晶圆
这就相当于如果硅晶圆片是8英寸(直径200mm),空气中的灰尘直径是10万分之一毫米,那么按照硅的纯度要求,就必须要控制不能超过2粒灰尘落在8英寸的硅晶圆上,这也是芯片制造离不开无尘车间的重要原因。
硅材料生产制造出名的公司有日本的信越化学和SUMCO,韩国的LG化学以及中国台湾地区的环球晶圆等等。虽然大陆内部也有一定数量的公司在做硅材料的研发生产,但是所占比重还是太小。可以说,芯片制造过程中的硅片产能问题,是国产芯片发展道路上的一座大山。
02芯片之母 EDA软件技术的欠缺
无论是电脑芯片,还是手机、汽车芯片等,都需要设计规划,而芯片的设计,不仅需要人才研发能力的创新,更离不开EDA工具软件的辅助。
这里我们首先举个例子,画家绘画除了需要自身的本领外,更离不开颜料、图纸和画板,好的绘画工具可以让绘画的效率事半功倍。可以说,EDA工具软件就如同画家的绘画工具。
具体来讲,EDA是指以计算机为工作平台,融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成功的电子CAD通用软件包,主要能辅助进行三方面的设计工作,即IC设计、电子电路设计和PCB设计。
要说集成电路发展初期,电路设计还并非太复杂,即使不借助EDA软件也能实现电路设计。但随着电路集成度越来越高,不依靠软件单纯靠人力就不可能完成设计。况且,芯片早已是纳米级别的电路设计,EDA软件更是不可或缺,正是如此,EDA软件也被称为“芯片设计之母”。
目前,全球最有名的三大EDA软件公司,分别是美国的Synopsys、Cadence 和西门子旗下的 Mentor Graphics ,三大EDA软件巨头几乎垄断了全球 90%以上的EDA市场份额。而且,中国还是三巨头最看重的业务增长市场。
某种意义上讲,三大EDA巨头都属于美企,Mentor所属的西门子工业软件总部也在美国。受限于EDA管制,从一开始的芯片设计,芯片落地前的第一步可能就要被卡脖子。
EDA软件
当然,国内也有EDA软件公司,其中最有实力的当属华大九天,华大九天继承国产最早的熊猫EDA系统,技术积累还是相当成熟的。但是,纵观国内整个EDA行业,大多数企业很难做到全流程,因此还有很远的路要走。
EDA工具的出现,极大地提高了电路设计的效率和可操作性,减轻了芯片工程师的负担,给电子系统设计带来了革命性的变化。没有EDA软件设计,高端芯片就没有办法设计,芯片设计要想实现完全自主化,EDA软件就是一个绕不开的问题。
03芯片制造 光刻机技术的现状
生产芯片原材料、设计芯片,到真正生产制造芯片就需要用到光刻机了。众所周知,无论是苹果还是联发科、高通等手机芯片,都需要台积电或三星代工生产,而目前用于制造这类高端芯片就需要用到极紫外(EUV)光刻机,而当下也仅有荷兰ASML一家可提供可供量产用的EUV光刻机。