日前,展訊通信(天津)有限公司的工作人員展示研發(fā)成功的28納米智能手機(jī)核心芯片。
我國芯片市場銷售規(guī)模達(dá)數(shù)千億元,基本由國外公司壟斷。有關(guān)部門也曾力推漢卡、龍芯等自主創(chuàng)新的芯片,效果卻不佳——
據(jù)工信部下屬科研機(jī)構(gòu)統(tǒng)計,2013年中國集成電路市場銷售規(guī)模達(dá)9166.3億元。但令人遺憾的是,如此龐大的市場,卻由國外公司壟斷,不但絕大部分利潤由國外公司掙取,還對我國國家安全帶來威脅。
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站在保障國家信息安全、支撐信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度,有關(guān)部門也曾力推漢卡、龍芯等自主創(chuàng)新的芯片,但結(jié)果卻不盡如人意。國內(nèi)一家知名的電腦企業(yè),曾用過自主研發(fā)生產(chǎn)的芯片,結(jié)果卻是“接到的投訴電話和訂單電話一樣多”。那么,從技術(shù)層面講,中國“芯”片到底卡在哪兒?
國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)整體落后
“整個芯片產(chǎn)業(yè)涉及集成電路設(shè)計、半導(dǎo)體制造、封裝檢測以及軟件開發(fā)等多個環(huán)節(jié)。目前,在所有環(huán)節(jié)上,我國內(nèi)地都落后于世界最好水平一至二代。”教育部“長江學(xué)者”、華中科技大學(xué)武漢光電國家實驗室繆向水教授說,“這個現(xiàn)實我們必須正視?!?/p>
繆向水介紹,以半導(dǎo)體制造領(lǐng)域為例,英特爾22納米晶圓廠早在2012年就已投產(chǎn),并宣稱將于今年推出14納米制程工藝的新處理器;我國臺灣的臺積電已提供20納米制程服務(wù)。而在我國內(nèi)地,中芯國際在2013年底,剛成為唯一一家提供28納米工藝技術(shù)的芯片制造企業(yè)。
據(jù)中國報告大廳發(fā)布的《2013-2020年中國芯片設(shè)計市場深度調(diào)查及投資規(guī)劃預(yù)測報告》了解,在高端芯片設(shè)計方面,國內(nèi)雖有海思、展訊等后起之秀奮起直追,但依然無法抗衡高通公司等國外企業(yè)。目前我國還無法自主生產(chǎn)芯片制造中的核心裝備——高端光刻機(jī),核心技術(shù)基本被荷蘭公司ASML壟斷。
繆向水指出,政府大力扶持的自主創(chuàng)新的芯片產(chǎn)品問題很多。比如漢卡,作為早期計算機(jī)中避免在處理漢字時占用過多內(nèi)存而設(shè)計出來的擴(kuò)展卡,隨著計算機(jī)的發(fā)展,現(xiàn)已退出舞臺。而龍芯,雖然是我國較為成熟的一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片,但它和目前主流的英特爾和AMD的CPU相比,由于存在兼容性不佳的問題,還不能在主流PC市場上競爭。
關(guān)鍵技術(shù)不僅僅在于芯片設(shè)計能力
小小芯片,方寸之間,自主研發(fā)到底難在哪兒?
繆向水說:“芯片的研發(fā)難點在于實現(xiàn)功能應(yīng)用的同時,保證較高的性能,如低功耗、高速度、高密度、高可靠性等。需要突破的關(guān)鍵技術(shù),也不僅僅是芯片設(shè)計能力,還需要制程工藝水平的提升,以及關(guān)鍵材料和設(shè)備研發(fā)的進(jìn)步等?!?/p>
以手機(jī)CPU芯片為例,一款完全獨立自主的芯片開發(fā)和應(yīng)用,涉及芯片產(chǎn)業(yè)的每一個環(huán)節(jié),包括集成電路設(shè)計、半導(dǎo)體制造、封裝檢測以及軟件開發(fā)等,國內(nèi)公司在高端芯片上,和高通等國外公司在芯片面積控制、功耗控制、處理速度等指標(biāo)上,都有較大的差距。
如果要研發(fā)完全自主知識產(chǎn)權(quán)芯片,需要避開國外公司擁有知識產(chǎn)權(quán)的集成電路模塊,在短時間內(nèi)完成創(chuàng)新的復(fù)雜設(shè)計,難度極大。我國的芯片產(chǎn)業(yè)本來就起步晚、投資較少,這幾乎是“不可能完成的任務(wù)”。
“中國企業(yè)在芯片產(chǎn)業(yè)方面的投資,相對于三星、英特爾等巨頭每年的上百億美元投資而言,資金依然缺乏;另外,中國芯片產(chǎn)業(yè)缺乏真正高端的技術(shù)和管理人才。在更多領(lǐng)域,我國企業(yè)還需要長久的持續(xù)投入和積累,IC設(shè)計、制造工藝、封裝等技術(shù)環(huán)節(jié)缺一不可?!笨娤蛩硎?。
瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展前沿“彎道超越”
繆向水介紹,雖然在芯片整體產(chǎn)業(yè)方面,我國技術(shù)相對落后,但芯片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)更新?lián)Q代速度快,我國企業(yè)可以在某些領(lǐng)域重點突破,使得部分芯片產(chǎn)品達(dá)到國際領(lǐng)先,以提升整個產(chǎn)業(yè)在國際上的話語權(quán)。比如集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù),代更迭速度很快,可以瞄準(zhǔn)發(fā)展前沿,后來居上;比如在4G通信芯片領(lǐng)域,雖然高通、Marvell公司依然占據(jù)大部分份額,但是海思、展訊以及聯(lián)芯等大陸企業(yè)已經(jīng)發(fā)起挑戰(zhàn)。海思近期發(fā)布的一款全球首款八核LTE Advanced芯片麒麟920,在LTE通信芯片上已經(jīng)實現(xiàn)超越。
一些高校和科研機(jī)構(gòu),也嘗試在芯片的前沿技術(shù)上發(fā)力。以華中科技大學(xué)武漢光電國家實驗室為例,2010年和2011年,該實驗室已分別研制成功具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的256kb相變存儲器測試芯片和1Mb相變存儲器功能芯片,最快寫速度達(dá)到0.2納秒,比國際同類產(chǎn)品更快,并開發(fā)了與CMOS工藝兼容的工藝和外圍讀寫控制電路。近幾年來,華中科技大學(xué)聚焦于新型存儲器件—憶阻器的研發(fā),形成了硫系化合物憶阻器材料及其類腦存儲功能研究的特色。此外,武漢光電國家實驗室還成功開發(fā)出大功率LED芯片,并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。