜的螺丝,他家的螺丝型号最全,价格最便宜,渐渐得他没有竞争对手了,可是他依然不断地研究新产品,从低端走向高端,温州的眼镜是从最便宜的一次性太阳镜做起的,海滩上用两天就扔掉了,可是内地这样的太阳镜卖到几十元。还有著名的温州“纸皮鞋”,他们说,这鞋就是穿一周的,出厂价5元钱,可是被商贩炒卖到50~60元,当然不值这个价。之后温州、义乌这些地方成了全世界小商品的供应基地。
我自己也曾经拥有过一个畅销的应用软件产品,但是很快就被盗版的人盯上了,他先买我们一套软件,花钱解除掉加密狗,再重新加密,然后就开始做培训和销售,发现问题就找我们售后服务,他再转移售后服务,他卖的比我们便宜,我们知道他们在盗版,他们也不隐晦,但是我们拿他没办法,他们帮我们做出了名声,可是后来软件上了盗版光盘,10块钱买几百个程序,这活就没法再做下去了,挣不到钱了。
啰嗦了一堆,与芯片何干?与超美何干?
基础研发也是需要生态的,要让干基础研发的人有活下去的机会,保护知识产权很重要,这个需要国家去做,可是一般小企业专利的概念很淡,可是官司门槛很高,而且社会已经形成了不尊重知识产权的习惯,扭转起来很困难。
80年代一位华裔外商企图代理我单位的一个软件的海外销售,当时我们的软件的前后处理图形界面是在AutoCAD 上实现的,外商说,你们的软件好说,可是AutoCAD不行,在国外AutoCAD卖得比你们的软件还贵,买你软件还有搭买一份AutoCAD,这是不可能的,国内可以盗版白送,国外会被罚得倾家荡产。为此我们重新写了一个图形界面,从0开始,到90年我们的图形界面已经做到准三维了,包括三维构件建模。可惜研究院体制改革,我们需要自己养活自己,需要到社会上找课题,否则就只有基础工资了。我跳槽下海了。
过去的事情了,不提了,可是现在年轻人最追求什么职业呢?公务员好像是首选,搞基础研发的工作是最优秀的人才的首选吗?我退休了,已经不知道当下的行情了。不过,我对一些人经常骂“公知”很反感,知识分子现在又成臭老九了?我知道他们在骂那些“文科”的知识分子,在一个不尊重知识分子的的社会环境下,你指望谁去赶去追赶美国?
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今天在今日头条看到一个视频,深有同感,特转贴过来,推荐给大家。
【比芯片还落后的工业软件,中国制造业的“断板”,到底怎么了?! - 今日头条】https://m.toutiao.com/is/e5BRoBj/
里面讲到了工业软件的现状,我的职业生涯中大部分时间是在做工业软件,我国的软件行业起步不算晚,在80年代个人电脑兴起时,我们的软件开发也同步兴起了,但是我们大部分软件都做不长久,我想说:并不是我们无能,也不缺乏市场,而缺乏的是知识产权保护。我上文中讲到AutoCAD 的版权故事,国外的保护是充分的,卖的和用的都会因为盗版而受罚,而且是痛骨铭心的处罚,可是我们是在公开地盗版,双刃剑,在你短期获益以后,中长期发觉损失严重,我们这些开发者没有了生存的环境,也就失去了成长与积累的过程,亡羊补牢,现在还不晚。
以下是原回答:
一口吃不成胖子;
我们其实下一步不是要考虑,是多久要超过美国,我们的下一步是多久要超过中国台湾省的芯片设计行业;
打败大boss之前,是不是应该把一个个的小怪来搞掉;
上来就提出超过美国,这个是目标,不是方法;
在想考全市第一之前,是不是先考虑考个全班第一或者全校第一;
海思可以做出比联发科更牛的芯片来,已经给了我们很多的启示;
所以,下一步可以考虑是把 联发科,瑞昱,联咏,络达,群联电子,慧荣科技等的市场占据了;台积电是太牛干不了他,是"神山"不好搞,旁边的土还不能挖两铲子,要“愚公移山”嘛。
网络芯片,电源芯片,SSD控制器芯片,TWS耳机芯片,机顶盒芯片,智能音箱芯片,WIFI芯片等等,这些领域上都有很多中国公司在搞,能不能战胜台湾对手,拿到市场份额;
所以,5年或者10年,先把这些搞到世界第一。
从低到高,是产业发展规律,芯片也不例外。
对于很低端芯片,我们早已超过了美国,因为美国看不上,或者成本太低干不了;
中国的芯片设计是一个从低端到高端的超越过程,不会一蹴而就;
对于国内自身,中国对于芯片的需求是如饥似渴,小到几分钱的充电管理芯片,几块钱的mcu,大到一片几万的GPU,来者不拒,都需要;立足“华强北”的芯片公司,做不了AI,也搞不了GPU,但是搞点电源管理芯片,各种USB转接芯片,MCU芯片还是可以的;
老哥称之为“华强北”芯片公司;四五个人,五六个月出产品,需求说明就是竞品datasheet,工艺是0.11um/0.13um/0.18um甚至更落后工艺,管脚一定是PINtoPIN兼容,方便替换,价格,电源芯片成本6分多,卖7分钱,带蓝牙,无线功能的MCU做到一两块钱,前一阵TWS蓝牙耳机芯片单价,杀到了1.6元人民币,当然TWS蓝牙耳机芯片这个技术含量就高多了,就需要更大的团队才能干,但是搞到1.6元,只有中国台湾和大陆的公司在纠缠。其他外国企业都干不了这种苦力活;
按照这个趋势,现在很多欧美日公司估计早晚都要在这个行业没有饭吃;这些不起眼的芯片,每个月出货也是几十万/几百万/几千万片出货;干与不干,华强北的需求就在那里,只多不少;小到充电器,转接头,耳机,大到玩具,电磁炉,电饭煲;中国机电产品出口额超过10万亿,里面有不少是华强北的芯片器件,这些低端芯片傍着产品漂洋过海,征服世界;
“内卷”是宿命,“低价”是武器;如果要靠“低价”和“内卷”打败美国技术霸权,真是令人愉悦的忧伤;
特朗普疯狂打压中国芯片业,反而这些从最底层需求出来的芯片设计公司是最难被搞的,因为技术白菜化,成本又搞不过,只不过挣个辛苦钱,欧美公司都赚不来这种钱;技术稍微高一点的目前是中国台湾企业占优势,但是大陆的芯片从业者也能站住脚。中国芯片从底层往上的态势也逐渐要起势了,从技术升级来说,从8位的mcu到32位mcu,到带蓝牙,无线,无人机用mcu等等,每一个品类后面都很多家搞,这也是一种内卷,也是靠价格战,就看谁能把其他家都搞死,自己还能有利润;预计5-10年内这些低端芯片都是大陆企业碗里的菜,因为别人卷不过我们;这些公司,目前做几毛的芯片没有对手,成长到做几元的芯片和中国台湾企业“拼刺刀”,后面就需要做几十元和几百元的芯片,这是一个中国芯片产业发展不断上升的必经过程;
以下为扩展阅读:
01
一个初创公司研发一款芯片就比欧美日韩积累多年公司的芯片更牛,遭到全世界疯抢,成长为芯片巨头;这种剧情就是好比:二B青年,初出茅庐,修炼武功秘籍,打通任督二脉,秒杀武林中一众修炼多年的武林大师;这个不是芯片创业,这个是三流武侠看多了;真实的场景是,2B青年修炼10年,能够在江湖混口饭吃,自己养活自己,大家就伸出大拇指称赞,作为国内芯片公司已经很成功了,完全够资格上科创板了,你看寒武纪还亏损,不也上科创板了吗;中国2000多家芯片公司,销售破亿的不到十分之一;盈利和利润更是可想而知;
中国虽然拥有最大的集成厂商产业群,消费着全球最多的芯片,但集成厂商又不是傻,消费类的芯片有更便宜中国台湾省产品选择,企业类的芯片有更稳定可靠的美日产品的选择;要用国产芯片,给我个理由先?
然后:
特朗普来了,给了第一个理由,我随时就可能不卖给你了;
现在第二个理由又来了,现在全球芯片缺货,你买不到了;
不但买不到,又慢又贵,订货周期就是3个月,半年起;原来一个美金的芯片,现在坐地起价2-3个美金,爱买不买;
谁能提供芯片,谁就能占领市场;
谁能提供芯片,就用谁的芯片;
天可怜见,国产芯片的机会来了;
性能差,系统厂商忍一忍,勉强优化可以用;
不稳定,系统厂商忍一忍,容你迭代一把;
有芯片用总比没有用要强;国产芯片在夹缝里有了机会;性能不行,我便宜啊,帮你省钱;不太稳定,我态度好啊,帮你问题定位;功能不行,我服务好啊,包你满意为止;
做不了正房(第一供方),二奶也行(第二供方)。二奶也没有机会,那就小三总可以吧(第三供方),系统厂商基本上在小三身上没有什么投入,还得小三倒贴,这个小三作用一般用于给正房谈判,目前是让正房少要点彩礼(砍价);
集成厂商逐渐发现,虽然小三虽然没有原来正房那种大家闺秀的气质和美貌,什么资料齐全,方案成熟,生态完善都不沾边;但是小三脾气好,随叫随到,笑脸相迎,最奇葩的还有,小三整容了一个正房脸,你不零距离深入了解切磋一下,都不知道和正房到底有哪些差距;最终在集成厂商的“调教”下,也是逐渐技巧娴熟,条正人靓,把集成厂商搞得“移情别恋”;最终上演小三的上位的常见套路;
02
目前中国2000多家的芯片企业,90%的芯片企业,人数在100人以下;按照标准,这个都是游击队的配置;
国内是一个公司是一页纸,想多写点内容,绞尽脑汁;
国外是一个公司是一本书,太多了,读不完,想让客户重点关注某一页,也是绞尽脑汁;
不过,国外的这本书里的内容,每一页都有对应的国内公司;毕竟有2000多家,至少有2000多页吧;每个赛道都挤满不少人;页数不够,公司来凑;好比蚂蚁啃大象,所以中国芯片行业更像是人民战争的汪洋大海;
大家都要往上走,都要占领一席之地,机会从哪里来?
那就是给客户带来极致性价比的商业赋能;
说人话,两个字“便宜”
太阳底下没有新鲜事,只不过是把2000年左右在中国冰箱,彩电,洗衣机等的家电竞争;2010以后手机,pad等竞争等在芯片行业再复现一遍;要想成功打入产业链,就是价格低;与上述toC的产品制造稍有不同,芯片是toB的业务,一旦芯片不稳定,就可能被产业链上下全部弃用,非常残酷,这个是价格战plus,这是产品稳定可靠下的“价格战”;
例如国内厂商卖一样的MCU,意法半导体的价格就是天花板,不可能比意法还贵,只能同样功能下更便宜;以此类推,一样SSD controller,国内厂商就不能比Marvell 的更贵;例如海思做IPC SOC摄像头芯片,就比安霸和TI的更便宜,基本上是国外芯片的6折,最后拿下了60%的全球市场,TI彻底就放弃了;业界公认有技术的海思尚且如此手段,况且其他小厂乎?
不幸的是,在国内芯片大批成长之前,也有一批公司很擅长这个套路,已经通过这个手段挤压了欧美芯片企业,他们就是中国台湾的芯片设计群雄们:联发科,瑞昱,联咏,络达,群联,慧荣等等,价低质优,wafer便宜(各位同学猜猜为啥?)。是芯片“性价比”这个行业的“老司机”了;例如在中端芯片(几块到几十的领域)SSD控制器芯片,TWS耳机芯片,机顶盒芯片,智能音箱芯片,WIFI芯片,甚至手机芯片等等,都占据着出货的大头;欧美企业靠技术手段达到的叹为观止的毛利,需要很高的技术壁垒才行(这个就是毕竟欧美工程师,大house,不加班,一年度假几个月的底气),与欧美不同,台湾企业的芯片价格就让你后悔进入这行。
中国芯片设计企业向上突围,就是遭遇战,首先是中国台湾,日韩欧,最后才是美国;在中低端芯片和上面企业遭遇,就是”既决胜败,又决生死“;如果说这批台湾公司是一批令人仰止的“神山”;那么就需要“愚公移山”;
现在缺货来了,涨价来了,机会也来了;
不确定产能什么时候不紧张,不确定什么时候芯片供应链回复正常,不确定现在踏入芯片行业的众多公司,是把握机会,翻身逆袭;还是更正常的被行业规律干的服服帖帖,黯然神伤,默默退场;
确定的是,这2000多家企业必然有新的国产芯片巨头产生,利用这些难得的机会,技术进步,资本加持,产品升级;在夹缝中诞生,发展,壮大;
03
东京地震、泰国水灾,美国寒潮,欧洲罢工;产业链放在全球,就有全球的风险,现在出问题了,全球芯片短缺;
芯片缺货,意味着什么?
意味着资本赚不到钱了;
马克思说:资本家都是要挣钱的,资本家害怕没有利润和利润太少,就像自然界害怕真空一样。一旦有适当的利润,资本就胆大起来。
趋利避险是“天性”;例如芯片产能放在美国,欧洲,日本,东南亚,寒潮,罢工,地震,水灾;如果你是资本家,你是害怕中国还是害怕赚不到钱;对于全球资本来说,如果产能放在中国,就会大大减少因为断电,寒潮,疫情等等灾情导致的供应链短缺;可能各位同学说,中国就没有灾情?有的,还很多,但是中国体制就是抗灾型体质。2020年,疫情,洪灾,电荒一个也不少,但是这种体制调动各种资源应对,可以最大限度避免对经济的波动;2020年过了,中国产品没有灾情而断供,出口仍创新高,情况是各种工厂不是产能不足,而是需求不足,这个是最大的不同;
2020年1月7日,国产Model 3正式交付,马斯克现场的一段热舞,风骚之至,发文比心,由衷赞叹,就差“一颗红心向太阳”。一夜之间,特斯拉股价从469.06美元涨至492.14美元,市值增长了41.54亿美元。要知道半年前,马斯克还为股票下跌到质押平仓线而睡不好觉,夜夜梦魇;现在特斯拉股价近800美元,如今马斯克夜夜笙歌,盆满钵满;
从夜夜梦魇到夜夜笙歌,个中滋味,马斯克甘苦自知;“天下熙熙皆为利来,天下攘攘皆为利往。”如果哪个资本的芯片产能早点布局中国,同样也将是盆满钵满;要知道:榜样的力量是无穷的。
你来与不来,产业环境就在那里,只好不坏;
你卖与不卖,芯片需求就在那里,只多不少;
中国有全球最完整的产业链,中国有全球最大的消费市场,中国有全球最强的增长速度,中国是全球最好的芯片市场。
相信全球资本会看到这个机会,毕竟断人财路,如杀人父母;加码中国芯片产能,要拼手速,先来吃肉,后来喝汤,等到饱和了,机会就错过了;
04
回到题目,中国芯片产业什么时候能够超过美国?这就是一个伪命题。
中国芯片产业不是要超过谁,而是要满足谁,搞清楚这个问题,是芯片产业发展的核心问题;芯片产业不是奥林匹克竞赛,看谁的芯片技术好,发个金银铜铁奖牌;
那满足谁?满足中国日益增长的芯片需求;
全球举足轻重的中国IT产业集群对芯片需求占全球半导体的份额接近一半。中国每年2万多亿的进口额,本身就不是一个经济体的常态。所谓“卡脖子”,不是说说而已。中国半导体产业规划,到2025年,中国的芯片自给率要达到70%,各种国内外统计渠道都是看衰之能事。但是即使没有70%,即使是50%,也是一个万亿增量的大市场;
而芯片产能转移中国,是未来十年的趋势,会有反复,但不会回头;没有人能够对抗不了经济运行的规律,只能顺势而为,不是逆势而行;中国的芯片行业是汪洋大海,不是小池塘,海纳百川,水大鱼大;
等中国芯片产业等真正把这个需求满足了,估计就会对什么时候中国芯片产业超过美国的执念就放下了,真正是“风轻云淡,于事安然”;
以下为歪睿老哥的原文:
首先,那些把两弹一星说的不如芯片的。麻烦你们去百度一下。看看完整的两弹一星有多少巨坑。
完整的掌握两弹一星和第一代原子弹的差距,堪比马克辛机枪和燧发枪。别再用朝鲜能做出原子弹来做例子了。这太不要脸了。
我就说两个子技术
一个是MIRV。分导式多弹头技术。一发多个弹头分别命中不同的目标,大幅度提高突防效率和多目标杀伤效率。美国大致是50年前掌握,很老的技术,对吗?然后你去看,近几年各种探测器在月亮上着陆。一大票失手的,为啥?
没点开MIRV相关科技树啊。而且五大流氓也不许你其他国家有这个技术。谁有了,谁立刻就被拥有了洗衣粉。然后制裁军事打击啥的纷至沓来。
第二个,超精密的惯导技术。没这个技术,你打毛线的弹道导弹啊
这差不多是大批量生产中最高的机械加工+机械装配精度了。
总之,完整掌握了两弹一星的国家,个个都有深厚的工业根基。单纯的科技靠考古都能吃很多年的老本。
我国也掌握了这些技术。所以请大家有起码的信心。
其次,能不能别再提中芯国际和鸡店啊?什么中芯国际能干啥了,什么梧桐以后用鸡店来自产了。看的我尴尬无比。鸡店是完全和白皮的工业体系对接。免费送我们也用不起来(设备耗材软件全都是白皮控制的)。中芯国际作为典型的4V企业和鸡店一个德行:在大陆这么多年了,从来没考虑过主动和大陆的工业体系对接。中芯国际某个所谓的“砖家”号称只要有了XXX(XXX可以是光刻机或者其他任何白皮技术的尖端设备)就能弄出先进工艺,这对我们又有什么卵用了?
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待续,我去扔铁锁了,回来讲关于芯片本身的事情,芯片的种类非常庞大,绝不是很多人想象中的只有CPU,DSP 内存 闪存。
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更新一下,发现一个莫名其妙的回复。
核弹不需考虑商业效益,而半导体必须考虑。
它俩没有可比性的,核弹的技术原理二战之前就基本明了,差的就是谁肯烧足够的钱把核弹烧出来。搞核弹最大的消耗就是贵金属导体和能源,只要肯堆能源,巴基斯坦、印度、朝鲜不也堆出核弹了吗?
半导体设备是要商用的,欧美光刻机废品率5%,大修间隔1000小时;国产光刻机废品率15%,大修间隔300小时,中国即使是走私也得搞欧美光刻机。
就好比改开之前中国也能造机床,但使用国产机床的企业长期巨亏;改开后欧日机床迅速取代国产机床,价格贵得多但是企业仍能盈利。生产资料对性能的要求是非常苛刻的,性能不过关就是纯亏损的负资产。
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核弹确实不用考虑商业效益。但是半导体不行不会亡国灭种。核弹不行就一定会亡国灭种。相信正常人很清楚没命和穷一点那个驱动力更大。
第二,我已经说了别用初代核弹和五大流氓1970年以后的核弹比。你这比法好比是用30年前的电脑和现在相提并论,你这样说太不要脸了
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增加一个关于军用技术的说明
03年,我买的第一台液晶电视,32寸的创维,花了10000块。
去年我买了台65寸的荣耀,3000块。
08年,我买了第一台车,丰田威驰,11万。
上个月,我买了第三台车,比亚迪e2,也是11万。
十多年前谁能想到咱们的液晶面板的产量能这么大?都以为日本韩国是咱们怎么也不能超越的。
十多年年,我做梦也不会想到我会去买辆国产的电动汽车,特别是更不会想到我会从开宝马x1换成比亚迪电动汽车。
如果10年后或者是20年后,我还能看到我写的这段文字,我会想2021年的时候我太傻了,竟然会认为咱们的芯片会干不过美国?
这几十年的发展让我这个70初的老家伙看清了一件事,只要是共产党想干的事,就没有干不成的。
这么多人点赞,都被吓到了。
有人支持,有人不赞同,都能理解,也没有精力去解释那么多,毕竟年纪大了,还有很多工作要忙。
我是做营销的,技术的东西我不懂,芯片更是外行,但我一直认为市场是最重要的。
市场是什么,市场就是人。
特别是这几年,18大以后,人的思想改变了很多,不再盲目的崇洋媚外了,也有自信了,也能支持国货了,只要有人支持,产品就能不断的迭代更新,加上国家的扶持,还有什么是做不到的?
这几天河南大雨,虽然造成了很严重的损失,也有不少人失去了生命,但我看到的是大家更加众志成城。
这次捐款的企业大头都是我们自己的民族企业,特别是鸿星尔克,自己那么困难。还义无反顾的去捐了5000万。
昨天鸿星尔克的直播间都爆炸了,网友的热情把主播都吓到了。
有这样的人民国货会做不好?
我在河南工作了4年,对河南充满了热爱,忙也帮不上,只能尽一点微薄之力,希望河南的父老乡亲能早日重建家园。
分享最近看到的一篇分析
说点小事吧
前几天客户设备上的一个MKS 10mTorr的gauge坏了,还在保,于是换了个新的上去。
坏的拿回了办公室,外观跟图中的差不多
领导说让我问问MKS中国能不能修,查了查电话打过去。
对方很热情,表示修是能修,但先得填表。表格发到邮箱,看完顿时大开眼界。
除了填写序列号和送修公司外,还要详细填写所用设备的一切信息:制造商,设备序列号,购买设备客户详细信息,购买设备的日期等等,还要讲公司的营业执照什么的都要发过去。
再次联系,原来MKS的gauge属于美国政府的战略物资,维修的话需要将资料全部发往美国商务部进行审核通过后才能维修。
后续就没修,由日本分公司的人带走,走日本的渠道去维修了。
可能有人会问,为什么这个小玩意会成为战略物资?因为晶圆制造设备上,对真空度的定义标准掌握在人家那里,而标准最终关乎最终产品的良率。
目前国内的先进晶圆制造工艺很多都来自国外,如果要复现工艺,就必须有相同的设备和标准。就算国产化,也必须有参照,如果没有准确的参照,如何保证最终产品?
你瞧,差距就是这么大,这还只是一台设备上的一个零件而已。
问:为何不国产替代?
答:本质上是一个标准之争,谁掌握了标准的定义权,谁就能垄断。最终的产品是否符合这个标准,关乎到最终产品的性能。
说到国产替代,不是没有替代,但目前只是一些初级的产品有应用。半导体设备上gauge需要高温,高腐蚀,充满等离子体的环境下连续工作。半导体设备一旦开机,基本就是连续运行十年甚至是几十年。这对gauge的材料和设计有极高的要求。十年前就有说要国产替代,但始终鲜有应用。很多不起眼的东西,自己目前做就是很难,最典型的例子就是造的出原子弹,造不出光刻机。
质问:你是说我们不行?长他人志气,灭自己威风,你这个XXX
答:正视差距,如果都不敢承认对手的强大,怎么去追赶超越?就好比抗日战争,我们的文娱作品过于矮化敌人,如果敌人真的如此不堪,为何我们要用八年时间打败?当我们追赶对手的时候,对手不会原地等我们。
如果喊喊口号就能超越,那为何追赶的如此困难?当然,如果意Y让你快乐,那好,开心就好。
专业的批评全盘接受,毕竟作为从业者,总有不足与片面。半导体产业是一个浩大的产业,作为其中一个小分支,我的见解就是盲人摸象。
那些听不得一点不好一点就着的,国产半导体产业就靠你们的嘴了,加油,加大力度输出,一切都会有的(可能从你们嘴里蹦出来吧)
继续搬砖
我不知道为啥那么多网民喜欢和美国别苗头。就目前来说,这是几乎不可能完成的任务,而且是不理智的。
看到很多评论区的人都提到了和美国人别苗头的必要性。其实这篇文章不谈必要性,而是从技术层面,分析技术的可行性。
但凡学习理工科的应该都知道。大多数理工科大学里的专业基础课和专业课的内容,源自美国。本人相对冷门一个理工专业,有机会看了美国一本技术手册(很厚的大部头),发现当时专业课的大部分内容抄自美国手册,甚至连那个图表都是美国技术手册上一摸一样拷贝下来的。但是逻辑性和体系性远远不如美国手册,至于专业基础课引用和依赖美国文献更多了。
举这个例子是说,在理工科领域,美国人涵盖的广度和深度远远超大多数网民的想象,特别是基础科学领域,连翻译出来的文献,是原始的美国人文献的九牛一毛,所以这是为什么理工科领域特别是基础科学更爱使用英文的缘故。
其实我们学习理工科的人都知道,技术并不是我们看见的一个个产品,产品只是冰山在水面上的部分,而水面以下的部分是我们看不见的。
一门技术,我认为它是一个体系,它可以分几个层次,底层的是基础科学,比如数学,物理,化学,生物学,底层以上的是以基础科学为基础的应用科学,应用科学要运用到工程实际,还需要一个个模型,当模型搭建以后,用物理手段实现它,才会变成一个个技术,技术的集成才是产品。
而我们现在大多数是停留在技术集成产品的层面,在物理实现层面就比较薄弱,更多的是模仿。因为大家都想着弯道超车,导致我们的技术缺乏传承。可能大多数网民不知道,我们把一个模型物理实现为一个产品,是需要工艺基础的,而工艺基础是需要长期收集实践数据,实验数据进行积累的,并在技术上不断进行迭代。我们发现许多德国日本美国企业,其成立时间长达百年,在百年间进行技术的迭代和积累,这就是传承性。许多时候我们模仿了一个工艺技术,看着也像那么回事,但是许多原理性的东西我们不掌握,基础数据和基础工艺不掌握,比如这个尺寸是这样的,为什么这样,我们不知道,所以我们缺乏一个关键性的东西,就是底蕴。在模型及科学层面更是薄弱。在模型领域,我们可以看见我们所见的大多数模型都是美国人或者欧美建立的,原始的概念,体系也是他们提出来的,到软件层面,土木,机械,化工等大多数工业软件是美国或者欧洲的,当然我们也做了一些工作,但是应用少,不成体系。而且许多是基于别人软件的二次开发。至于科学和应用科学我们更加薄弱,典型的是当我们要学习1950年以后的数学物理化学生物,常常国内连教材都找不到,普遍使用国外教材。评论区一个留美数学物理方向的人留言说,回国相关资源非常少。更不用说,数学科学领域以中国人命名的公式,定理,概念,方程,理论更少(有也是美籍华人)。而美国呢?其实技术作为一个体系,是全球合作的结果,美国人自己也没有办法掌握全部技术体系。但是美国掌握了技术体系的框架,所以他就可以号令天下,比如说他下个禁令,中国台湾省公司,英国公司,荷兰公司,德国公司都得听话。这就有点像美元金融霸权,美国人掌握了科技霸权。
这次芯片,使得网民终于意识到,美国人除了可以禁你芯片外,还能禁你光刻机,还能禁你EDA,还能禁你ARM,美国人为啥可以禁你,就是因为美国人掌握了科技框架,这些荷兰,英国,台湾省公司使用了美国的技术,特别是底层的技术。
其实除了芯片,在超高精度机床、五轴联动高档数控机床等顶级机床方面美日德遥遥领先。在高精密仪器方面,比如分析测试仪器是美国安捷伦公司的天下,基本上国内实验室的分析测试仪器依靠进口。
至于科学研究方面,美国仅仅伯克利诺奖就有110位,菲尔兹奖14位,我们诺奖科学奖就1位,菲尔兹奖0位,华裔就2位。所以在科学研究领域就不要谈什么赶英超美,那根本不现实,我们先设立一个小目标,能在30年内,出现几个人可以追平陈省身,杨振宁曾经的成就就不错了。
看评论区,许多网民还喜欢和洛马别苗头。其实也这是网民想多了。网民们没有认识到:二战前是飞机原始经验积累的时期,洛马充分的经历了这一时期,二战和冷战是航空工业突飞猛进的最佳环境,是气动力学发展的黄金时期,各种试验机层出不穷,但这个环境也需要大量的资金和技术积累,洛马充分经历这一时期因此发展成为巨头。因此洛马公司有近百年的技术积累和技术迭代,同时都是正向研究,体系十分完备,经历过各型飞机的方案创新和验证,创新能力极强,当然最重要的是从二战到冷战的各局部战争,洛马的各型飞机充分经历了实战,不仅得到实战的检验而去通过实战积累经验不断完善飞机技术,而仅仅在实战方面我们距离就很大。所以和洛马我们还有很长很长的距离要跑,网民想和洛马别苗头,那也还早。
美国人由于在基础科学和技术领域有先发优势,所以技术链条十分完善。许多网民爱谈弯道超车,可以弯道超车的是冰山水面上的部分,冰山在水面以下的部分是需要时间长期积累和沉淀的,是无法超车的。
美国人最大的优势,就是他是全球科学和技术的研发中心。也就是说,美国人提供了一个平台,一个位置。集中了全球的科技人才在这个平台上共同的工作。如果把科技比做树,那么树根,树杆,主要的树枝是掌握在美国人手里的,然后美国把一些次要的树枝,以及树叶交给全球其他国家做。所谓美国产业空心化是网民的一厢情愿。这次芯片使得人们认识到,由于日韩欧洲台湾省由于使用了美国的技术,特别是底层的技术,使得美国人可以号令他们联手封锁华为。另外再举个例子,美国人现在是不怎么搞土建,但是中国人土建的设计软件是美国人Autodesk,做有限元计算的软件是美国人的,做抗风涉及空气动力学的计算流体力学的软件也是美国人的,现在的bim软件也是美国人的。然后这些软件的基础理论还是美国人的,做桥的桥的形式也是美国人的。虽然我们也做了一些工作,但是在国内特大工程的实践中,用的还是美国人的软件,或者欧洲的软件。亚里士多德认为形式与质料组合就是物质实体,而形式高于质料。美国人最多现在是不想做形式组合质料的工作,但是形式则完完全全的掌握在美国人手里,我们现在做再多的工程,某种意义上就是不断的验证美国人的理论和模型,不断完善美国人的理论和模型,所谓美国人的产业空心化只是网民的一厢情愿。
美国人在技术领域这个地位其实和美国金融霸权是一个道理,美国人在科学技术领域也掌握了这样一种霸权,而且和他的美元霸权互相配合,所以美国可以号令天下,让全球在技术领域为他服务,为他工作。从某种意义上说,现代科技就是美国人建立的一个圈子,他可以把你吸收进这个圈子,同样也可以把你驱逐出去。那么美国为啥到现在还没有把我们彻底驱逐出美国主导这个科技圈子呢?因为这不符合美国的根本利益,我们那么大的市场,不仅可以让美国人获得足够大的商业利益,同时我们的工程技术实践又在不断的验证和完善美国人的理论和模型。就像autodesk软件,一方面它在中国赚了足够的钱,另一方面我们的工程实践又一代代的帮他们完善Autodesk的软件。其实Autodesk不仅在中国这样干,在全球其他国家也在这样干,所以这就是美国的优势,他是全球布局,一方面赚全球的钱,一方面又用全球的工程实践完善他的软件,他的模型和理论,以及他的产品。
所以说为什么我们在工程技术领域赶英超美那么难,除了美国具有先发优势,还有很大一部分原因就是因为工程行业是实践性非常强的行业,需要长期实践积累经验。而美国人全球布局,等于是在全球范围内进行工程实践,在全球范围内积累工程经验。再举个例子,就像航空发动机,美国英国的民航发动机,在全球范围内飞行,发动机的实际飞行的数据时时刻刻的在上传到美英的发动机公司,这个全球飞行经验数据几十年积累下来,特别是发动机失败的经验数据的积累,使得美英发动机公司的技术几乎不可能被超越。就像医生,小医院的医生怎么样也无法超越北京上海大医院的医生,这是因为北京上海大医院的医生积累了全国的病例和疑难杂症的病例,同样刚毕业的医生也比不上从医几十年的老专家,因为老专家的临床实践积累的经验,是刚毕业的医生无法相提并论的。
说了这么多,无非是说,现在这么多网民喜欢和美国人别苗头,却忘记了,在技术领域,和美国人别苗头,并不是和一个国家对抗,而是在与一个体系进行对抗,和全球主要科技国家(如欧洲日本韩国澳大利亚)对抗,和别人几十年乃至几百年的积累对抗。美国人的科学和技术深度和广度远超网民的想象,而且又有历史传承,它已经完全掌握了科技霸权。
在这里可以举个例子,许多人喜欢拿比亚迪和特斯拉比较,其实毫无意义,特斯拉是全球布局,其生产是全球化的,他可以把许多零部件交给专业的公司去做,等于是全球分工,自然容易做精做强而且效率高,同样其产品布局也是全球化的。而比亚迪什么都自己做,等于说如果比亚迪和特斯拉别苗头,就是在和全球对抗,和体系对抗。特斯拉的车现在已经烂大街了,而且现在依旧有许许多多国人在订购特斯拉。
现在网民特别喜欢谈一个词,就是自主研发。但是却带来一个问题,就是我们究竟做到什么样的程度才叫自主研发,这就像鸿蒙的争论一样。事实上,搞理工科的都知道,我们越往基础的领域走,就越发现美国技术的重要,也就越无法回避美国的技术。就像华为本来天真的以为零部件排除美国公司就可以了,但是没有想到排除的了美国公司,排除不了美国技术,全球科技公司,荷兰公司,德国公司,英国公司,法国公司,日韩公司,台湾省公司都大量使用了美国的技术,美国的原始模型和理论,到最后美国就是禁令一出,全球的企业都封杀你。许多网民会说,那么我们就掌握全部技术,事实上这是不可能的,全球没有一个国家可以做到掌握全部技术,美国人自己也做不到,而且一个国家掌握全部技术必然是十分低效的,做出来的东西的质量和性能也是非常差的。举个例子,就像光刻机是荷兰生产的,但是他的镜头是德国生产的,这家生产镜头的德国企业,已经有几百年的技术传承。当然网民可能会说,那么我们集中攻关,弯道超车。其实这又是网民的一厢情愿了,我们真正学理工科的人都知道,一项技术特别是高精尖的技术是需要时间打磨的,也是需要历史传承的,就像一个刚毕业的工科生,他再怎么集中攻关,再怎么弯道超车,也无法和一个即将退休的老工程师相提并论,也正是因为如此,科技才需要全球分工。当年苏联虽然二战结束后和美国人在科技上是在同一个起跑线,但是后来在科技上越来越落后了。这是因为苏联是一个国家,而美国在科技领域是全球布局,全球分工,甚至到80年代,连中国也被吸收进去美国主导的科技世界。所以苏联在科技领域等于说是以一个国家对抗全世界,自然越来越落后,由于没有参与进全球分工,俄罗斯现在的数字电路技术比我们国家都落后许多。
当然也有网民认为我们可以把美国人所有的东西都推倒从来,但是这更不可能。就想一下我们大学里所有理工科专业的基础课,专业基础课和专业课里面把美国人的东西统统删除,那么我们还会剩下些什么呢?
现在网民还喜欢说一句话,就是不能被卡脖子。其实,现在科技发展,越来越变成全球合作的成果。变成全人类的成果,即使美国人自己也不能全部掌握科技,美国人的科技产品,甚至是军工产品都是全球合作的结果。那么美国人为啥不被卡脖子呢?因为他掌握了科技树的树根,主干和主要的树枝,那么英国法国德国韩国日本怎么不被卡脖子呢,因为他们本来就是一家子。
还有网民诟病的造不如买,也是网民想当然。许多基础性的设备,软件你要自己造,无论是造的时间还是质量都赶不上我们当时发展速度。曾经我们发展速度多快,8%,10%,许多国产软件和设备,根本不好用,效率低下,跟不上我们的发展速度,而且价格又不便宜,那么我们自然选择更好用,更便宜的进口软件和设备。除非你在90年代,00年代说我们降低下发展速度,6%甚至更低就行了。那么我们可能现在不仅没有超过日本,甚至还会引发一系列问题。毕竟我们许多问题是通过发展解决的。
说了那么多,无非就是说在科技领域,网民们太热血了,科技的问题是依靠理性解决的,依靠脚踏实地,而热血,志气并没有太大作用。科学技术遵从唯物主义,而唯物主义的基本原理就是物质世界不以人的主观意志包括热血可以转移,因此你再有热血和志气,没有这个基础,做不出来就是做不出来。至于网民期盼的许多科技问题,诸如赶英超美怎么解决,这个就是网民想多了,这个问题事实上是无解的,没有办法解决。除非从伽利略开始,把西方的科技范式推倒从来,但是这更不可能。所以还是回到现实,不要好高骛远,空谈追赶,脚踏实地的做点工作最为重要。
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更新一:看评论区许多网友一个劲的问,我们和美国科技差距到底多少,是几年?我觉得这个差距无法量化,也很难精确到几年。就如我前面说的,科技是一个体系,而且这个体系不能脱离其思想和文化背景。今天我们所看见的科技是在柏拉图—亚里士多德—笛卡尔—伽利略的思想路线和文化背景下发生出来的(后面详细介绍),这个思想路线可以说是柏拉图主义,也可以说是理性主义。用一个不恰当的比方,问我们和美国科技差距多少,差不多就是将来中医成为世界医学,美国人学习了中医,得学多少年才能和我们一较高下。所以我觉得这个问题不是特别有意义。所以说不要好高骛远,也不要求大求全。承认科学和技术源于欧美,一点点打好基础,虚心像他人学习才是正道。
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更新二:西方的思维方式,其实更多的是体现在逻辑学。
我们现在在学习科学和技术存在最大的问题,就是不系统的讲授逻辑学。逻辑学是研究思维的套路的,确切的说是研究西方人的思维套路的,而科学和技术的建构是遵循西方的思维套路,可以说,比科学和技术更底层的东西就是逻辑学。
我们现在大多数课程,从小学到高中到大学,重点是告诉你怎么做题,怎么计算,而不侧重逻辑,不告诉你结论是怎么来的,逻辑推理过程是怎么样的。即使到了大学课程也是如此。典型的就是高数,
我们都知道科学是17世纪诞生的,在17世纪科学诞生的同时,同步配套产生了两个重要的逻辑学和语言学著作,它们成为科学的思想基础和语言基础,一个是《王港逻辑》,又叫《波尔·罗亚尔逻辑》,这个著作除了讨论了概念,命题和推理等形式逻辑的内容以外,重点讨论了先分析,后综合的方法论。并认为形式逻辑事实上也是遵循先分析后综合的方法。这个就是体系化构造的思维方式(类似乐高游戏部件拼装组合)。如果说亚里士多德的形式逻辑只是运用于数学,那么《王港逻辑》则是把逻辑运用于事物,从而自然科学产生了。
同时期还有一本著作,就是《王港语法》国内翻译为《普遍唯理语法》,学过《编译原理》的人都会知道乔姆斯基,他的形式语言学就是源自《普遍唯理语法》。
这两个著作,其实是17世纪以后诞生的科学和技术的思维和语言基础。如果我们熟悉了这两部著作,再回头看17世纪以后的科学和技术,就会发现任何学科的建构都遵循以下套路:先确立一个体系的框架,然后把复杂的事物拆成一个个组件进行分析,最后再依据这个框架,把各个组件分类拼装起来,从而构造了“事物的秩序”,形成科学体系和技术体系。整个拆分和拼装的过程遵循形式逻辑的思维方式,即概念,命题,推理的思维方式。
至于怎么体系搭建框架就看你的本领了,对一个学科搭建框架,就像是建筑构思方案一样,最体现人的水平,创造力,所以科学家,各行业的工程师都是各自领域的“建筑师”,就像康德哲学中“建筑术”一直是一个重要的词语。可惜的是我们国家目前大多数建筑的方案都是国外公司完成的,同样学科的框架也是欧美人搭建起来的。
所以我们追赶美国科技,为啥模仿容易,而越靠近实质性的基础就越难,根子在这里。所以近现代数学和物理和化学鲜有中国人的贡献,诺奖华裔华人就很少,菲尔兹奖获得者更少。同时原创技术更少。这就像让老外学习中医,学习唐诗,学习文言文,学习阴阳五行,容易嘛?肯定不容易。
目前我们国家的理工科教科书,初中高中以及大学课本,普遍存在的问题是体系性不强,公设体系不完整,逻辑也不严密,更多的是零碎的现象的堆砌,甚至有的课本推导都没有,直接告诉你结论。在没有系统的学习过逻辑学的情况下,再使用这样的教材对于我们理解和掌握理工科精髓简直是“灾难”,所以许多大牛索性直接使用国外教材。回想之前网民们说要取消英语学习,如此,在理工科方面我们将更加落后。
那么说到这里,回到最初的问题,我们能不能赶上美国,该怎么赶上,就是见仁见智的问题。我只说出基本事实,判断大家自己下。但是肯定的一点是,深入的学习逻辑学,甚至西方的哲学,领会其思维方式,对于学习科学技术是有利的,而凭喊口号肯定是追不上的。
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更新三:上文说到西方的思维模式是先分析后综合,因此西方的科学和技术有一个共同的的特点,就是他是结构化的。或者说是体系化构造的,通俗的说就像乐高游戏一样,先分解为组件(分析),后拼装出来的(综合)。只不过越是精深的科学和技术它的框架就越精妙,也越抽象。
在知乎上曾经有人问,就是数学和物理越发展,知识越多,会不会我们的脑力跟不上学习。其实越是这样问的人,就越是不了解科学体系化构造的基本特点。数学和物理的发展,不是知识堆积的越来越多,而是他的形式越来越抽象,他的框架越来越精妙,从而可以把越来越多的知识统一组装到这个框架里面。我们之前掌握的各种具体的科学知识,就是这个框架下的一个推论。在某种意义上讲,科学家的重要工作是发明一种形式,一种框架,然后把具体的科学的理论囊括到这个框架里面,就像乐高搭积木一样,所以某种意义上是,科学家就是科学大厦的建筑师和结构工程师。
举个不恰当的例子,量子力学发展过程中,曾经有许多理论,有波动力学,也有矩阵力学。后来狄拉克发明了一套符号,叫狄拉克符号,提出了基本的其运算和变换的规则,从而建立了一套精巧的框架,在这套框架下,就把当时零零散散的量子理论统一到一个框架下。比如说,波动力学,本质上就是在这个框架下采用了薛定谔绘景,矩阵力学就是在这个框架采用了海森堡绘景。狄拉克曾经得意的说,他的工作不是发现什么物理规律,而是创造了一个优美的数学形式。
同样化学,西药学也是如此。想想我们学习有机化学时候的化学结构式,物质的形成就是用一个个基团类似乐高游戏这样拼装出来一个个化学结构式。
所以说这个科学理论就和建筑学一样,其构造的精巧包含了一种建筑美学。许多科学家追求优美和简洁的形式及框架。
回到技术上也是一样的道理,欧美的建筑也是结构化的,不是有结构工程师的说法吗?现在建筑领域的预制拼装技术,就是结构化的高度体现。完完全全的变成乐高游戏。
芯片的原理同样也是高度结构化的。本质上芯片构造也就是类似乐高游戏。
同样西方的哲学也是如此。比如资本论四卷,就是用体系化构造的方式,逻辑依次递进把资本主义构造出来了。其实采用的是黑格尔的方式(精神现象学)。
欧美科学技术这个特点和我们的传统文化其实是不兼容的。这个在中西医争执上可以看出来。西医看待人体也是构造化的,而中医是用有机的总体的方式看待人体的。也就是说西医把人体看成是乐高游戏拼装出来的,但是中医则不认为人体是可以分解,可以拼装的。
我们不讨论两种传统的优劣,但是显而易见的是我们在以欧美科学和技术这个游戏规则下展开工作,还是非常吃亏的,毕竟体系性构造并不是我们所擅长的。我们现在学习模仿别人的构造都比较吃力,至于创造出一种全新的构造,无论在科学和技术哪个领域其实都鲜有例子。
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更新四:我谈了科学和技术的思维方式,思想路线是根植于西方文化的背景下,并不是说科技血统论,也不是说中国人学习不了科学技术,而是说,中国人学习科学技术必须要正视我们和西方因为思维习惯不同,文化背景不同而带来的巨大困难。这就像让西方人学习掌握中医所面临的困难一样。我前面谈到技术是一个体系,这个体系可见的部分,我们是很容易学会的,而越往底层走,则越学习起来越困难,在某种意义上,我们了解和掌握西方的思想路线和西方的文化越多,我们学习科学和技术就越容易。所以,如果网民们真要和美国人在科技上别苗头,那么更需要正视这一点,所以我们除了学习西方的科学技术,还需要学更多基础性的东西比如逻辑学,甚至哲学。
而无视这个思想文化背景的差异,就以为可以学好科学技术,更多的是一种夜郎自大。
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更新五:许多网友说我在宣扬美国科技永远超不过。其实我并没有说美国科技可以超过或者永远超不过,只是把基本事实说出来,把横亘在我们面前最本质的困难和障碍说出来,至于美国能不能超过大家自己判断。
评论区有网友说,美国本来也不是科技第一,但是可以超过欧洲,所以我们也可以超过美国。这个逻辑其实是有问题的。科学技术是西方思想文化背景下产生的,美国是西方世界的一员,因此美国超过欧洲是西方世界内部的转移,而且还是希特勒送的大礼包,是希特勒把欧洲科学家赶到美国去了。
所以西方世界始终占据科技第一没有变过。
——————————————————————更新六:看见评论区许多网友把科学技术发展比成战争,用战争来形容科技发展,并把我说成投降派,我只能说网友们挺天真可爱的,因为科技的发展和战争完全不是一回事。国与国发生战争,基本上是属于彻底撕破脸了,战争行为中,敌我之间界限是泾渭分明的。但是科学技术不一样,科学技术关起门来是搞不出来的。目前这个科技树是掌握在以美国为首的西方国家手里,你要发展科技,你还是得全方位的向美国人为首的西方国家学习,不可能从头开始。就像鸿蒙,抛弃Linux,抛弃安卓重来过,有可能吗?没有可能。而你要学习借鉴别人,那么不可避免的需要和欧美进行学术交流和技术交流,而人家想和你交流,必然也会想从你的市场赚钱。所以科学技术的发展必然是你中有我,我中有你。而不是像打仗那样敌我之间界限泾渭分明。除非你想关起门来搞科学和技术研究,不和美日欧进行一点点学术交流和技术交流,如果是这样,那么在科技上别说赶上美国,反而会越来越落后。这可以参考苏联,由于脱离了世界 ,最后在科技上全面落后,即使今日的俄罗斯,也是如此。
所以科技发展就不能以打仗进行比喻,因为你还需要向别人学习,还要和别人交流。
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更新七:想不到这几天这篇回答居然有那么多点赞,当然评论区不少人言辞也比较激烈,说我看不到我们已经取得成就,这个问题其实我们也要详细分析。
其实我觉得我们不管持什么立场,我们在科技领域是后发的,这个是大家必须承认的事实。后发与先发不同的是,先发技术,是从无到有,那么必然是先在基础科学取得突破,然后为了解决现实问题从基础科学发展到应用科学,再基于应用科学建立模型,有了模型,就可以按照模型通过物理实现构造各种实物零件,最后零件按照一定框架组合形成产品。对于先发技术必然是这样一步步走过来的,而且各个环节是十分完整的,同时也是紧密衔接的,不然你做不出这个产品。而对于后发国家,由于有了先发的样本,他可以进行逆向工程,就是所谓的仿制,而后发国家也会建立相应的基础科学,应用科学以及模型,到产品实现的体系,但是由于是后发,这个体系不一定是完整的,同样各个环节不一定是紧密衔接的,因为后发可以仿制,不需要正向从头到尾走一遍,这样后发必然会带来许多缺陷。首先就是基础薄弱,因为在技术体系中,从基础科学到应用科学到模型,属于工作量大,见效慢不容易出成果,而逆向仿制则工作量小,同时产品一下就出来了,从而导致重视基础的人少,愿意从事基础的人少,从而导致技术体系不完整,技术各个环节衔接性差,越到基础领域越薄弱。其次,就是工艺基础不扎实,基础的实验和实践数据少。对于正向工程,从应用科学到模型,从模型到物理实现需要进行大量的理论论证和实验,不停的试错,迭代可以积累大量的经验和数据,也可以不断的完善工艺,而逆向工程表面上看避免了走弯路,但是也失去了过程的积累。这就是底蕴。再次,就是缺乏创新。正向工程是从底层的科学一步步走到最后的产品,这个过程中从无到有是包括了各种奇思妙想的创新。其实怎么创新也是有范式的,也是有经验的,只有经历正向工程积累了创新的经验和奥秘,那么才能不断创新,而我们由于没有经历从无到有的创新过程,因此在创新方面就会非常薄弱。
其实,我们走后发逆向工程的路线其实是走一条先易后难的路线,就如网民说我们取得了许多成就,但是这也恰恰说明了,容易仿制的,我们已经做完了,剩下来的就是难啃的骨头,之所以难啃就是因为不容易仿制,比如芯片,航发,精密仪器就是不容易仿制,这就是后发带来的缺陷的体现。也就是说我们毕竟没有完整的正向的走过一遍技术发展的路径。
突然想起,在曾经的理科学习的过程中,我们许多人都喜欢只看结论,而忽视结论的推导过程。许多严谨的老教师会把结论的推导过程讲一遍,甚至会要求学生自己下来推导一遍,但是常常有人会嗤之以鼻,甚至许多教科书对于结论的推导过程能省就省,因为只需要记住结论,就可以解题,就可以考试高分,何必浪费时间纠结结论的推导呢?这大概也是大家习惯逆向工程,不打好基础的缘由之一吧。
曾经老师要求我们把结论推导过程自己推导一遍,虽然对于考高分没有帮助,但是是有意义的,就是打基础。而恰恰是打基础是最难的,虽然网民们很热血,但是从理工科的角度来说,打好这个基础,完善整个体系,没有个上百年的踏踏实实工作是不可能的。至于创新则更久远,我们需要先打好基础,再谈创新,不要还不会走路,就想着跑步。
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更新八:看见评论区许多网友一直在引用航天工程为例说明赶上美国。那么我们的航天工程赶上美国了吗?可以看几个例子:
马斯克,SpaceX的“重型猎鹰”,高度70米,起飞推力2280吨,起飞重量1420.8吨,近地运载能力63.8吨。可回收重复使用火箭。
长征五号系列运载火箭,简称"胖五",起飞推力大约1000吨(CZ-5),起飞重量879吨(CZ-5),近地运载能力25吨,不可回收重复使用。
马斯克,龙飞船,第四代飞船,已经投入使用,可载7人,可重复使用,自带逃逸塔,整流罩,设计极具科幻感,科技结合美学。由于是私人公司,需控制使用成本,技术要求高。
神舟飞船:第三代飞船,可载三人,不能重复使用。新一代飞船还在研制,无人试飞过一次。
马斯克是私人公司,依靠私人能力(不是举国之力)短期发展出大火箭,龙飞船。
美国2015年探测过冥王星,水星。
因此,即使网民们引以为傲的航天工程领域,我们和美国人的差距还是很大的。还是要正视差距。
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更新九:许多人说我是只提问题,而不提解决问题的办法,其实,当发现问题了,解决问题的方法也已经有了。
首先明确一点,你靠逆向工程,靠弯道超车是无法赶英超美的。可能是一些容易仿制的,然后质量要求不高的技术仿制成功,让网民产生错觉。其实老司机都知道,超车只有直道加速,弯道加速是要翻车的。所以呢,你要赶英超美,只能老老实实的从基础开始打起。
就说芯片行业,武汉弘芯千亿投资烂尾,还有五家芯片公司虎头蛇尾,再想想以前的汉芯,不踏踏实实的打基础,就想着赶英超美,这种丑闻以后不会少。
我们许多不是从事理工科的,或者说理工科从事的比较浅的,就理解不了这点。就像我们学习的时候一样,我们大多数的理工科学生学习,是只记忆课本结论的,对于结论的推导过程常常忽略。如果我们有机会看国外教材,就会发现美国人的教材,或者德国英国法国俄国人的教材2/3的内容是讲结论是怎么来的,也就是说,这2/3的内容会告诉你,这个结论成立,我们需要假设哪些条件,为什么要这样假设,然后我根据这些假定条件,搭建了怎么样一个框架,接下来就是一步步的如何推导出这些结论。我们学习理科最核心的东西是在这里,而不是在结论。如果你能意识到这一点,那么说明你认识到打基础的重要性。
我们想打好基础,从理论学习的角度,一定要学习逻辑学,掌握西方人的思维习惯和方法。当你学会了逻辑学,掌握了思维方法,就会发现理工科的套路,甚至音乐,美术的套路你也掌握了。达芬奇认为“绘画是一门科学,其基础是数学。”达芬奇之所以如此说,是因为绘画体现了视觉秩序的逻辑构造,其透视理论是后世射影几何学的基础,也是作为工程制图的画法几何的基础。我们许多理工科学生初学画法几何都觉得很难,你觉得难是不懂西方人的逻辑和套路。达芬奇说过,绘画是对事物的再现,画法几何也是再现空间事物的一种几何学。前面说过,西方人的思维方式,是把一个作为整体性的事物分解为组件进行分析,当你把一个三维空间的物体,要在平面上进行再现的,那么最直接的方式,就是从不同的侧面进行投影,通过投影的方式在平面上,把空间物体分解为几个组件。用现代数学语言来说,投影就是从高维空间到低维空间的映射,不同的投影就是不同的映射方式,其实深入掌握西方人的这种思维方式,掌握其套路,画法几何就很容易。
同时呢,老老实实像西方学习,什么英语不要学的这种言论就不要有了,在各行各业,汉语文献太少,精华的都在大量英文文献,我们目前没有能力把他们翻译为汉语,那么就老老实实学英文,读文献。
我们前面说过,任何技术,正向研究是首先基础科学研究是成体系的,基础科学取得突破,然后是应用科学成体系的建立起来,然后就是建立各种模型。在模型的基础上,我积累大量实验和实践数据,用基础的工艺手段实现模型,最后就是技术总装。那么我们就要从基础的地方开始做起,静下心来,把科技的整个体系一点点完整的建立起来。这个过程会很漫长,最少要一百年以上。当然许多人不服气了,怎么要100年那么长,其实说100年打基础还是乐观的了,仅仅基础科学研究领域,我们菲尔兹奖0个,诺奖科学奖1个。你要100年赶超,仅仅科学研究领域,任务还是非常艰巨的。而且打基础只是第一步,如果这一步走不好,只能说永远别想赶英超美,而第一步走好,只能说大家该有的都有了,但是要赶超还是需要更长的时间,毕竟我们现在做的工程都是仿制,是人家有了,而且有实践经验基础上的仿制,而一个工程从毫无经验从无到有的发展出来,我们还没有经历过这样的创新。
说到这里,许多网民怕是接受不了了。因为在网民的眼里,不出5年就能赶英超美。但是事实上我们现在打好基础要花100年我觉得还是乐观了。网民们太天真了,他们不理解的是科技之路是没有捷径的,路要一步步走,饭要一口口的吃,理工科要遵循客观规律,不是人定胜天。特别是,科学和技术本身有其奥妙,当你真的领悟其奥妙你就会沉迷其中,而不会想什么科技之外的事情。历史上伟大的科学进步,科学家都沉迷自然的奥妙,而不是为了赶超某个国家而进行科学研究,同样技术专家发明技术也是沉迷技术的奥妙,而不是为了赶超谁而研究技术。
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更新十:这篇回答写到今天收获了好多赞,评论区许多认可,但是更多的也有各种不太懂理科的声音。许多人把科技比作战斗,充满民族主义激情。这种激情在科技发展中有用吗?其实最好的试金石就是让他们学习一下数学分析。我敢说,不需要太高深的知识,仅仅一本数学分析(可以用俄罗斯版本)评论区那些充满激情说我是投降派的人,最多看到第三页,大部分人看第一页就看不下去了。所以说激情,热血,在理工科中一点用都没有,理工科需要的是理性,是思维。许多人恨不得明天就赶英超美,但是给他一本数学分析,让他看到第三页,他就蔫了。
我为什么要强调数学分析,因为数学分析(特别是俄国的数学分析)提供了抽象化,形式化的推理方式(形式逻辑,公理化方法)的范例,这对形成严格的系统化的逻辑思维方式十分有帮助,这样在后续的理工科学习中,对于体系的构造是十分有利的,特别对于原理性知识的研究以及对于原理性知识到具体技术的推理过程掌握十分有帮助。特别是中国人对于数学的学习重视具体的计算,忽视形式化抽象化推理(代表的就是高数)的传统背景下,学习数学分析意义更大。
但是要学好理工科,就拿最基础的数学分析,靠激情是没有用的。在不太懂理工科的人眼里,数学分析十分枯燥,而且高度形式化,非常抽象。只有掌握理性思维,能够体会到数学的美妙,才能看到底。而靠激情,靠赶英超美的激情根本没有用。这种激情只会头脑发热,而无视客观存在的规律。
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更新十一:这篇文章这段时间评论区收到许多理性的评论,说明白人还是不少的。有许多人提到愚公移山,精卫填海精神,也有许多人提到自强不息。那么我们就讨论一下,在科学技术发展过程中,这种精神到底有没有用?
首先,无可否认的是,对于仿制这种逆向工程,这种精神肯定是有用的。因为让你抄作业,现成的答案已经在这里了,只要努力抄就行了,但是对正向工程就不是这样了。
我们学理科的,都会有这样的经验,特别是高中的时候,许多人起早贪黑,挑灯苦读,但是读不出来就是读不出来,而有些人,就正常的学习,但是成绩特别好。这说明什么?这说明学习理工科,重要的不是你有多努力就可以的,而是需要你掌握其套路,笨办法怎么也学不好的,同时学习理工科,和人的根器也有关系。你不开窍,同样怎么也学不好。
我可以再举个数学史上的经典例子。欧几里得几何学第五公设是平行公设。当时许多人觉得第五公设像定理不像公设,2000年时间有许多人花费无数精力去证明他,但是始终没有结果。后来俄国有个数学家,叫罗巴切夫斯基,突发其想,既然那么多人证明不了。索性他把平行公设改一下,看看结果会怎么样。后来的故事大家都知道了,他改了平行公设以后,通过形式逻辑的推理,建立了一套不同于欧几里得几何学的几何学体系,叫罗氏几何学,这是非欧几何的开端。这个例子充分说明了搞科学技术,关键是走对路线,路线错了,你再愚公移山,你再精卫填海,你再自强不息,只能越走越黑。而要走对路线,就需要某些时候的突发其想。所以搞科学技术最重要的还是靠思想,思维,靠想象力。而不是靠什么精神,什么志气。
那么搞科技的思想和思维怎么来呢?一个不可否认的是来自先天,天赋。另一个,就是来自后天逻辑思维的培养。怎么培养?不可否认的是科学技术源自西方,是在西方的思想背景和思维模式下发展出来的,你另起炉灶是不可能的。许多搞计算机的人就容易明白像面向对象编程的思想和逻辑构造就是完全西式的,虽然面向对象编程是20世纪提出的,但是其思想和逻辑,哲学家早就讨论过。反过来,编程学的好的人回头学习西方哲学,也更容易理解哲学家说的说什么。这个在数学领域也是如此,数学学的好的人,更容易理解哲学家讨论的是什么,同样有一定哲学基础的,也更容易理解数学的思维方式。所以柏拉图学院曾立碑,数学不好的人不得入内。
以上的论证也充分说明了一点,搞理工科,人多是没有用的。就像高考,一个省考生十几万,最后考上985的也就3000-4000人。科学技术研究,最后依靠的是3000-4000人中的一部分,而不是这十几万人。
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更新十二,这篇文章讨论了科技领域方方面面的问题,唯独没有单独讨论芯片,但是提问者的原初问题是关于芯片赶英超美的问题,那么这个更新就专门说说芯片。
首先看见评论区,许多人爱用两弹一星和芯片比较,觉得两弹一星搞出来了,芯片怎么可能搞不出来。其实这样说话的,基本上对于理工科就缺乏了解。
关于芯片和两弹一星其实知乎上分析文章已经很多,我这里换一个角度。两弹一星,不说我国,就说印度和朝鲜,他们两个国家依靠一己之力都搞出来了。那么芯片呢?我们就说EUV光刻机,仅仅一个EUV光刻机,美国人都搞不出来,这几乎是集合了西方所有国家之力才搞出EUV光刻机,至于芯片产业除了西方国家,还有日本,韩国,台湾省集合形成合力才搞出来的。由此可见芯片难度是远远超过两弹一星的。
回头我们在说芯片赶英超美的问题。赶英超美其实是一个伪问题,我觉得我们国家想努力把各种技术国产化,与其说是想赶英超美,不如说是找到一个替代,以防备被西方全面封锁以后没有产品可用。至于赶英超美,实话说就是在发展几十年的航天领域,还是落后美国许多年,至少几十年,像火箭飞船和space X之间就存在代差。
在芯片投资风潮起来以后,一下子出现了许多芯片公司,包括许多小公司,而这些公司几乎无一例外,喊出赶英超美,这让人不禁想起小高炉大练钢铁的大跃进时代。
芯片领域到底落后欧美多少,知乎上已经许多文章分析了。我就不重复了,我只想说一点的,那些天天喊着芯片赶英超美的公司多半不靠谱,最后的结局要么是闹剧,要么是骗局。所以踏实一点的,符合实际的做法,或者说比较理工科的说法就是说我们搞芯片,主要还是解决一个替代,或者说找一个备胎,哪怕这个备胎不好看,性能也不佳,质量也不好,但是如果一旦被西方全面封锁,我还是有备胎可用。至于赶英超美,那是一个漫长的过程,估计得几百年。
许多评论区说我是投降派,其实我并不是反对“必胜论”,而是反对“速胜论”。我觉得需要充分的认识到我们工业基础和科学基础依旧薄弱的现实,所以科技领域即使是解决备胎问题就是一种持久战。
写文章写累了,看到问题就来答一发,这问题唤起了自己很多记忆。
读研接触的第一台光刻机是Suss的接触式光刻机,汞灯405nm波长,分辨率极限也就0.8um。用国产的负胶工艺,做出来pattern最小线宽1um。要是正胶,分辨率还要低。
拿着找华润做好的mask,穿着全套超净服,带着3M的防护面具,依稀能闻到丙酮混合显影液的刺鼻味道。泡在钠黄光的光刻间,滴胶,选涂,前烘,曝光,后烘,显影,镀膜,icp,lift-off。
这是个最简单的简化过程。上午9点进去光刻间,因为是新mask,要摸曝光参数,3s,3.2s,3.4s,4s,5s...一遍遍重复,不是显影洗掉,就是没曝出来。好不容易爆出来了,去Zeiss下一量,线宽又不对。
等参数摸差不多,一看表已经下午6点了,因为超净间一直是黄光,完全不知道天黑了,没有一点时间概念,午饭也没吃。因为一直站着操作,出去吃晚饭坐下去的一瞬间,整个背生疼。手已经洗了2遍,但是吃饭时还是能闻到丙酮味。
更可怕的是,晚上回去睡觉,结果镀膜仪出现宕机,不知道是循环水还是真空泵出了问题,连夜去实验室修理,以免影响第二天干活。
就算修好了,第二天也要多抽真空好几个小时才能接着干。
这样的日子一天天重复,持续了3个月,直至绝望。
当时我的想法就是:回河南农村老家种地,也不想光刻摸工艺参数了。
好在后来换了课题,光刻日子终止了。过去了这么久,想起当初的细节,记忆犹新。脑海里盘旋忘不了的就是:
无尽的钠黄光,橡胶手套,有机液体的刺鼻味,无休止机械尝试和重复。
而对于半导体生产,这只是冰山一角。
这种1um线宽是很古老的工艺,高校学生在自己实验室就能做,而现在说的5nm,7nm工艺无比复杂。1000多个步骤,涉及很多很多的参数(recipe),工艺的优化,良率的提高,是极其个漫长的过程。
而在半导体工厂里,那些工程师工作环境恶劣,长期接触有毒液体气体,工作时间超长,半夜call起来是家常便饭。干几年时间久了:高血压,胃病,腰椎间盘突出,眼睛问题,皮肤问题必然会有。
而他们的待遇稀烂。
现在时代不同了,房地产价格涨了起来,大城市生活压力大,互联网、金融等高收入行业很多,工程师们耗费着身体,卖着这不值钱的命,能坚持几天呢?
有人会说,我们就是产业落后,才待遇低。现在进行国产化,就是为了提高技术水平,才能带来高薪工作。这样的自媒体文章和回答很受欢迎。
其实道理都懂,但是产业发展必须要有人牺牲,我也坚信我们能发展起来,但要让你去牺牲你愿意吗?让你当垫脚石,后人见证辉煌,你去吗?
大道理,对的东西咱都支持,只是有时候作为一个小个体,操心的是一日三餐和结婚,真顾不了那么多。
大学毕业干几年,没挣啥钱,三十岁身体一堆毛病,女友交往要是再不顺利,心态直接崩溃。
所以能怎么办呢?干几年跑路呗。
尽量转去设备厂,IC设计,设计岗位打杂,也不干Fab了。
半导体很特殊,不能像服装厂电子厂一样招聘大批工人,而要大学毕业生,有知识和学历的。但是工作环境差,时间长,收入低,跟大学生预期严重错配。所以现在半导体工厂离职率高。
离职率高就只能多去高校招聘新人,重新培训,新人不懂入坑干几年发现被骗就跑路,然后工厂再去招新人,重复循环。
一波波换人,国产化就是在这一波波人的消耗中前进的,一直换人当然进步速度慢,但没办法,留不住人。
华为事件后,国产化很重视,吸引了很多毕业生,但现在这时间,新人上车晚,管理层一个萝卜一个坑,更没机会。
我们芯片什么时候能赶上美国?
我不知道,应该在未来吧。只是我不再光刻了。
工欲善其事必先利其器。
教材:中国国内最好的电子信息教材依旧是电子工业出版社的《国外电子与通信教材系列》丛书。国内写的比较好的教材屈指可数,各大电子强校能搜罗出一两本就不错了。涉及到半导体的优秀国产教材,好像就是清华的固体物理。
仪器:我的研究生生涯是伴随着安捷伦制裁度过的。守着实验室那台破安捷伦做测试实在难受。美国的制裁令养活了不少中国二道贩子公司。有师兄分别在东南做集成电路和上交做超高频芯片封装,他们日子好过一点。严格说仪器确实可以绕过美国,但我看见用RS和安立就不多(RS多点,毕竟赞助我们实验课仪器的),更遑论国产核心仪器了,这个我只听一位部队来的军官同学提起过,买来应付领导检查用的。
软件:比仪器更蛋疼。仪器尚且可以绕过美国找德日和捏着鼻子用的国产仪器。电子eda软件都是美国的。大到国之重器,小到本科生的课程设计,都离不开这堆美国软件。
企业:集成电路方面中芯有人才储备,是作为对标台积电的高科技代工企业,那就实在不够看了;模拟射频我更熟悉一些,国内13所芯片设计做得有声有色,但是他们做的国外芯片的替代品其实只有极小的比例,完全不够用——以至于为了满足客户对于“国产化率”的追求,大家纷纷耍小手段。华为我实在不熟,我跟成研所的同学一般私底下交流美食的。不过由于前两年5G热,国内一帮企业砸钱做氮化镓器件,蔚然成风,颇有如今大大小小企业投身矿潮的感觉。
人才:总体来说ee在国内待遇还行,工作强度很高,我认识的一些中电四小肥羊职工比互联网企业累多了。我们实验室科研能力最强的,还是跑去做定向选调生了,毕竟那个才是真*人上人。
这就是我结合个人体验得出的中国目前电子产业现状,只能说你我妄谈追上是不现实的。倘若能努力学习国外先进技术,尊重科学与技术,脚踏实地地研究,两三代人争取在美国半垄断的情况下在电子领域有一席之地,这才是比较实际的目标;长期依赖美国,但是不用离了美国什么事都完全做不了,这是我能想到的最好前景了。
还是劝某些恰爱国饭的门外汉不要强答了,嘴上说得水到渠成,实际上鸡血没用。
asml的老板说,对华技术封锁是一个错误!最多15年,中国将建立自己完整的产业链。到时候欧洲将失去所有市场。
If you shut out the Chinese with export control measures, you’ll force them to strive toward tech sovereignty, in their case real tech sovereignty … In 15 years’ time they’ll be able to do it all by themselves — and their market [for European suppliers] will be gone,” Wennink told POLITICO on the top floor of ASML’s towering building in Veldhoven, a town in the southeast of the country.
我不确定他是基于个人判断还是基于严禁的调查研究。15年,应该是参考了北斗系统(20年)和空间站(10年)。
类似的话其实比尔盖茨也说过。我本人略微悲观些,觉得要25年才行。
要到经济以民营企业为主的时候。而现在主要途径,是财政扔一笔科研经费,给各大学、研究所的微电子等专业。申请研究经费,以过往实验的成功率为依据,已经是上世纪八九十年代的往事了。在科研基金管理人,与地方院校加强了面对面交流以后,一些计划经济必然产生的因素,替代实验能力,成了是否能拿到经费的关键。
在芯片领域,中美差距到底有多大?
因为中国经济起步太晚,在追赶方面我们肯定是按先易后难的顺序搞的.
芯片技术遵循摩尔定律,在同样价格的前提下,每18~24个月元器件的数目就会翻一倍,也就是性能翻一倍。
这恐怖的进化速度代表整个芯片产业链能每2年就把一个先进技术搞成落后技术,慢一步你之前所有的投资都会全部废掉,根本不是以前的中国玩得起的。
因为芯片技术的追赶难度在所有行业里明显属于最高级,所以我们放到后面去发展是非常正常的。
那么中美的芯片技术差距有多大,是不是大到壮汉打小孩那种?
中国芯片技术不如美国很多,但双方的技术差距,也没大家想象的那么大。
完整的芯片制造链共有九大核心设备,只要有一个被卡断,整个芯片生产系统就会中断。
光刻机,只是九大核心设备之一而已,并不代表你有了光刻机就能生产芯片。
在这九大核心设备的领域,如果所有零件都采用纯粹的国产,不含一丝一毫的外国零件,那么中国到底能打造出什么程度的芯片产业链?
还是让数据说话罢。
列数据之前,要先列总纲,先介绍下芯片制造究竟需要哪九大核心设备。
氧化扩散机,薄膜沉积设备,光刻机,涂胶显影机,刻蚀机,离子注入机,CMP抛光设备,检测设备,总共是八大设备。
除此之外,还有一个清洗机,贯穿多个工序,不清洗是没办法进入下一环节的,因此总共是九大核心设备。
这九大高精尖设备组合在一起彼此配合,才能组成一个完整的生产线,然后才能生产出一颗小小的芯片。
少了其中一个,你整个生产线都得瘫痪。
先谈清洗机,因为这东西看起来很不起眼,不就洗个东西么。
芯片的清洗机,和你家的洗碗机那完全就是两码事,可不是冲冲水就完事了,那可是超高精密度的芯片。
1 毫米=1000000 纳米,也就是说,5纳米=0.000005毫米,在这么细的缝隙里会有多种杂质需要无损清除,每个生产环节都会给缝隙内增加新的杂质,你说难不难?
清洗机分几种原理,又各自由多少道工序组成,我今天就不说了,但你要知道清洗对于芯片制造意义非常重大,如果清洗达不到要求,那么产品的良率会低到惨不忍睹,直接导致经济效益丧失。
在清洗机领域,马太效应非常明显,全球前四大企业总共占据了98%的市场份额。
排第一是不是美国,而是日本,前两大厂商都是日本的,合计占据70%的市场份额,第三名是韩国的,占14.8%,日韩合计占据84.8%的市场。
日韩很强,但中国在这个领域已经实现了从0到1的突破,拥有了上牌桌的资格。
全球第五大清洗机公司,是中国的盛美半导体公司,虽然只占2.3%的全球市场份额,但已经拥有了一战之力,因为美国公司的市场份额也就12.5%,这还是中国企业占了后发劣势,别人不愿意冒险用中国产品的缘故。
2021年5月25日,盛美半导体的SASP兆声波清洗技术,荣获中国科技进步一等奖。
目前,全球最先进的清洗机是日本的,可以匹配5nm生产线。
美国也能搞定5nm生产线,但市场竞争力不如日本。
中国最先进的清洗机,可以匹配14nm生产线,目前在研技术5/7nm。
我这里指的14nm级别清洗机,是纯国产零件组成的,哪怕美国带着全球一起断供中国也能自己造出来的纯国产清洗机。
除此之外,中国还有替补梯队,北方华创目前可以造28nm的清洗机,至纯科技目前可以造28nm的清洗机,芯源微目前可以造28nm的清洗机,技术等级仅落后盛美一代。
这么短的时间内搞出14~28nm的技术强不强?
反正,我觉得不算弱了。
氧化扩散设备,目前最先进的国家是日本,技术等级是5nm,占据了全球总共81%的市场份额。
这个领域美国能造5nm产品,但市场份额就是打酱油的,自己都引用日本设备,目前日本拥有全套自产零件,因此美国的技术制裁令管不到日本的氧化炉身上,所以在这个领域我们很少提及,因为无需担心美国卡脖子,里面的美国零件很少。
但中国的对手不止是美国,虽然日本目前和中国关系还可以,愿意提供设备,但我们也要防一手。
只要不是中国的,那就是外国的,判断标准非常简单粗暴。
目前,中国的北方华创可以独立生产14nm的氧化扩散炉,足以匹配14nm的芯片生产线。
北方华创的产品目前占据国内市场6%,国际数据暂时没有。
市场份额不多,但只要你要,产品还是可以提供的。
薄膜沉积设备领域最强的是美国和日本,都可以搞定5nm技术,两国合计占据70~80%左右的市场份额。
目前,中国国内的存量薄膜沉积设备98%来自于进口,国产化率仅为2%,因为中国以前造不出来。
但最近几年,中国取得了技术突破,最先进厂商为北方华创。
目前,中国28nm级别的设备已经成功实现销售,14nm设备正在生产线进行磨合验证。
中国最先进厂商已成功实现销售,成功实现销售这六个字,足以看出国产设备要取得技术突破,要取得市场认可,到底有多难。
除了北方华创,沈阳拓荆也很强,双方的技术等级都是一致的,目前都可以搞定14nm的技术,都正在研发7/5nm的技术。
技术产品是研发出来了,甚至已经突破到了14nm,7/5nm的技术过几年也能搞出来,但产品很难卖,一直在亏本砸钱,闷头搞研发,暂时不考虑大规模销售的事。
后发者想追赶,就是很难。
怎么说呢,总算是突破了,中国已经掌握了14nm的技术
没办法买产品支援来尽自己一份心意,我这里鼓个掌,不过分吧。
来到最出名的光刻机环节了,光刻机是整个芯片产业链中国最落后的一个环节,因此也成了各路媒体报道最多的对象。
大家想必已经很熟悉了,但为了保持九大设备环节的完整性,我这里还是多说几句。
目前全球光刻机设备最厉害的企业是荷兰的ASML,占据84%的市场份额,其他的市场份额基本是日本佳能和尼康的,再然后就没有了,所有国家都是打酱油的,包括美国。
美国甚至都没有做光刻机的企业,只能造光刻机里面的光源。
当然了,荷兰也有办法单独造出光刻机,核心零件被多个国家掌控着,光源来自于美国,镜头来自于日本,纳米级数控机械系统来自于德国,总共十万多个零件由西方各国几百家企业进行提供,然后由荷兰ASML组合成光刻机。
美国的工程师说过:仅仅是光刻机其中的一个小零件我都调了整整十年!
荷兰ASML表示:我就算公开图纸,别人也造不出光刻机。
其实,如果全球对荷兰ASML断供,他自己对着图纸也造不出光刻机。
简单的说,光刻机是所有芯片核心设备里最复杂的一个,目前全球没有任何国家都实现完全的国产化,都必须通过国际合作才可以实现生产,包括美国和荷兰。
因此,在光刻机领域,中国突破起来最为困难。
光刻机的零部件实在是太多了,而光刻机整机的等级由最弱的那个部件来决定。
因此,光刻机整机目前最先进的企业是上海微电子,目前成功突破90nm的技术,反复曝光下可强行生产28nm的芯片,但成本较高,没有经济价值,在研技术为65nm。
虽然中国的纯国产光刻机只能达到90nm的技术等级,但你可别忘了这是在全球技术封锁的前提下实现的。
像美国这种力度的技术断供制裁扔到了美国自己头上,他能造出什么等级的光刻机还真不好说。
你只有个光源强,没用的,光刻机等级是由主要零件里最弱的那一环决定的。
全球涂胶显影设备市场中,日本TEL这一家公司的市占率达到87%,达到了绝对垄断地位。
DNS公司,西美事公司,SCREEN公司,这三家公司合起来才占了13%。
这个领域中外差距极大,以前根本就没有中国公司什么事。
目前涂胶显影设备中国已经取得了突破,芯源微和沈阳芯源可以制造国产替代产品,目前已经达到了28nm的工艺水平,14nm设备即将研发成功。
在中国国内市场,只有芯源微打开了市场,目前占据了4%的市场销售额,国际市场暂时就不想了。
很可怜,但短短几年取得了这种技术突破,很可贵。
涂胶显影机设备的国产化替代率,已经取得了零的突破,而且目前的技术等级并不算太低,赶超速度非常快。
如果说光刻机是中国最弱的一个环节,那刻蚀机就是中国最强的一个环节。
中国可以生产出5nm技术等级的刻蚀机!生产公司是中微半导体。
目前,中微半导体的5nm级别刻蚀机已经卖掉了50多台,甚至成为了目前最先进5nm芯片生产线台积电的设备供应商。
目前,中微半导体正在研发3nm级别的刻蚀机技术,完全站在了国际最强第一线。
但是中微半导体没赚多少钱。
2015年2月4日,美国商务部签署命令,解除了针对中国的“刻蚀机禁令”,给出的理由是“中国已经从事实上获取了来自中国企业的、和美国产品数量、品质相当的刻蚀设备,继续实施国家安全出口管制措施已然毫无意义。”
因为禁令的完全解除,后方劣势的中微公司很难推销出自己的产品,别人的生产线不愿意冒险采用你的机器。
因此,中微半导体虽然有技术,但只拿下了全球1.4%的市场份额,这已经是中国第一强的刻蚀机企业了。
没什么好办法,这是美国的阳谋,他解除了技术禁令你总不能自己封掉吧,这和改革开放的宗旨相违背。
现在,只能等中国3nm的刻蚀机研发成功了,谁先行一步,谁就占据天大的先机。
离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。
在这个领域被卡脖子,是因为此领域美国产品占据了绝对垄断地位,拿下了全球89%的市场份额。
离子注入机市场规模很小,不值钱,在整套芯片生产线里,刻蚀机价值占比20%,光刻机价值占比20%,而离子注入机占比仅为3%,整个2020年的全球市场销售额只有18亿美元,属于一个小环节设备。
但是整套芯片生产线是环环相扣的,缺一个就能断你整条生产线,哪一个环节都不能少。
没有离子注入机,你其余97%的设备全部搞定都没有,这3%就能让你全线停工。
所以离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。
目前,中国的中科信公司、凯世通公司,已经成功生产出工艺达到28nm的离子注入机,目前正在研发14nm的技术。
市场份额几乎没有,毕竟是个市场新人,取得生产线企业的信任非常困难,但设备毕竟是研发出来了,目前还在继续砸钱研发。
这么短时间弄出了28nm的设备,虽然因为时间短暂还没有成功打开市场。
但我觉得,还行。
抛光设备最先进的国家是美国,可以搞定5nm的技术,占据了全球71%的市场份额。
此领域卡脖子不严重的原因,是因为中国的华海清科和中电科已经搞定了14nm的技术,正在研发7/5nm的技术。
当然,只占了15%的市场份额,而且只是国内市场。
全球市场美国拿走了71.3%,日本拿走了26.7%,两者合计98%,人类其他所有国家共享2%。
要不是中国不惜血本砸技术,硬生生的砸开了一道口子,我觉得连着2%都不会有。
14nm已经相当先进,离7nm只差一代,只要肯砸钱,最多两三年就能搞定。
检测设备贯穿芯片制造每一个工艺,比清洗机用的还要频繁,及早检测出不良芯片淘汰掉可以大幅提高经济效益。
因此,这个环节的全球市场空间超百亿美元,相当的值钱。
在这个领域,最先进的国家是美国,可以搞定3nm的技术,占据全球70%的市场份额。
目前,中国的检测设备不惜重金砸出来了28nm的技术。
至于市场份额和赚钱能力。。。
有一点,那么一点点。
报纸上是这么说的:
“目前我国量检测设备基本已实现从0-1的阶段,已吹响国产替代号角,有望步入国产替代的快车道。”
我翻译一下,就是在暂时基本没啥市场份额。
但是,我国已经实现了从0到1的突破,砸出了我们自己的设备。
28nm的已经搞定,正在研发14nm的。
慢慢来,万事万物总有个过程,从0到1就行。
在美国的所有技术领域里,芯片是最强的一个,属于美国的技术荣耀。
我们把芯片生产的多个核心设备拆解之后去看,发现其生产商要么是美国,要么是日本,要么就是韩国,德国有那么一点点,其余就是荷兰的光刻机了。
日本和韩国基本就是美国的殖民地,国防都由美军负责的,美国让干啥就得干啥,德国领土上有美军基地,荷兰也处于美国的军事控制之下。
因此,美国的芯片制裁才会那么有威力。
你以为你对抗的是美国,实际上你对抗的是全世界。
二战后,美国是新一代的日不落帝国,军事基地遍布全球,和美国为敌的国家基本都被打的经济崩盘了,没有能力在经济领域和美国产品一争长短。
高科技产品,要么是美国造的,要么就是美国的盟国造的。
所以美国的技术封锁和断供令才会看起来那么可怕,因为他是在挟天下大势来压你,远不止他自己一个国家的力量。
芯片领域由于摩尔定律,是典型的赢家通吃,一步快步步快,后来者根本无法生存,所以美国系产品才得以垄断天下。
硬顶着摩尔定律的压制去赶超芯片技术,全球没有国家敢这么做。
但中国敢,而且看起来还做的很不错。
目前,纯粹国产化的芯片生产线只能做到90nm的级别,因为目前纯国产的光刻机是90nm的。
最弱的一环,决定了整个生产线的技术等级。
这种比较其实并不公平,是因为这是拿中国一家去对比全世界,而且是拿中国几年冲刺的结果去对比全世界几十年的技术积累。
2019年全球芯片营收在4123亿美元左右,中国大陆只占了5%,美国公司占了47%。
看起来是10倍差距,但如果你把几大核心设备一拆分,就会发现中国的技术等级并不算弱,很多设备硬顶着卖不掉没盈利的压力,活生生的把技术水平给追上来的,赶超速度非常之快。
下图把国内水平和全世界最顶级的水平进行对比,只分中国和外国。
很明显,我们不算太弱,技术突击速度非常之快。
很多核心设备我们研发出来之后根本卖不掉,因为是个新人,生产线企业不敢冒险接纳,生怕替换了一个产品影响到了整个生产线。
但我们还是要不断的研发,不断砸钱去冲新技术。
因为美国的制裁就像一个弹簧,你越强它就越弱,你越弱它就越强。
如果你不能生产某个核心设备,那么制裁的大棒就会立刻砸到你头上。
但如果你有了,根本不需要谈判,对方就会立刻解除限制。
比如说,在芯片生产线上售价和昂贵的光刻机几乎等同的刻蚀机,美国就完全不封锁中国,因为中国有国产的刻蚀机,而且技术等级达到了5nm的最顶级级别,封锁刻蚀机毫无意义。
所以你的眼光不要只盯着光刻机,这东西之所以报道多是因为中国还没有完成突破,是整个产业链里最落后的一环,但并不代表光刻机有多贵多稀罕,刻蚀机的价值占比和光刻机一样,都是生产线的20%,一样昂贵,中国活生生的给怼到了5nm的级别,直接逼的美国解除了技术封锁。
中国目前的芯片技术等级比美国落后,这是事实,毕竟我们以前没有优先发展这个。
但你要说中国追不上芯片技术,那你就错了,大错特错。
芯片是一定会追上的,而且只需要几年时间,你把九大核心设备目前的技术等级全部拆开看之后,就知道中国的技术追逐速度到底有多快了。
光刻机不等于芯片生产线的全部,而且只是生产线的一小部分。
除光刻机外,中国所有的设备已经基本能生产主流成熟芯片的水平,占了整个生产线的80%。
换句话说,中国凭一己之力,在短短几年时间里,弄出了80%的纯国产芯片生产线。
那再给几年时间呢?
据说光刻机技术明年就能突破28nm的水平。
一旦28nm的国产光刻机技术被突破,中国立刻就能打造一条纯国产化的28nm芯片生产线,因为其余80%的技术设备早就已经全部就位,只等光刻机。
不要觉得28nm的芯片没用,其实只有手机这么小的东西才会追逐最新的5nm和7nm芯片,绝大多数电子产品使用的都是14/28nm的芯片。
等中国再突破14nm的光刻机,绝大多数芯片需求都能依靠纯国产设备搞定。
中国和美国搞芯片博弈最大的底气就是中国那庞大的半导体需求市场,每年进口额高达3000亿美元。
一旦美国的技术封锁时间长了,中国的设备厂商完全可能实现趁机驱逐美国产品的市场影响,趁机上位。
而仅凭中国本土的市场份额需求,就足以养活这么多中国芯片公司。
所以你封锁也好,不封锁也罢,对中国最大的影响不过是手机晚几年升级换代而已,其他对中国几乎是毫无影响。
你不封锁,对中国有好处,封锁,对中国其实也有好处。
因为中国的厂商爬技术等级爬的太快了。
所以中国才会这么淡定,一点都不着急,爱卖不卖。
再多封锁个两三年,你想卖我们都不要了。
中美在经济上较量了两年多,美国本以为只要加了关税中国就得崩溃,没想到中国对美顺差居然越来越大,出口贸易不减反增。
贸易战的爆发对中国来说本是祸事,但在正面战场上取得了优势之后反而变成了天大的好事。
在经济领域,我们本来视美国如天人,认为美国陆军不能打的人有很多,认为美国经济不能打的人还真没几个。
但真打起来,那可真是不打不知道。
原来美国所谓的经济战,也就那么回事。
作者:远方青木(ID:YFqingmu)
行业门槛高,利润低,发展速度不会快。
芯片业的从业人员,会认为路还很长。
国内有基本常识的理科本科以上学历人员,会觉得十年二十年可以。
部分文科生和专科以下的厉害了的,就很厉害了,从来没输过!我们早就赢了!赢了!赢了!
我们不是没有芯片,也不是不能生产芯片。真相是我们生产的产品成本太高,兼容性弱,商用不能流畅,因而迭代升级慢。我们造不出来的是高精度的大容量GPU、DSP、ARM、MCU。
说到芯片生产设计国产化,会绕不开一个人:上海交大的陈进教授。一个把摩托罗拉磨掉logo就说成是自己做出来国家里重点项目负责人。一个骗子!
后续十几年,有人提出要搞芯片,总心有戚戚。
后面邓中翰那批人从美国回来,才真的开始了自主设计和测试。所以芯片真正意义上的国产化不过20年。
现在已经能做出20纳米的产品,性能未知。应该不错但是市面上比较少看到。过去的几十年,所有用芯片的产品公司90%用外来的产品,所以要一下子改过来,也需要时间和市场认同。
芯片出来,性能满足标机,要定板,做小批量的东西调试性能。量产产品后产品升级,芯片亦迭代升级,形成应用生态。所以突然一个新产品,即便性能相当,要打进旧有体系,需要市场认同。所以能商用很重要,因为产品换代会促进芯片性能更新升级迭代。
目前最高端的DSP、ARM……产品,Tsmc、NXP、intel、ADM、Atmel、TI、三星、飞思卡尔都是14纳米以下,性能优越,且价格低。这才是差距的重点,要超越的是这个部分。
芯片似乎要靠业态,靠行业体系维持良好发展态势。看到许多人谈芯片仿佛在谈情绪,根本连电路图都看不懂,更别说能讨论。把讨论芯片弄得像鞋子一样的感觉。真看不懂。
人在中国,刚下高铁。利益相关,学过微电子的老菜鸟来答一个,本人曾担任芯片设计数字前端工程师。
明确给个时间点的话,我觉得整体在10-15年以内有望。
首先,这个问题是一个很好的问题。为什么这么说呢,因为全世界其他任何国家可能都不敢提这样的问题或者根本没资格提这个问题。哪怕是日本英国法国德国联合起来,他们统统都没资格问,自己的国家什么时候可以在芯片行业上赶上美国。
还记得天涯上那个帖子吗?03年的时候,有人发帖问中国GDP什么时候能够赶上日本(大意),有人预测会在10年后,结果引来大量嘲讽和不自信的言论。2010年中国GDP超过日本,现在已然是日本的三倍以上。工业产值更是厉害,比美日德加起来还要高。
感觉前面很多高赞的回答都是答非所问的。问题问的是“中国的芯片”,前面很多回答都在回答其他和芯片设计、制造毫不相关的实例。
很多人提到20年前的汉芯事件,这个我可以另外开贴讨论,毕竟是20年前的事情,现在还翻出来提的话,并不见得有多高的参考意义和典型性。不可否认的是,那次影响的确很坏,当然学术造假并不是中国的专利。06年爆出这个事情的时候,笔者正在将MP3的解码算法移植到FPGA平台上并完成验证。
下面转到正题。
*本文将尽量用通俗易懂的语言进行概述,涉及少量专有名词以供硬件技术行业的朋友参考。
中国没有先进的芯片到底是谁说的呢?这个提法本身有问题。如果说是二十年前那还差不多。那么,现在我们可以换一个问法,除了美国(很多人可能只听说过,英特尔,AMD,高通,英伟达,苹果这些?再加一个荷兰做光刻机的ASML是吗?),
日本造出了什么好芯片?
英国造出了什么好芯片?
法国造出了什么好芯片?
德国造出了什么好芯片?
你能举出几个例子吗,(比如说吧,日本有瑞萨,索尼,夏普,东芝,富士通,三菱,欧姆龙,三洋(破产或者重组了不少啊,其中几家还是算了吧,都变卖资产了)英国有ARM(好像卖给日本了??),法国有意法半导体(ST意法半导体),德国有英飞凌(以前叫西门子微电子?),mentor(做EDA软件))?
问题是,上面的公司,在座的各位有几家是听说过的?同理,其实国内也有大量芯片全产业链的企业,只不过你没有听说过。
90年代日本的微电子还很发达基本和美国是平起平坐,韩国和台湾那时才起步,欧洲有几家能打响的,现在日本,欧洲,韩国的集成电路相关公司总体比美国少太多了。
且看下文。
这里仅举个简单的例子,以期抛砖引玉。
国产的不是没有高端芯片,只是有的朋友不知道而已,并且缺乏媒体的宣传。低调的科技工作者都在默默努力。此外,只有英特尔,高通这样的经常被媒体提及和热炒的商业芯片才是叫做“好芯片”吗?
多年前,美国的dec,sun公司等都推出过性能极高的芯片,但是因为商业策略问题并没有大规模普及,如今只剩下一个可用于授权的架构,也是分别基于risc和cisc指令模式,其先进性并不低于arm和因特尔。dec倒闭,sun被收购,那又能说明什么。
又比如,国产相机是造不出来吗?很明显不是。芯片行业同理,这里面有市场,资本,生态链的综合因素。
发几个典型基于国产高端芯片的系统板卡供大家参考(图源自网络,可能因涉及到版权,按部分读者要求已删除其中一部分图,并且不再提及具体芯片型号):
此外,我们常见的国产家电,其内部芯片大都是国产。比如智能电视、国产平板电脑中的CPU,洗衣机,空调,冰箱中的MCU。
说个最简单的,小小电磁炉中的IGBT芯片,全世界不超过五个国家有能力研发和生产,中国是其中之一。
不然呢,你觉得某多多上30多元就可以买到的电磁炉是怎么来的?要知道国外同类产品,电磁炉的核心——用于驱动电磁线圈的一个IGBT芯片价格就不止30了,放在10多年前,电磁炉机芯还只有进口的时候,“电磁炉”这种产品售价一般都在500以上。现在是收入稳步增长,好的电子产品反而越来越便宜,算不算生活质量的提高呢?当然这种福利也是国内巨大市场为支撑而带来的。
同样,中国引以为豪的高铁采用的大功率IGBT,同样也实现了全部国产。掌握大功率IGBT技术的,全世界不超过三家。
IGBT芯片还用在哪里?这可是关乎当今工业现代化的一道不可或缺的力量!每一部电梯(没错,就是你小区里面住宅的电梯),每一条生产流水线,多种多样的工业机器人,各种中央空调系统,工矿企业的传送带,甚至是目前超级热门的新能源汽车!
IGBT芯片是非常广泛用在工业生产上的交流电机的变频器设备的心脏。晚上和朋友拆了一部二十年前的日本三菱变频器。我们感叹其做得非常精密的同时,也为日本的衰落感到唏嘘,更为国货的崛起感到由衷地自豪。
以汇川技术公司生产的国产变频器已成功打入世界高端品牌,是名副其实的国货之光。很多人对我国的工业产品可能还不太了解。这才是硬实力的体现。我不知道在座的朋友们有见过哪些芯片加工设备,包括但不限于,光刻机,蚀刻机,晶圆封装机,金线绑定封装机,CP测试探针台,FIB探针台等。这些设备实际上很多都开始国产化了。就拿光刻机为例,实际上其机械控制机构类似于一个打印机,甚至也可以类比于一个数控机床,或者一个smt贴片机的动作机构部分。从其伺服系统到上位机软件,这些的难度都没有大家想象的那样高,并且也不是一个特别神秘的东西。有机会我会在下面配图说明。其中很多部件可以国产。
下面有朋友说,你说了这么多,连个具体芯片型号和相关公司都没有,这难道不是在吹牛吗?这里告诉大家一个简易的方法,可以简单而具体地考察国产芯片的魅力,以期达到一个管中窥豹而可见一斑的目的:
打开淘宝,搜索关键字“国产单片机”“国产FPGA”“龙芯开发板”“国产嵌入式”“国产IGBT”“国产MOS管”等等。
甚至,你还可以去搜索一下“海思开发板”也就是以搭载华为海思芯片而做出来的各种给开发者设计原型机产品而应用的电路板。本文一直避免提及华为,是因为其太热门并且一直在风口浪尖,为避免被所谓的“不买华为就是不爱国”这个口号绑架,就不再提及华为及其业绩,下文同。
世界上大多数国家,包括美国,离了中国,就真还不能完全独立造出一个手机,中国的各方面技术不能说都是最顶尖,却能独立造出一个智能手机,这里所说的独立,指的是不依靠任何其他的国家的产品或供应链。美国没有独立自主造液晶的公司,也就是说,美国如果离开中韩日,是造不出手机LCD显示器甚至OLED 显示器的,并且也缺乏相关技术积累。中国却有京东方和深天马。手机CPU芯片美国有高通和苹果,中国也有华为海思,联发科和展讯,射频基带美国有skyworks和脱胎于西门子微电子的Intel基带,中国有卓胜微这样的独角兽,模拟电路和电源管理芯片美国有ti和adi,中国有有圣邦股份(还有一些没上市的公司),触摸芯片中国有汇顶科技,存储器有紫光微和兆易创新,mems有复旦微,苏州明镐,摄像头芯片中国有格科微,韦尔股份和已被中资收购的omnivision,美国已经没有本土的摄像头公司,日本索尼一家独大,FPGA有若干公司包括紫光,复旦,甚至还有xilinx人马回国搞的易灵思,人工智能加速芯片npu中国有寒武纪,阿里的系列,等等。
如果你还不明白,就说个肉眼可见的巨大进步:说个最直观的,现在家电行业国内已经完全取代国外,早个十年二十年还是日本的天下。我有一部79年产的日本三洋半导体收音机,体积只有手掌大小,同期国产的收音机还基本是电子管的,重量基本在5公斤以上。在座的各位是否了解80年代日本半导体产业有多发达?此消彼长,现在就只剩下一家瑞萨半导体还可以挤进全世界前十。你们现在还见到有多少属于日资控股的家电品牌?
给大家看几款热门的国产商用芯片方案,某宝有出售开发板(这些国产芯片性价比秒杀国外同类产品,广泛应用于各种智能家电设备中,如全志科技和瑞芯微):
对于国内芯片公司的市场化运作,已经有了不少可圈可点的公司,前面的朋友已经列举很多了,我就不再一一赘述。
这里有必要提一下网络上讨论的热点:我们经常听有人说中国“缺芯少魂”,也有人说中国在芯片上被“卡脖子”。这种说法实际上是不准确的。简单来说,美国为了延缓中国在5G和其他一些高新等领域的快速进展,玩了一个损害双方利益的双输手段——不允许国内部分公司购买他们芯片。在产业链全球化的时代,比如你生产的产品以前一直用美国的几个元件,而且本以为是可靠的供货商,结果他突然说不给你供货了,那么你的产品就只有更改甚至重新设计,这样就导致公司产品突然停摆或者需要更多的时间来更改设计方案,让你造成经济上的损失,道理就这么简单,并不全是因为国内没有替代的芯片。当然也让美国自身蒙受损失——美国大部分芯片是卖给中国,他离开中国市场其他国家也没有这么大的需求,所以最近美国就坡下驴,又恢复芯片出口了。
中国的微电子工业,实际上起步非常早。上个世纪60年代末期已经有国产集成电路芯片问世,并且开始普及国产晶体管,这些厂家大都来自上海。在那个年代,虽然政治斗争日趋激烈,加上被西方世界禁运多年,以复旦大学物理系为代表的高校在当时就已经表现出极高的研究水准。大家有兴趣可以去了解下我国的第一颗人造地球卫星,东方红一号,是怎么设计出来的,尤其是上面的音乐发生器,采用了当时领先的数字逻辑和时序产生电路,在设计上也颇有创造力。当时数字电路还不叫数字电路,而是叫脉冲电路。我家里还有几本1970年代初期的电子工程技术书籍,而且是用的全晶体管分离式设计的讲解,在那时应该算比较先进的技术(由复旦大学出版社出版)。后来复旦的微电子设计专业也成了全国很厉害的专业(第二还是第一?欢迎补充),他们于1998年还设计出国内第一块具有自主知识产权的FPGA芯片,虽然大概比美国人晚了15年左右,但也是十分难能可贵的成绩,因为世界上其他国家也没干过这个事情(起步真的相当艰难,他们面临了经费短缺,研发经验欠缺,参考资料极少,各种专利被美国公司垄断等各种难题)。
也谈谈情怀。
说起研究者的情怀,胡伟武老师领导的龙芯研发课题,以及还有一家把MIPS内核商业化的,叫做北京君正的上市公司,也都是颇有情怀的公司。MIPS内核,属于经典的处理器学习案例和开源的一个标准流水线处理器设计教程,很适合学术研究和处理器设计的学习。当然,现在也有更加漂亮的RISC架构出来,比如RISC-V(读作瑞斯克 five,V就是罗马数字5的意思呵呵),包括编译平台的支持,整个开源架构的描述,可以方便移植到FPGA上实现验证。在20年前,是没有这些东西的,胡老师他们是国内芯片设计的布道者,也是英雄级的人物,为华为等企业以及我国的芯片行业输送了大量优秀芯片设计工程师人才。
(休息时间到。刚刚翻到一个网站。我真是服了中科院光电所。这么牛的单位,产品宣传主页做成下面这个样子。这也太寒酸了吧。在淘宝上请个美工师傅给你们做个卖家秀很难么,为什么不搞个带货直播呢?哈哈哈。各位怎么看。如下图所示。)
一路走来,异常艰辛。我们看到的是一个充满朝气的,生生不息的国内半导体事业的井喷式发展。
一早醒来,看到电子发烧友论坛上公布的新一批开发者试用活动,全是国产芯片公司出的开发方案,大家快去薅羊毛,申请免费试用国产芯片(本消息针对做产品开发的朋友)。真是庆幸生在了一个伟大的国家。产业太齐全太丰富了,各种接口的芯片完全信手拈来,看看下面还有一个几十元成本的国产HDMI FPGA。。。
我曾经特别感动,感谢多年来我国科研人员的艰难付出!
有看过30多年前某研究院院早期搞国产EDA研究课题时某优秀年轻研究员英年早逝的故事(这个研究院可以靠自己记住电路上的各个相对坐标,非常多的数据,工作十分出色),那是80-90年代交界的时候,当时国产太弱了,而美日等国家已经大量上了EDA软件。也仅此纪念30多年前那些曾经辉煌过的科技企业:
万润南审时度势,创立四通,开创了早期的中国国产化点阵字打印机。
王选院士及其夫人陈堃銶,在北大方正开创早期点阵汉字的打印编码和标准制定工作。
倪光南老院士领导的“技工贸”指导思想下的联想公司,开发出早期输入系统。
想做中国“蓝色巨人”的珠海巨人集团,史玉柱创立的公司,开发出中文输入法汉卡(很多人都知道史玉柱是卖脑白金的,其实他是国内第二代程序员里面最杰出的代表之一,同时期的还有雷军)。
想起金山软件创始人 求伯君,独自一人完成了WPS的第一个版本。
那个时候,他们所面临的对手,真的是无比强大----当年只能望尘莫及的美国啊。那是一场遭遇战,国门的突然放开,1993年巴黎统筹计量委员会的突然解体,让西方世界的先进产品大举入侵国内市场。那场战役,打掉了不少民族软硬件企业,90年代甚至还有纯国产硬盘,国产显示卡,国产dos操作系统,估计好多人都没听说过。那个时候,早期的输入法还不叫做输入法,而是叫做汉字存储卡,也是有国产的(汉字卡)。没有百舸争流,只有死掉的一大片国内科技企业。于是也有了中关村不相信眼泪的说法。
筚路蓝缕,以启山林。
多年以后,我们和美国人的差距也从望尘莫及,到望其项背,再到触手可及。
我们看到知乎上已经有了一些对比中国和美国生活,收入差距的帖子,要是在20年前,我们肯定会觉得中国和美国的差距是全方位的,非常之大,要和美国在任何方面一比高下,完全如同天方夜谭一般。
最后给大家看看我们公司流的片(模数混合的RFIC和MMIC相关产品)。晶圆,采用smics的130nm工艺。算法,EPROM存储器,模拟电路,射频收发器,都是我们自己做的。最后祝愿国产芯片越来越强大,和大家一路同行(配图的书是拉扎维的模电圣经,学集成电路设计不得不读的引经据典的神书)。
补充:
我把自己以前的一篇回答贴上来,有助于大家了解一下我国的微电子芯片设计行业现状,也许会是一个惊喜。想要入行或者在该领域深耕的朋友们,期待你们的好成绩!
仅列举部分产业链相关的公司,除了asml的尖端光刻机,日本的部分材料,美国的eda软件,敢问哪个可以和我们比?
下面有朋友提到工艺问题,是想表达芯片的制程?生产工艺(如光刻,蚀刻,显影),芯片材料工艺如cmos,氮化镓,绝缘体上硅,设计工艺,如bandgap,电流源,差分对?其次是eda软件,主要是cadence,syno,mentor垄断,国产的华大九天正在迅速跟进,芯愿景的逆向分析软件做到了世界第一。
下面有朋友提到模拟电路。国内是有一些做模拟或者模数混合电路的,普通的运算放大器,开关电源,ldo这些都能做,甚至还有卓胜微这样做超高频放大器,或者设计手机信号链路的公司(基带电路,还有一些外设,如蓝牙WiFi GPS那就不胜枚举)。但是覆盖面没有ti,adi,美信等这些美国公司完整,他们比中国要早玩半个世纪,而且ti有自己的fab,各方面实力都很雄厚,国内还要加油!说个题外话,其实ti是个相当低调的公司。很多美国人单知道他是做计算器的,却不知道这是全球最大的模拟集成电路供应商,供应的芯片品种有三万多种[惊喜]。
下面有朋友说,我们讲的东西好多不懂,不着边际,而且都是说的很光鲜的东西。那就再举个例子吧,比如大家很关心的显卡有没有纯国产芯片的,答案当然是有,有两家公司目前做独立显卡做得相对较好,纯国产的。以景嘉微为例:
当然实话实说,这种显卡从纯商业的角度而言,和市面主流英伟达的显卡,差距可能有7-8年。但是全世界又有几家说得出名字的专门做显卡芯片的公司呢,应该不超过五家吧?如果有知道的朋友请补充。
芯片设计公司是一个赢者通吃的模式。最后还是会有几家国内的公司站出来,这是必然的。90年代的时候,可能有很多人还不知道,有一大批做x86兼容指令集的CPU公司,那时可谓是异彩纷呈,不止有英特尔和AMD,这其中甚至还包括IBM和TI等巨头(它们生产的CPU大家可以去闲鱼搜索一下纪念品来玩玩),后来都因为时代的竞争不得不砍掉相关产线,要知道它们也都是相当有实力的公司。20-30年前国内的电子行业有多落后,特别是对比过日本精密家电的朋友绝对有很深刻的印象。半导体行业的破产、兼并重组也非常普遍和严重。一些曾经非常厉害的公司不也被并购重组了吗。比如摩托罗拉半导体,后来独立出来叫Freescale,再后来被nxp兼并,博通差一点把高通收购,英特尔和AMD分别收了Altera和xilinx,同样是这两家公司联合起来绞杀了全美达,等等。
下面有朋友很想讨论下关于国产行业软件及其生态链的发展现状和展望。这部分内容较多,我后面逐步补充一下自己的看法。这里我们主要谈一下电子行业必备的EDA软件。先谢谢大家都关注。也希望大家不吝到评论区集思广益。
考察一下世界上著名高科技公司的发家史。我们以美国大量的科技公司为样本可以发现,很多高科技公司的创始人都是有独当一面的技术和领导能力的,并且相当数量的美国高科技公司,其创始人都具有其所在领域非常出色的工程师背景。同样,我们可以发现中国的科技公司也有这样的类似,而非网上流传的很多人只想赚快钱,没有工匠精神。在科技行业占据领导作用的大部分国内科技公司,其创始人也大都有深入的相关技术背景。工程师红利是个不可小觑的力量。很多朋友对我国强大的工业制造能力还没有一个概念。美国有金融霸权,中国有产业霸权,毕竟工业产值世界第一遥遥领先。具体体现,各位朋友可以回顾下自己的手机,家电,部分汽车,很多都是国产而且还不太好造就明白(世界上全都能造的国家几乎没有)。后面有机会再叙述。
下面也有即将从事微电子、电子信息行业或希望从事这方面工作的朋友给了留言。在此希望大家共同努力,也祝愿大家取得好成绩。现在的电子爱好者非常多,也让我感到欣喜并汲取到力量。多年前网络还不发达的时候,我们手捧一本《无线电》杂志,照着上面的电路组装小设计,那真是无比快乐的青葱时光。多年以后,大量的资源共享平台:B站,科创论坛,gitee或github上有了一些国内非常年轻而又很有个性的电子爱好者,很多几乎是独立完成了一些有着开创性意义的工作,展示了他们自己写的编译器,设计的处理器架构,操作系统框架,软件无线电平台,FPGA语言逻辑解析的综合模拟平台。。。等等,我感觉非常了不起,这是一个巨大的进步,很多创新型的概念或产品都是基于热爱而提出的,这也是我们民族电子工业的希望所在。
结语:
如果不存在重大变故的影响(如无法预知的社会动荡,战争风险等),我们在10-15年赶上最先进的技术是完全可能的。
诚然,从客观上来讲,我们和美国在微电子领域的差距也是明显的——美国人在上个世纪50年代就开始提出各种引领时代的技术,发明了半导体,确立了从软硬件设计到生产的整个完整的生态体系,不论是从创新能力,行业标准制定,专利持有量,市场占有率,还是技术积累程度,资本投入程度等等而言,目前仍然都是领衔世界的。以美国为首的西方世界,确实领先发展很多年,相较于我国,这应该算做一个时间和经验上的优势。应该认识到这个不足,但国内正在快速发展和进步,这也是必须肯定的。
回首上个世纪的下半叶,美国作为第三次科技革命的引领者,制定了当代电子、通信技术的大部分行业标准和规范(电子工程学界众所周知的大名鼎鼎的美国IEEE)。
回顾那些人类历史上无比辉煌的时光:20世纪初,以高斯-希尔伯特为代表的现代数学中心“哥廷根学派”的建立,确立了现代信息处理、尤其是数字信号处理的数学分析基石。以爱因斯坦、普朗克等人建立的狭义相对论、量子物理,微观物理学上理论基础的形成,为芯片技术的发展奠定了理论基础。50年代,美国的“仙童怪杰”团队创立了硅谷,晶体管的问世,打开了电子工业迅速发展的大门。60年代末集成电路问世,70年代末数字信号处理技术开始大规模商用,80年代电脑开始普及(主要指美国),90年代有了互联网的概念。
回想80-90年代的时候,日本的电子产品制造业依然是全球第一,那真是日本的黄金年代,经历过平成景气的昭和男儿们,又怎会想到他们的后代被迫“躺平”的样子。
现在该是中国作为引领者的身份出场了。
中国不论是在人才培养(工程师红利)、创新能力还是市场规模、资本力量上,综合而言实际上都是和美国不相伯仲的,并且中国的工业产能优势在这次疫情的大考中也愈发明显地体现出来。
我们会在软硬件、编译环境、操作系统等整个生态链上都取得全面和重大的突破。
假以时日,成果指日可待。
(囿于个人水平,文中部分描述可能存在不准确甚至错误的地方,请见谅并提出您的意见,以便后期订正。本文从开始写作到现在,已经有了大半年时间,基本上是有感而发,想到就完善一部分,因此带有强烈的感情色彩或不通顺的地方,亦不构成专业的建议。其间也得到了很多朋友的热心支持和帮助,以及可以感受到大家对我国微电子行业发展的关注和期待,谨致谢意!)
附-“中芯国际产业链”:
上游半导体设备(注:以下部分为摘录的国内半导体行业代表性公司,其中部分公司是上市公司,也有部分公司还未上市):
0、EDA软件:华大九天,北京芯愿景
1、刻蚀机:北方华创、中微公司
2、光刻机:上微集团、华卓清科
3、PVD:北方华创
4、CVD:北方华创、中微公司、沈阳拓荆
5、离子注入:中科信、万业企业
6、炉管设备:北方华创、晶盛机电
7、检测设备:精测电子、华峰测控、长川科技
8、清洗机:北方华创、至纯科技、盛美半导体
9、其他设备:芯源微、大族激光、锐科激光
上游半导体材料:
1、大硅片:沪硅产业、中环股份
2、靶材:江丰电子、阿石创、隆华科技、有研新材
3、高纯试剂:上海新阳、江化微、晶瑞股份、巨化股份
4、特种气体:雅克科技、华特气体、南大光电
5、抛光材料:安集科技、鼎龙股份
6、光刻胶:容大感光、南大光电、飞凯材料、晶瑞股份
7、其他材料:神工光伏、菲利华、石英股份
中游代工:
华虹半导体、粤芯半导体、华润微电子
下游封测:
长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技、深科技
下游设计:
1、CPU:中科曙光、澜起科技、中国长城
2、GPU:景嘉微
3、FPGA:紫光国微、上海复旦
4、指纹识别:汇顶科技、兆易创新
5、摄像头芯片:韦尔股份、格科微、汇顶科技、晶方科技
6、存储芯片:兆易创新、国科微、北京君正
7、射频芯片:卓胜微、三安光电、紫光展瑞
9、数字芯片:晶晨股份、乐鑫科技、瑞芯微、全志科技、翱捷科技
10、模拟芯片:圣邦股份、韦尔股份、汇顶科技、3PEAK
11、功率芯片:斯达半导、士兰微、捷捷微电
12.专用芯片板块
富瀚微:是A股稀缺的视频监控芯片设计公司。
国民技术:公司是国内金融IC卡芯片、金融终端安全芯片厂商。
兆易创新:国内存储器及MCU芯片产业的龙头企业。
韦尔股份,格科微:摄像头芯片龙头。对标日本索尼。
国科微:在广播电视芯片市场,保持直播卫星市场的龙头地位。
弘信电子:高速成长的国内柔性印制电路板(FPC)龙头。
紫光国芯:是国内IC设计龙头企业。
景嘉微:国内GPU领域领军企业,在军用领域占有绝对主导地位。
北京君正,翱捷科技:是国内比较稀少的CPU设计公司。
纳芯微:稀缺的传感器和MEMS芯片设计公司,受益于国家集成电路产业扶持政策。
欧比特:宇航IC设计引领者,首家纯民营资本布局卫星星座的企业。
中颖电子:是家电主控单芯片MCU领域龙头。
全志科技:拥有独立自主IP核的芯片设计公司。
汇顶科技:是国内IC市场中科技创新的领先者。
半导体材料重点上市公司
江丰电子:公司是国内高纯溅射靶材行业龙头。
阿石创:国内镀膜材料稀缺标的有望松动国外垄断格局。
江化微:是国内湿电子化学品领军企业。
上海新阳:国内晶圆级化学品龙头企业。
晶瑞股份:湿电子化学品技术领先。
有研新材:在稀土功能材料、高纯金属靶材等具发展潜力。
飞凯材料:有望成为电子化学品及液晶材料领域双龙头。
南大光电:在LED上游MO源领域技术领先。
鼎龙股份:打印复印耗材产业链一体化龙头。
半导体设备重点上市公司:
北方华创:我国高端半导体设备上市龙头。
长川科技:掌握集成电路测试设备相关核心技术。
至纯科技:公司是国内高纯工艺系统领域的龙头。
半导体制造重点上市公司
三安光电:作为国内LED芯片绝对龙头企业。
士兰微:A股稀缺的半导体IDM标的公司。
扬杰科技:立足国内功率二极管行业龙头地位。
华微电子:功率半导体器件龙头。
上海贝岭:国内领先的模拟IC供应商,国企改革的重点对象。
捷捷微电:公司属于国内晶闸管龙头企业。
纳思达:完成打印行业全产业链布局,全球龙头雏形渐显。
半导体封测重点上市公司
长电科技:大陆半导体封测龙头。
华天科技:国内三大封测 之一。
通富微电:是全国TOP3的IC封测企业。
如果美国不进行打压,几年内我国可能就会赶上。但是这似乎是不可能的。美国现在连28nm的设备都不批准了交付给中国大陆了。如果美国完全禁止任何半导体技术产品和设备交付给中国。中国可能需要数十年才能完成形成自己的半导体技术栈。但是超越美国是不可能的。因为美国可以整合西方所以的技术,西方主要共和国占世界经济总量的一半,我们才17%。差距巨大。
说到我国的芯片行业,就不得不说EDA。提到芯片EDA,一般人能在模糊的印象里搜索到的几个词是“卡脖子”,“芯片领域皇冠上最闪耀的明珠”,“比光刻机还要紧缺的产品”。而芯片从业人员会发现,尽管贸易战打了这么久,能看到的EDA仍然全是国外三大巨头的产品。伴随着海思麒麟9000的绝版,芯片领域的制裁愈演愈烈,而作为卡脖子工程的国产EDA却一直神秘的停留在新闻中。作为业内人士,笔者希望通过这篇文章,讲清楚国产EDA的前世今生和未来之路。
国产EDA的起源,还要回溯到上世纪80年代。中国领导人很早就认识到芯片的重要性以及EDA被“卡脖子”只是时间问题。1986年,中国动员了全国17个单位,200多个专家集中到北京集成电路设计中心联合攻关,终于在1990年的时候发布了熊猫EDA,接连斩获两项国际大奖,也一举打破了西方技术的封锁。三大国际EDA巨头火速就在北京设立了一个办事处。使用更成熟的技术,超低的价格在中国市场倾销,其他的中国芯片设计厂商,自然就会选择物美价廉的美国软件。没有了客户反馈,软件产品无法迭代,熊猫EDA只能慢慢萎缩。随着verilog2001的推出和工艺标准的升级,昔日的明星产品渐渐淡出人们的视线。而接过熊猫EDA的华大九天,在之后的二十几年都没有真正的EDA产品推出。直到2010年后,以华大九天为代表的国内EDA公司陆续推出多款工具,如果仔细研究会发现,这些工具大多集中在模拟和后端领域。有人问什么是后端?这个得从头说起。首先要科普下芯片设计的流程。以芯片行业内规模最大,占比最高的数字芯片开发为例,跟EDA相关的标准流程分为前端RTL设计,后端布局布线和封装测试。举个不太恰当的例子,这几个步骤好比盖房子,蓝图设计(RTL设计验证)—施工建房(布局布线)—交付装修(封装测试)。 蓝图设计:需要科学家,考虑的是结构,承重,安全等级施工建房:需要工程师,考虑的是标准,流程,施工效率交付装修:需要设计师,考虑的是省钱,好看,主任喜欢科普完毕。
再回到国产EDA的发展。2018年中兴事件后,中国的芯片行业被持续打压。作为中国科技企业领头羊的华为也不得不因为“缺芯少魂”将手机市场拱手让人。为了发展芯片行业,国家不惜投入重金,甚至成立了集成电路大基金,并持续增加投入。而国内集成电路相关企业从2017年的5000家不到,骤增到现在的6万家,然而其中研发EDA工具的公司却两只手都数的过来。按照官方说法,出现这种局面,除了三大巨头的垄断之外,还有个重要原因就是研发难度大。我在这里拆解下“难”。 让人觉得困难的事情大概分为两种,一种是难以理解,超出目前的知识范围。好比让小学生做一道微积分的题目,就算答案摆在面前也不明所以。另外一种是繁琐复杂,需要大量的时间投入,特别考验耐心。好比让你把航空母舰拆开再装回去,或者去跑步机上跑上几千公里。EDA的“难”在这两方面都有体现。EDA中涉及大量的算法,同时跟工艺紧密结合,需要大量的时间迭代。目前国内的EDA在后端扎堆,主要原因是这种“繁琐复杂”是中国人比较擅长处理的“难”,只要人力和时间堆上去,会有产出。而跟核心算法相关的“难以理解”的EDA前端工具却很少有国内的公司愿意碰。为什么会出现这种局面?其实除了芯片行业,中国整体也是弱基础研究而重工程能力强。说起来得回到中西方思维习惯上。西方哲学注重的是“学以致知”,不关心产出,更关心原理。而中国哲学注重的是“学以致用”,不关心过程,更注重结果。所以在广场上到处抬杠的苏格拉底在西方被抬上神坛,而同样的处事风格到了中国通常会被当成“杠精”,变成《天龙八部》里让人讨厌的包不同。有点跑题了,回到EDA工具,把产品继续细分下来,芯片EDA产品分为静态检查—仿真—布局布线—封装测试。这些产品从前到后对算法,性能和标准的依赖度如下表:表中可以看出算法集中在静态检查工具。EDA行业的静态检查工具包括nLint,spyglass,0-In。 不出所料,到目前位置,涉及静态检查工具的中国EDA公司一家也没有。这些工具每个芯片项目都会用到,而被海外全面垄断的静态分析工具到底质量如何?以nLint为例,最早nLint被Novas公司开发出来,2008年被Springsoft收购,2012年被synopsys收购。有意思的是,不光国内公司不愿意碰,国外也只有唯一一家,还是被synopysy收购后作为旗下非重点产品维护。Synopsys于2015年左右决定不再更新nLint,并且并入另外一个工具中捆绑销售。之所以这么做,不是因为不重要,而是因为垄断,反正用户也没得选,产品再差再难用也卖得出去。nLint主要用于HDL规则检查,所有在大型项目用过的工程师都会被虐到怀疑人生,甚至怀疑自己花了二十年,连verilog都不会写。使用nLint大致过程是,配置完毕,软件立刻报出几万条错误和警告。等用户心惊胆战的关掉大部分无效规则后,耐下心来搬起小板凳一条条看过来。终于发现忙活了很久,没有一条是有用的,或者只有几处,还是可改可不改的地方。一般我们在公司里见到瞪大眼睛对着屏幕,时而眉头紧皱,时而满嘴脏话,然后拍桌子骂娘的大牛工程师,大概率都是在给项目清除nLint报错。这些大牛最常骂的就是,“XX也太蠢了,这也报出来”。沉淀了十几年的产品为什么会是样?垄断是一个很重要的原因。除此之外本身静态检查的算法是基于HDL语言本身。要在整个编程语言支持的范围内找出各种用户可能出的错,并且准确的区分真假,这本身就不是个简单的事情。在编程语言上做出语法分析后进行合理的语义理解,并推测使用者的真实意图,静态工具做到这里才能真正让人满意。用人话举个例子,让大家对静态工具的工作有个透彻的理解。假设你住在一个村庄里,性别男,爱好女。有一天你对村里的姑娘表白,“山无棱,天地合,乃敢与君绝“,正常人会知道这是山盟海誓,要终身相许。但是如果你的表白对象是村里的傻姑,她会以为你要分手,直接一巴掌甩你脸上。因为她只能听懂后半句”与君绝”。nLint目前的智商大概就相当于这个低能儿。尴尬的是,村里只有傻姑一个女人,你写完的情书(代码)只能拿给她一个人看。如果只是听不懂,其实可以一遍遍的跟她解释,换成她可以理解的表达方式,或者直接忽略她的抱怨。但是更可怕的情况是,你说什么,傻姑都只是对你呵呵的笑,不管你说什么她都不反对,然而最终错误的后果却还是要自己承担。对于nLint来说是同样的问题,几万条的误报或没有必要的检查,给芯片造成的损失无非是开发周期长一点,花的时间多一点,工程师骂骂娘就过去了,这还可以忍。更可怕的是那些被nLint漏掉的错误,如果后面的流程也没有抓出来,就直接泄露到产品中,这才是真正可怕的问题所在。我们回到产品上,分析下nLint的问题。由于垄断和不思进取,nLint的算法选择了最省力的方法,所有的检测都从形式出发,即使是最简单的逻辑展开也不愿意往下多走一步。这个部分没有例子很难说清楚,非芯片行业的同学可以直接跳过去。随便举几个会被误报的例子,直接上代码吧。示例代码1:wire[7:0] i_a;wire[7:0] i_b;wire [8:0]c,d,e;assign c=i_a+i_b;//assign e=(i_a==8'b0)? c :9’b0;//nLint no warning, but equal with next lineassign e=(i_a==8'b0)?(i_a+i_b):9'b0;//nLint error here, but not a real issue漏报原因分析:标红的两行,语义上是完全一致的,但是nLint会对后面一行误报位宽匹配错误。主要原因是对于赋值表达式 assign variable=condition?expression_a : expression_b; Verilog语法支持expression_a/expression_b为各种表达式,nLint的检测算法不能正确的处理嵌套复杂表达式,因此计算位宽错误。如果觉得误报可以忍的话,我还拿位宽检测作为例子,随手再来个漏报的例子。示例代码2:wire[2:0] i_a;wire[7:0] i_b;wire c;assign c=(i_a==i_b);漏报原因分析: 运行后nLint没有任何报错信息。主要原因是对于赋值表达式 assign variable= expression_a; Verilog语法支持expression_a为各种表达式,nLint的检测算法直接跳过复杂表达式,因此无法检测出expression_a内部的位宽匹配错误。再上个简单的。示例代码3://assign port_out = 1'b0;assign b = (a==1'b0)?1'b0:1'b0;漏报原因分析:变量b被常量驱动nLint不会报出来。原因是对于变量驱动,nLint选择了比较容易的算法,没有真正的做语义分析。上面代码,如果对变量表按照数值展开,会很容易发现不论a为什么值,b都会被赋值为0。但是nLint只能识别出来被注释掉的一行的赋值表达式这种简单的形式。还能忍?再来。示例代码4:always@(*) if (sel||(!sel) ) port_out=port_in1; else port_out=port_in2;漏报原因分析:对于条件判断,nLint选择了比较容易的算法,没有真正的做语义分析。例如例子中红色部分,如果对变量表按照数值展开,会很容易发现红色运算结果永远为真。综合后 port_in2可能会被优化掉,没有真正的load。但是nLint目前算法无法识别。其实nLint的这种简单粗暴省时省力的算法非常好理解,就是垄断。产品合并后,客户的投诉有没有继续更新跟进,恐怕就只有他自己知道。简单地说,如果真剩下最后一个女人,她一定没有动力打扮,就算永远是“如花”的样子,也还得捏着鼻子忍。负能量到此为止,因为终于有人忍不住了。从2020年下半年开始,国内EDA公司逐渐开始进入前端。2020年6月份成立的芯华章,首轮就拿到了20亿投资,发力前端,甚至打出了开源EDA的口号。2021年1月九霄智能更是直接推出了第一款商用静态检查工具ultraeda,并且目前在免费试用阶段。所谓静态检查其实是和动态仿真相对而言的。动态仿真由来已久,是在设计中加入动态激励的基础上比对设计是否满足预期。仿真验证其实说白了,就是可以在结婚前试一段时间,尽量造,尽量挑毛病。除了各种激励,仿真最重要的是导入了时间的维度,而在时间轴上前后给出的两个激励有时候会有相关性。也正是因为如此,激励会变得异常复杂,使用者需要花费大量精力开发各种激励。有时候激励场景的构造比产品开发本身的难度还要大。因此,芯片设计公司里通常会有专门的团队负责构建激励,一般称为验证团队。而验证团队的规模通常是设计团队的两到三倍,并且在整个产品周期中时间占比最大,投入人力最多。静态检查工具对使用者的要求则比较低,设计开发完后基本上可以直接看到结果。这个过程大概相当于结婚前找人算一卦,预测两个人是否合适。由于输入有限,对用户的要求很低,而静态工具本身开发的难度则特别大。一般来说静态工具开发主要分为三步,语法分析,语义理解和规则导入。语法分析通过研究HDL语法,结合规则检查的需求,生成抽象语法树。语义理解部分在抽象语法树的基础上,提取核心逻辑。规则导入,是在语义的基础上,检查目标代码是否符合制定的规则。语法分析和语义理解属于编译器的前期步骤,目前成熟的HDL编译器都有各自的规则,这部分是比较成熟的逻辑。检查规则部分则是根据实际工作中遇到的各种人为引入的错误提供检查,能够在芯片项目早期发现更多的错误,节省大量人力。ultraeda从底层算法上彻底颠覆了nLint的检查方法,在语义层面上深入挖掘。该产品的静态语法检查功能深入分析了用户的意图,大大减少了误报和漏报的情况。例如,为了multidriver规则检查,ultraeda抛弃了形式推断的方法,用算法提取了整个模块的变量驱动表,在此基础上完成整个规则检查。该算法需要综合考虑各种条件分支和循环,同时对于不同变量取值可能会导致的多驱动问题都需要全盘考虑。2020年各大EDA公司联合举办的EDA知识竞赛,就是以multidriver的检测作为压轴考题,以期能找到合适的算法。九霄经过多年的深入研究,掌握了具有完全自主知识产权的核心算法,可极大的降低芯片中潜在的风险。下图为九霄公司ultraeda的独特drive视图(仅供业内人士参考)。距离静态检查最近的环节是前端的设计验证。因此,作为国内唯一一款商用前端EDA工具,为了方便芯片开发者使用,作为福利,ultraeda还集成了自动UVM验证平台,寄存器模型工具。并且精心打磨了集成开发环境,让用户在Linux图形界面下可以自由使用windows的各种编辑操作。ultraeda是EDA中一颗璀璨的明星,无论在什么地方,都好像漆黑中的萤火虫一样,那样的鲜明,那样的出众,它极简的操作,高端的算法,善解人意的预测都深深的迷住了小编。目前软件在免费试用期,强烈安利给芯片行业人士:下载链接: http://www.ultraeda.com/download/ueda-el6-1.2.1-1.x86_64.rpm 安装说明:http://www.ultraeda.com/#download-section 用户手册:http://www.ultraeda.com/download/JiuXiaoEDA_UserManual_1.8.pdf 视频教程:http://www.ultraeda.com/download/ultraeda_training.rar
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