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        是什么卡了我們的脖子

        2018-05-14 12:06:00
        科學(xué)導(dǎo)報(bào) 2018年27期
        關(guān)鍵詞:晶圓中興通訊單晶

        當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月16日,一記重拳向中興通訊砸下。美國商務(wù)部表示,由于中興通訊違反了曾與美國政府達(dá)成的和解協(xié)議,7年內(nèi)禁止美國企業(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。

        專家稱,美國制裁中興,是警鐘,也是集結(jié)號?!拔覀冃枰此迹膊荒茏尣?。集結(jié)號已經(jīng)吹響,國產(chǎn)芯片何時(shí)能上戰(zhàn)場?”

        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”?首先來了解一下“芯片的誕生”。

        中國科學(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)?!泵桌谡f,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。

        要做出單晶的晶圓,就得對原料硅進(jìn)行純化和拉晶。拉晶過程中,“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?!标兾鞴怆娮蛹呻娐废葘?dǎo)院總經(jīng)理張思申介紹。

        “還有一個(gè)卡住我們的,就是芯片納米級工藝。”米磊說,當(dāng)前國際上可達(dá)到的芯片量產(chǎn)精度為10納米,我國能達(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?!?/p>

        芯片制造難,也燒錢。

        前芯片行業(yè)從業(yè)者王巖(化名)告訴筆者,做芯片“投入幾十個(gè)億可能就聽個(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。如果投入無法獲得對等產(chǎn)出,這種耗資巨大的試錯(cuò)和實(shí)踐就不會持久。“沒有持續(xù)的實(shí)踐,技術(shù)積累也就是空談?!倍绻麤]有實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)積累,那么設(shè)計(jì)制造芯片過程中出錯(cuò)率高,產(chǎn)出率也差,形成惡性循環(huán)。

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