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第八十六章 芯片的问题

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黄豪杰已经看过陆河县x射线激光器基地的建设进度。

从目前情况来看,由于技术相当成熟,工程预计在今年十一月份到十二月份可以竣工。

然后调整和初步实验两三个月,也就是说铁银常温超导体,预计在明年四月份可以小规模量产。

一旦拥有常温超导体,银河科技的芯片就必须上马了。

所以这一次张汝京离职,对于黄豪杰而言是一个机会。

他需要一个对于芯片行业了如指掌的人,来给银河科技的芯片公司掌舵。

而张汝京就非常合适,对方对于芯片行业的工厂建设非常拿手,而这正是黄豪杰需要的。

加上对方人品还可以,黄豪杰决定和对方接触一下,看看是否可以将张汝京拉到银河科技来。

不过由于超导量子芯片的资料完整度非常低,截止目前不过是8%左右。

黄豪杰已经决定,先生产超导电子芯片。

事实上超导量子芯片和电子芯片的工艺大同小异。

自从20世纪后半叶计算机技术大行其道,人类进入信息时代。

随着计算机芯片的集成度越来越高,元件越做越小,集成电路技术现在正逼近其极限,而摩尔定律也即将失效,电子芯片的性能已经差不多到极限。

而且尽管计算机的运行速度与日俱增,但是有一些难题是计算机根本无法解决的,例如大数的因式分解,理论上只要一个数足够大,这个难题够目前最快的计算机忙几亿年的。

所以新的计算机,就必须提上日程了。

目前未来计算机的路线上,主要要三条路,分别是:量子计算机、光子计算机、生物计算机。

量子计算机,也分非常多分支,而超导量子计算机是目前最有前途的,其他还有光量子、离子阱、超导电路、金刚石色心和半导体量子点都是有希望用来做量子比特,也就是量子计算机。

光子计算机,同样是有非常大的潜力,当然和量子计算机一样,材料是一个大问题,如何设计也是非常麻烦。

至于生物计算机,这东西又叫dna计算机或者分子计算机,外国人早就研发过了,运算速度也非同凡响,但是如何读取数据是一个巨大的问题。

而黄豪杰现在手上拥有常温超导体技术,他当然倾向于超导量子计算机。

另外那8%量子芯片技术资料,也不是完全用不到。

他发现其中有一种技术可以用在芯片工艺上面。

就说一下目前的电子计算机芯片工艺,芯片的制作过程和华国所处的水平(因为台岛和大陆现在处于分治状态,所以台岛的芯片技术不等同于华国)。

硅,这玩意儿需要氯化了再蒸馏,可以得到纯度很高的硅,切成片就是我们想要的硅片。

硅的评判指标就是纯度,你想想,如果硅里有一堆杂质,那电子就别想跑顺畅。

太阳能级高纯硅要求99.9999%,这玩意儿全世界超过一半是华国产的,早被玩成了白菜价。

芯片用的电子级高纯硅要求99.999999999%(别数了,11个9,又称为n11),几乎全赖进口

听说苏省的鑫华公司正在研发,计划初步实现年产0.5万吨,而华国一年进口15万吨。

高纯硅的传统霸主依然是汉斯wacker(瓦克化学)和美丽坚hemlock(汉姆洛克,美日合资),华国任重而道远。

接下来是晶圆,硅提纯时需要旋转,成品就是圆柱形的。所以切片后的硅片也是圆的,因此就叫“晶圆”。

切好之后,就要在晶圆上把成千上万的电路装起来的,干这活的就叫“晶圆厂”。

那么以目前人类的技术,怎样才能完成这种操作?用原子操纵术?或许平行时空的黄豪杰可以利用纳米机器人完成完成,至于现在还是想想就好。

晶圆加工的过程有点繁琐。

首先在晶圆上涂一层感光材料,这材料见光就融化,那光从哪里来?光刻机,可以用非常精准的光线,在感光材料上刻出图案,让底下的晶圆裸露出来。

然后,用等离子体这类东西冲刷,裸露的晶圆就会被刻出很多沟槽,这套设备就叫刻蚀机。

在沟槽里掺入磷元素,就得到了一堆n型半导体。

完成之后,清洗干净,重新涂上感光材料,用光刻机刻图,用刻蚀机刻沟槽,再撒上硼,就有了p型半导体。

实际过程更加繁琐,大致原理就是这么回事。有点像3d打印,把导线和其他器件一点点一层层装进去。

那么为啥不把芯片做的更大一点呢?这样不就可以安装更多电路了吗?性能不就赶上外国了嘛?

答案出奇简单:钱!一块300mm直径的晶圆,16nm工艺可以做出100块芯片,10nm工艺可以做出210块芯片,于是价格就便宜了一半,在市场上就能死死摁住竞争对手,赚了钱又可以做更多研发,差距就这么拉开了。

不过华国军用芯片基本实现了自给自足,因为兔子不计较钱嘛!可以把芯片做的大大的。

另外,越大的硅片遇到杂质的概率越大,所以芯片越大良品率越低。总的来说,大芯片的成本远远高于小芯片,不过对军兔来说,这都不叫事儿。

毕竟安全第一,花钱总比被人掐脖子强。

芯片良品率取决于晶圆厂整体水平,但加工精度完全取决于核心设备,就是前面提到的“光刻机”。

光刻机,尼德兰—阿斯麦公司(asml)横扫天下!不好意思,产量还不高,你们慢慢等着吧!无论是台基电、三鑫,还是英特尔,谁先买到阿斯麦的光刻机,谁就能率先具备7nm工艺。没办法,就是这么强大!

东瀛的尼康和佳能也做光刻机,但技术远不如阿斯麦,这几年被阿斯麦打得找不到北,只能在低端市场抢份额。

阿斯麦是唯一的高端光刻机生产商,每台售价至少1亿美金,2017年只生产了12台,2018年预计能产24台,这些都已经被台积电三星英特尔抢完了,2019年预测有40台,其中一台是给华芯国际。

既然这么重要,咱不能多出点钱吗?

第一:英特尔有阿斯麦15%的股份,台基电有5%,三鑫有3%,有些时候吧,钱不是万能的。第二,美丽坚整了个《瓦森纳协定》,敏感技术不能卖,华国、北高丽、波斯、利比雅均是被限制国家。

有意思的是,2009年上沪微电子的90纳米光刻机研制成功(核心部件进口),2010年美丽坚允许90nm以上设备销售给华国,后来华国开始攻关65nm光刻机,2015年美丽坚允许65nm以上设备销售给中国,中芯国际才有机会去捡漏一台高端机。

当然其中原因不言而喻,之所以放开限制,主要是为了打击华国企业,让华国企业无法获得利润,从而陷入恶性循环。

不过咱也不用气馁,咱随便一家房地产公司,销售额轻松秒杀阿斯麦。

重要性仅次于光刻机的刻蚀机,华国的状况要好很多,16nm刻蚀机已经量产运行,7-10nm刻蚀机也在路上了,所以美丽坚很贴心的解除了对华国刻蚀机的封锁。

在晶圆上注入硼磷等元素要用到“离子注入机”,今年国内好像要第一台国产商用机,水平不知道。

离子注入机70%的市场份额是美丽坚应用材料公司的。

涂感光材料得用“涂胶显影机”,东瀛东京电子公司拿走了90%的市场份额。

即便是光刻胶这些辅助材料,也几乎被东瀛信越、美丽坚陶氏等垄断。

芯片做好后,得从晶圆上切下来,接上导线,装上外壳,顺便还得测试,这就叫封测。

封测是台岛的天下,排名世界第一的日月光,后面还跟着一堆实力不俗的小弟:矽品、力成、南茂、欣邦、京元电子。

华国的三大封测巨头,长电科技、华天科技、通富微电,混的都还不错,毕竟只是芯片产业的末端,技术含量不高。

硅原料、芯片设计、晶圆加工、封测,以及相关的半导体设备,绝大部分领域华国还是处于“任重而道远”的状态。

那这种懵逼状态还得持续多久呢?根据“烧钱烧时间”理论,掐指算算,大约是2030年吧!

华国国院印发的《集成电路产业发展纲要》明确提出,2030年集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,产业实现跨越式发展。

当前,华国芯片的总体水平差不多处在刚刚实现零突破的阶段,虽然市场份额微乎其微,但每个领域都在跟进。

任重而道远啊!

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