成电路是一种芯片,我们天天都在用,比如说家庭当中用到的集成电路有三百块之多.我们在自己家里修一些电器的时候,你可以看见有很多黑黑的方块,这些黑黑的方块是什么？就是我们说的集成电路和芯片.

这里面有大量的集成电路的基本元件,叫晶体管,可能有几十亿支甚至上百亿支.晶体管的原理非常简单,但是真正要把这样的晶体管发明出来,人类还是经过了非常长时间的探索.注意,晶体管与石英晶体不同,这是两种不一样的电子元件,不要搞混了.下面亿金晶振厂家分享透过重量级专家魏少军了解国内芯片产业发展以及面临的技术挑战.

1947年在美国贝尔实验室,有三位科学家就发明了后来我们称之为晶体管的这种新的元器件,这三位科学家一个叫肖克利,一个叫巴丁,还有一个叫布莱坦,这三位科学家在1956年获得了诺贝尔物理学奖.

这个晶体管发明以后,我们看到它比起我们所熟知的电子管要小了很多,比一个黄豆还小,甚至像一个芝麻粒一样,可靠性非常高,而且它反应速度很快.在1954年,美国贝尔实验室用800支晶体管组建了世界上第一台晶体管的计算机,这台计算机是给B—52重型轰炸机用的,它耗电量只有100瓦,最重要它的运算速度非常快,达到每秒钟100万次.

晶体管非常好,但是大家还在想,我是不是能把晶体管做得更小？为什么呢？你用这么多晶体管,它还是有焊点,焊点会虚焊,有了虚焊以后可靠性变差,那么我们是不是可以找到可靠性更好的东西呢？所以后面我们就出现了集成电路,也就是今天我们要讲的芯片.

1958年9月12日,由当时在美国德州仪器公司的一个青年工程师,他叫杰克·基尔比,发明了集成电路的理论模型.1959年,当时在仙童公司工作的一个叫鲍勃·诺伊斯的人,也是后来英特尔公司创始人,他就发明了今天我们都在用的集成电路的制造方法——掩膜版曝光刻蚀技术.所以我们今天讲来讲去,其实我们用的技术是六十年前发明的技术,只是我们今天不断地在规模上、精度上变小而已,这两位科学家发明的集成电路对人类的影响是非常巨大的.

不管是晶振晶体,还是集成电路和芯片的进步,不断地从原来的政府应用到民间的应用,比如我们从军事应用到一般的民用,而且从一般的、常规的市场商业应用换成老百姓家里.芯片领域有一个著名的摩尔定律.其大致内容为：当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升40%.半个多世纪以来,芯片制造工艺水平的演进不断验证着这一定律,持续推进的速度不断带动信息技术的飞速发展.

今天的芯片技术到底有多神奇？它不断地在微缩,不断地在缩小.缩小到什么程度呢？我们现在已经做到了7纳米,估计明年、后年就到了5纳米.大家一定会问一个问题,如果按照我们现在的走法,走到5纳米,再往下走到3纳米,能不能再走下去呢？我们认为可能某一种特定技术走到一定的时候,它就会停下来,但是并不代表着新技术不会出现.前两年德国科学家就发明了一种称其为分子级晶体管的新的器件.未来的发展,可能我们的手机会变得越来越小,小到了我们今天不可想象的地步.当然这个小不是说体积变小,是手机芯片的尺寸变小,功能变得越来越大.

但是任何技术都有它的极限,不可能没有极限,那从芯片角度来说它有哪几个极限呢？一个就是物理的极限,它尺寸太小了,其实还有功耗的极限.就像SMD晶振在1210mm几年之后才研发出目前世界上最小尺寸的1008贴片晶振.

第二个就是工艺的难度非常非常大.集成电路制造过程当中,它的掩膜的层数实际上在不断地变化,从65纳米的40层,到7纳米的时候,到了85层.这么多层,每层跑一天的话,要80几天才能跑完,对吧？所以我们现在芯片的制造要花费很长很长的时间,都不是短期内能做成的,万一有一个闪失,这个芯片可能就报废掉了,所以它的工艺复杂程度非常得高.

第三个我们看到就是它的设计复杂度很高.那么正是因为有如此多的晶体管放在一颗芯片上,它的通用性变得越来越差,所以出现了所谓叫“高端通用芯片”,要去寻找更通用的解决方案,那就把软件引进来.

芯片技术的不断突破带动芯片产业持续发展.2018年,全球芯片市场的产值高达4688亿美元,我国不仅是全球芯片最重要的消费市场之一,同时也正在竭尽全力,向全球芯片产业的第一梯队进发.

我国芯片产业发展面临哪些问题？

（1）国内芯片产业与需求差距大

其实芯片产业面临的挑战是非常多的,它是个庞大的系统工程.我们还是从产品的角度去看,应该说我们现在的产品结构与我们的需求之间,还是出现了一些失配的现象.

（2）人才不足

我们的芯片要发展它的设计业,芯片设计是一种高科技,人才就成为一个重要的制约因素.

碰到的瓶颈在哪儿呢？不仅质量难以满足需求,现在连数量都难以满足需求,最直接的效果就是,我们现在整个半导体产业在互相地挖人.

（3）芯片产业链要力争上游

我国芯片产业发展还面临资源的错配.

目前,我们的芯片制造业超过50%的客户是海外的客户,我们的封测大概也有将近一半客户是海外的客户,我们是给别人加工.那我们的设计业是最需要资源的,又满世界去找资源,找加工的资源,原因是我们制造业和封测业的技术水平,跟我们所需求的还有距离.

（4）发展滞后,投入不够

我国芯片产业发展的制造能力和设计需求之间失配.我们的制造业要花很多的钱,而且发展也很快,但是还是慢.除了我们不够快之外,还有一个要命的,就是我们产能不够.

芯片的发展它有它的客观规律,既没有像大家想象的那么好,也没有像大家想象那么坏,当然我们现在还不能满足需求,但是只要坚持不懈走下去,我们的发展就一定可以走到我们所希望的那个水平上去.除了芯片我相信国内晶振行业也是如此,会不断发展进步,长期坚持达到我们想要的效果.