台积电优势ღ✿,半导体资源整合ღ✿,财经新闻半导体是导电性介于导体和绝缘体中间的一类物质ღ✿。与导体和绝缘体相比ღ✿,半导体材料的发现是最晚的ღ✿,直到 20 世纪30 年代ღ✿,当材料的提纯技术改进以后ღ✿,半导体的存在才真正被学术界认可ღ✿。
半导体主要由四个组成部分组成ღ✿:集成电路ღ✿、光电器件ღ✿、分立器件ღ✿、传感器ღ✿,由于集成电路又占了器件 80% 以上的份额ღ✿,因此通常将半导体和集成电路等价ღ✿。
集成电路按照产品种类又主要分为四大类ღ✿:微处理器ღ✿,存储器ღ✿,逻辑器件ღ✿,模拟器件ღ✿。通常我们统称他们为芯片ღ✿。
严格意义上讲ღ✿,晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件ღ✿,包括各种半导体材料制成的二极管ღ✿、三极管ღ✿、场效应管偏爱至上ღ✿、可控硅等ღ✿。晶体管有时多指晶体三极管ღ✿。
晶体管的发明ღ✿,最早可以追溯到 1929 年ღ✿,当时工程师利莲费尔德就已经取得一种晶体管的专利ღ✿。但是ღ✿,限于当时的技术水平ღ✿,制造晶体管的材料达不到足够的纯度ღ✿,而使其无法制造出来ღ✿。
1947 年 12 月ballbet贝博体育app下载ღ✿,美国贝尔实验室的肖克利ღ✿、巴丁和布拉顿组成的研究小组ღ✿,研制出一种点接触型的锗晶体管ღ✿。
1956 年ღ✿,肖克利ღ✿、巴丁ღ✿、布拉顿三人ღ✿,因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖ღ✿。肖克利也被誉为晶体管之父ღ✿。
我们知道对于数字电路来讲ღ✿,逻辑是其精髓所在ღ✿,所有的功能归根结底ღ✿,都可以说是逻辑功能ღ✿。而逻辑的基本构成元素是逻辑 0 和逻辑 1ღ✿。
而晶体管恰好具备这种功能--通过电信号来控制自身开合ღ✿,以开关的断开和闭合来代表 0 和 1ღ✿。
前面有提到过ღ✿,被誉为「晶体管之父」的肖克利ღ✿,出生于伦敦ღ✿,三岁时随父母漂洋过海来到加州ღ✿。受父母对他科学思想的灌输ღ✿,考入 MITღ✿,随后获得固体物理学博士ღ✿,留校任教ღ✿。
后来ღ✿,被位于新泽西州的贝尔实验室副主任凯利来麻省「挖墙角」ღ✿,将肖克利挖走了ღ✿。当晶体管发明成功后ღ✿,肖克利并不满足ღ✿,他依然进行着不断地尝试ღ✿,希望发明性能更好的晶体管ღ✿,并将其商品化ღ✿。
与此同时ღ✿,高纯硅的工业提炼技术已成熟ღ✿,用硅晶片生产的晶体管收音机也问世ღ✿。在贝尔实验室工作的肖克利坐不住了ღ✿,他看到了未来的商机ღ✿,而现在只能看着贝尔实验室拿他的发明赚钱ღ✿,并且晶体管的性能不稳定有损个人声誉ღ✿。
1955 年ღ✿,肖克利回到了自己的家乡圣克拉拉(Santa Clara)谷ღ✿,并得到了贝克曼的支持ღ✿,创办了自己的公司ღ✿。
圣克拉拉位于旧金山湾区南部ღ✿,地理位置优越环境优美ღ✿,气候清新宜人ღ✿,交通便利ღ✿。从此ღ✿,这一片狭长的山谷举世闻名ღ✿。
肖克利在创办了自己的公司后ღ✿,依靠自身的威望ღ✿,很快招到了一批学识渊博ღ✿,技术过硬的人才ღ✿。此时ღ✿,我们仿佛看到一家半导体商业巨头正要崛起ღ✿,屹立于世界之巅ღ✿,但是ღ✿,总有意外发生ღ✿。
肖克利虽然是一个聪明绝顶的天才ღ✿,但却不是一个好的管理者ballbet贝博体育app下载ღ✿。在公司发展方向上ballbet贝博体育app下载ღ✿,几乎由他一人掌控ღ✿,专横独裁ღ✿,而且他不知道自身的缺陷ღ✿,也不接受同事的合理化建议ღ✿,最终导致公司在很长一段时间里都没有产品做出来ღ✿。
在同事关系上ღ✿,他忽略了最重要的两点 -- 尊重与信任ღ✿,肖克利通过各种办法ღ✿,牢牢的将技术专利掌握在自己的手中ღ✿,这种自私自利的管理方式ღ✿,终将会让公司走向没落ღ✿。
1957 年 9 月 18 日ღ✿,以诺伊斯为首的八位年轻人愤然提出离职ღ✿,肖克利得知后勃然大怒ღ✿,骂其曰「八叛逆」(Traitorous Eight)ღ✿。
很快ღ✿,这八个人就拿到了一笔风险投资ღ✿,投资人是具有远见卓识的谢尔曼·菲尔柴尔德ღ✿,成立了仙童半导体(Fairchild)ღ✿,公司是以投资人命名偏爱至上ღ✿。
公司由谢尔曼·菲尔柴尔德控股ღ✿,管理人为诺伊斯ღ✿。在新型的管理模式下ღ✿,仙童半导体快速发展ღ✿,不到半年的时间里就已经开始盈利ღ✿。
与此同时ღ✿,仙童的两项发名专利ღ✿,更使其立于世界的半导体之ღ✿:一ღ✿,是平面工艺ღ✿,是一种制造半导体电路的工艺方法ღ✿,发明人为约翰·霍尔尼(Jean Hoerni)ღ✿。
顾名思义ღ✿,集成电路就是用一定的工艺ღ✿,把一个电路中所需的晶体管ღ✿、电阻ღ✿、电容和电感等元件及布线互连一起ღ✿,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上ღ✿。
1958 - 1959 年ღ✿,来自仙童的罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)发明了硅集成电路ღ✿。事实上ღ✿,在早些时候ღ✿,来自德州仪器的杰克·基尔比(Jack Kilby)发明了锗集成电路ღ✿。由于两人在同一年独立且不知情的情况下分别发明了集成电路ღ✿,所以两人共享集成电路发明者的荣誉ღ✿。
现在ღ✿,在我们眼里看来ღ✿,把多个电路集成到一起而减少面积是个自然而然的事情ღ✿,然后这个简单的想法ღ✿,却改变了我们的世界ღ✿。很多伟大的发明ღ✿,往往源自一个很简单的想法ღ✿。也许ღ✿,即使没有这两位ღ✿,依然有人会想到这个点子ღ✿,但是历史只会记住最先吃螃蟹的人ღ✿。
此时的仙童半导体公司风光无限ღ✿,而半导体行业在那时宛若一个巨大的金矿ღ✿,任凭仙童肆意挖掘ღ✿。而仙童的股权大部分都在投资人谢尔曼·菲尔柴尔德的手里ღ✿,与此同时ღ✿,仙童半导体公司的利润被不断转移到东海岸ღ✿,去支持 Fairchild 摄影器材公司ღ✿,此时仙童的员工开始坐不住了ღ✿,开始了新一轮的离职创业潮ღ✿。
1968 年ღ✿,诺依斯(N. Noyce)和摩尔(R.Moore)从仙童离职后创办了我们所熟知的英特尔(Intel)ღ✿,这里的摩尔就是我们所熟知的摩尔定律的提出者ღ✿。摩尔定律ღ✿:集成电路芯片上所集成的晶体管数目ღ✿,每隔 18 个月就翻一倍ღ✿。
1969 年ღ✿,杰里·桑德斯(J. Sanders)当时在仙童担任销售部的主任ღ✿,带着 7 位仙童员工创办 AMDballbet贝博体育app下载ღ✿。
还有许多我们所熟知的公司ღ✿,比如美国国家半导体(现已被 TI 收购)ღ✿,Altera(现已被英特尔收购)等的创始人都出自仙童半导体公司ღ✿。
正如江湖流传的苹果公司乔布斯形象比喻的那样ღ✿:「仙童半导体公司就像个成熟了的蒲公英ღ✿,你一吹它ღ✿,这种创业精神的种子就随风四处飘扬了ღ✿。」
1971 年ღ✿,英特尔推出了它的第一款处理器ღ✿:4004ღ✿,这是一款 4 位的处理器ღ✿,仅包含 2300 个晶体管ღ✿,现在来看ღ✿,这款处理器简直就是个小弱ღ✿,但它的诞生意义重大ღ✿,实现了从 0 到 1 的突破ღ✿。
1993 年奔腾处理器横空出世ღ✿,2005 年酷睿走进大众的视野ღ✿,酷睿 i3ღ✿、i5ღ✿、i7成为 PC 的主流ღ✿。
英特尔ღ✿,AMD 主要做 PCღ✿,服务器的芯片ღ✿。对于现在炙手可热的智能手机ღ✿,处理器的竞争则更为激烈ღ✿。苹果ღ✿、三星ღ✿、高通一直占领着高端机的市场ღ✿,国内近几年半导体业强势崛起ღ✿,海思偏爱至上ღ✿,展讯可谓国内的代表ღ✿。
纵观过去的半个世纪ღ✿,半导体的迅猛发展为我们的科技爆炸提供了基础ღ✿。当 10 nm 的芯片已经商用ღ✿,7nmღ✿、5nm 制程已经接近极限的情况下ღ✿,摩尔定律似乎已经开始走向终点ღ✿,半导体下一个转折点在哪里ღ✿,我们还不能确定ღ✿,但目前量子技术的发展似乎给我们指明了方向ღ✿。
随着量子通信ღ✿,量子纠缠等新鲜词语开始出现在我们的视野中ღ✿,量子芯片也横空出世ღ✿,与传统芯片用 0 和 1 进行运算处理不同ღ✿,量子芯片具备多个量子位ღ✿,而不是再只有 0 和 1 两种逻辑状态ღ✿,这样使得芯片的运算能力成指数增长ღ✿,从而突破摩尔定律的限制ღ✿。
回顾半导体发展的辉煌历史偏爱至上ღ✿,也在一定程度上代表了人类的文明史ღ✿。如果说机械的发展解放了人类的劳动力ღ✿,那么半导体的发展则解放了人类的计算力ღ✿。而且半导体的发展势头绝不会就此停歇ღ✿,必将随着科技的发展大放异彩ღ✿,对我们每个人来讲ღ✿,未来的半导体ღ✿,未来的世界ღ✿,值得我们期待ღ✿。
中国集成电路行业共分芯片封装ღ✿、设计ღ✿、制造三部分ღ✿,总体呈现高速增长状态ღ✿。2004 年至 2017 年ღ✿,年均增长率接近 20%ღ✿。2010 至 2017 年间ღ✿,年均复合增长率达 20.82%ღ✿,同期全球仅为 3% - 5%ღ✿。
但是另一方面ღ✿,中国集成电路制造工艺落后国际同行两代ღ✿,预计现在中国可完成 14 nm 级产品制造ღ✿,同期国外可完成 7 nm 级产品制造ღ✿。
高端芯片产能严重不足ღ✿,50% 的芯片依赖进口ღ✿,同时中国的产能和需求之间结构失配ღ✿,实际能够生产的产品ღ✿,与市场需求不匹配ballbet贝博体育app下载ღ✿,长期的代工模式导致设计能力和制造能力失配ღ✿、核心技术缺失ღ✿。
投资混乱ღ✿、研发投入和人才不足等问题ღ✿,导致中国集成电路产业目前总体还处于「核心技术受制于人ღ✿、产品处于中低端」的状态ღ✿,并且在很长的一段时间内无法根本改变ღ✿。
再具体一点的ღ✿,数字电路部分的芯片设计我们还可以赶上来ღ✿,但是在模拟电路部分ღ✿,我们的晶振ღ✿、AD 采集卡等产品的精度还不够高ღ✿,积累得还不够ღ✿,核心技术还没有把握到手里ღ✿。
有三大主要关键技术或者说流程上有三大节点ღ✿,「EDAღ✿、芯片设计ღ✿、芯片制造」ღ✿,最后才是封装测试ღ✿。
这三个关键节点ღ✿,缺一不可并且每一个环节都是被卡脖子的对象ღ✿,我们先看一下三个领域里的公司分布ღ✿。
EDA(Electronics Design Automation)ღ✿,是集成电路产业的基础ღ✿,处于芯片产业链上游的子行业ღ✿。它就相当于设计房子时所用到的 CAD 软件ღ✿,有了 EDA 才能对芯片进行设计ballbet贝博体育app下载ღ✿,举个例子偏爱至上ღ✿,如果你想写字 EDA 就如同一支笔ღ✿。
在2020年Q1的全球半导体 TOP10 榜单出现了两个「新面孔」ღ✿,分别是华为海思(HiSilicon)和英伟达(Nvidia)ღ✿。但是海思 90% 以上销售额都来自母公司华为的内部采购ღ✿,应用到了自家的产品上ღ✿。
而麒麟 9000 系列处理器和高通骁龙 865 比起来也不遑多让ღ✿。当然ღ✿,台积电无法为海思代工对其打击巨大ღ✿。
紫光展锐是我国集成电路设计产业的龙头企业ღ✿,最近公司进军 5G 和 AI 领域ღ✿,拥有超过超过 3700 个专利ღ✿,每年出货芯片量超 15 亿颗ღ✿。目前看起来展锐紧跟时代方向ღ✿,但成为巨头还有很长的一段路要走ღ✿。
中兴微电子在全球设有多个研发机构ღ✿,研发人员超过 2000 人ღ✿。经过十多年的发展ღ✿,中兴微电子掌握了国际一流的 IC 设计与验证技术ღ✿,拥有先进的 EDA 设计平台ღ✿、COT 设计服务ღ✿、开发流程和规范ღ✿。
目前中兴微电子已申请的芯片专利超过 4000 件ღ✿,其中 PCT 国际专利超过 1800 件ღ✿,5G 芯片专利超过 200 件ღ✿。
联发科总部位于台湾ღ✿,在上海北京苏州等多地有分公司ღ✿,主要产品包含手机CPUღ✿,无线通信以及多媒体等芯片ღ✿。因为其CPU主打中低端市场ღ✿,基本用在2000元以下的手机上ღ✿。
平头哥是阿里巴巴收购中天微后成立的半导体公司ღ✿,2019年7月25日ღ✿,发布了第一个成果ballbet贝博体育app下载ღ✿,基于RISC-V的处理器 IP 核玄铁 910ღ✿,其可用于设计制造高性能端上芯片ღ✿,应用于 5Gღ✿、人工智能以及自动驾驶等领域ღ✿。
其余行业内比较优秀的公司还有ღ✿,华大半导体ღ✿,豪威科技ღ✿,比特大陆ღ✿,澜起科技ღ✿,长江存储ღ✿,大唐微电子ღ✿,海康威视等ღ✿,都发展的不错ღ✿。
SMIC 第一代 14 nm FinFET 技术取得了突破性进展ღ✿,并于 2019 年第四季度进入量产ღ✿,代表了中国大陆自主研发集成电路的最先进水平ღ✿。当然和第一梯队的台积电ღ✿,三星和 Intel 有一定的差距ღ✿,但是 14nm 也足够优秀了ღ✿。
所以从以上分析来看ღ✿,芯片的几大环节ღ✿,EDA - 芯片设计 - 芯片制造ღ✿,到封测与国际水平对比ღ✿,差距最小的是封测ღ✿,其次是设计ღ✿。
差距最大的是芯片制造和 EDAღ✿,目前三星ღ✿、台积电商用芯片 7nm 已经投入使用ღ✿, 5 nm 正在路上ღ✿。而 EDA 也基本被 Synopsysღ✿,Cadenceღ✿,Mentor 三家垄断ღ✿。
对于华为而言ღ✿,只是拥有了设计能力ღ✿,这也是被卡脖子的原因ღ✿,简单理解就是ღ✿,华为目前拥有世界顶级的芯片设计能力ღ✿,但没法生产ღ✿,就像建筑师拥有一套非常厉害的设计图纸ღ✿,但没办法盖房子一样偏爱至上ღ✿。