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集成电路的发展与对我国的重要性

发布日期:2024-04-30 09:48:42         浏览数:   

  把沙子变成黄金,拿捏了整个世界。

集成电路的发展与对我国的重要性(图1)

  无论是美国2018年打压中兴,还是2019年限制华为,都是因为他们掌握了这项将沙子变为黄金的技术,所以他们才敢这么肆无忌惮的打压中国企业。

  这项技术技术就是芯片制造。

集成电路的发展与对我国的重要性(图2)

  如果要评选世界上近一百年来最伟大的工业品,那必须是芯片。而芯片的核心就是集成电路,把几亿甚至几十亿个电阻电容电感集成到一个硅片上,形成集成电路,而将集成电路封装起来就是芯片了。比如最常见的CPU。

  为什么说它是沙子变黄金呢,因为它的原材料就是沙子,而制成的芯片却比黄金还贵。要知道中国每年光进口半导体芯片就要花费几万亿人民币,比进口石油都花的多。

  那芯片是怎么制造出来的呢。从沙子到芯片最少经过八个步骤:晶圆加工-氧化-光刻-刻蚀-薄膜沉积-互联-测试-封装。

集成电路的发展与对我国的重要性(图3)

  沙子的主要成分是二氧化硅,通过氧化还原反应,将沙子中的氧去掉,提出出单质硅。晶圆就是一块有定尺寸的硅片,比如8英寸,6英寸,4英寸等。

  美国在1949年提取出单质硅。

  1958年,英特尔公司创始人及其伙伴发明了集成电路。刚开始用的是锗,但是锗不耐高温还容易漏电,后来发现硅更稳定,就开始用硅作为集成电路的基底材料。

  直到现在,集成电路的器件数目越来越多,尺寸却越来越小,一个小小的芯片里集成几十亿个器件,可想而知这些器件有多小。

集成电路的发展与对我国的重要性(图4)

  美国作为集成电路的领导者,在半导体行业占据绝对领先的地位。即使上世纪80年代一度被日本超越,也是很快采取措施,夺回领先地位,不过在美国和日本斗争的过程中,韩国鱼翁得利,很快追了上来。与此同时欧洲也在飞速发展,特别是光刻机技术,在全球独占鳌头。以美国为首,日本和韩国三家占据了全球大部分市场。

  而中国在1959年也取出了单质硅。可惜在那之后,中国并没有持续发展集成电路,硅晶体也仅用于军事,并没有实现商用。直到上世纪90年代,政府政策才开始向半导体行业倾斜,出现大量半导体企业,中国半导体行业正式进入飞速发展时期。

集成电路的发展与对我国的重要性(图5)

  中国起了个大早干了个晚集,集成电路的制造技术落后于美日韩,核心就在于中国制造不出来高精度光刻机。之前说过,一块硅片上集成几十亿个器件,器件的尺寸就要尽可能小,目前最高精度的光刻机是ASML的EVU系列,最新给英特尔交付的最小尺寸可达2nm,而中国目前的光刻机水平在28nm,这个差距不是倍数的关系,而是指数的关系。

集成电路的发展与对我国的重要性(图6)

  所以在2018年美国将中兴作为实体限制企业时,缺少芯片的中兴元气大伤,2019年华为被限制也是同样陷入困境,幸好海思设计芯片,台积电加工,让华为浴火重生,现在和国产企业中芯国际合作,能够实现芯片自给自足。

  所有的电子产品都需要芯片,它是产品的大脑,它的集成度越高,功能越强大,并且产品的尺寸也可以做的越小。掌握它,就有了点沙成金的本事。


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