中國芯片技術(shù)的“瓶頸”是中國在芯片技術(shù)領(lǐng)域沒有核心技術(shù)和自主研發(fā)能力，沒有主導(dǎo)芯片從材料、設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制備的全套技術(shù)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)。

中國科學(xué)院院士、湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院院長彭練矛16日在湖南湘潭表示，針對中國半導(dǎo)體材料、制造工藝和芯片設(shè)計(jì)落后的狀況，碳基電子大有所為，其對國產(chǎn)芯片技術(shù)突圍具有重要價(jià)值和意義。

“沒有芯片技術(shù)，就沒有中國的現(xiàn)代化。實(shí)現(xiàn)由中國主導(dǎo)芯片技術(shù)的‘直道’超車，就是碳基電子的定位和使命?！迸砭毭硎?，碳基電子的終極使命就是在現(xiàn)有優(yōu)勢下?lián)P長避短，從材料開始，全面突破現(xiàn)有的主流半導(dǎo)體技術(shù)，研制出中國人完全自主可控的芯片技術(shù)，在主流芯片領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。

15日至17日，由湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院承辦的“碳基材料與信息器件研討會”在湘潭召開，北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、國防科技大學(xué)、中國科學(xué)院微電子研究所、電科集團(tuán)等中國高校、科研機(jī)構(gòu)以及企業(yè)的170余名代表參會。

彭練矛在會上作了題為“碳基電子的定位和使命”的主題報(bào)告。

和訊網(wǎng)－中科院院士彭練矛：碳基電子是國產(chǎn)芯片技術(shù)突圍利器

中國芯片發(fā)展現(xiàn)狀

1、發(fā)展很快，落后兩代，技術(shù)受限，產(chǎn)品低端

中國的芯片制造技術(shù)在快速發(fā)展，同時(shí)存在工藝落后、產(chǎn)能不足、人才緊缺等問題。

中國集成電路行業(yè)共分芯片封裝、設(shè)計(jì)、制造三部分，總體呈現(xiàn)高速增長狀態(tài)。2004年至2017年，年均增長率接近20%。2010至2017年間，年均復(fù)合增長率達(dá)2082%，同期全球僅為3%-5%。

但是另一方面，中國集成電路制造工藝落后國際同行兩代，預(yù)計(jì)于2019年1月，中國可完成14納米級產(chǎn)品制造，同期國外可完成7納米級產(chǎn)品制造；產(chǎn)能嚴(yán)重不足，50%的芯片依賴進(jìn)口；同時(shí)中國的產(chǎn)能和需求之間結(jié)構(gòu)失配，實(shí)際能夠生產(chǎn)的產(chǎn)品，與市場需求不匹配；長期的代工模式導(dǎo)致設(shè)計(jì)能力和制造能力失配、核心技術(shù)缺失；投資混亂、研發(fā)投入和人才不足等問題，導(dǎo)致中國集成電路產(chǎn)業(yè)目前總體還處于“核心技術(shù)受制于人、產(chǎn)品處于中低端”的狀態(tài)，并且在很長的一段時(shí)間內(nèi)無法根本改變。

再具體一點(diǎn)的，數(shù)字電路部分的芯片設(shè)計(jì)我們還可以抄一抄、趕上來，但是在模擬電路部分，我們的晶振、AD采集卡等產(chǎn)品的精度還不夠高，積累得還不夠，核心技術(shù)還沒有把握到手里。

2、在手機(jī)、礦機(jī)領(lǐng)域，“中國芯”已占有一席之地

雖然中國的芯片產(chǎn)業(yè)整體上還比較落后，但是這并不妨礙我們在一些具體的應(yīng)用場景中造出自己的芯片。

舉兩個(gè)例子，一個(gè)是手機(jī)芯片、一個(gè)是新興的區(qū)塊鏈技術(shù)中的底層——“挖礦”用的計(jì)算芯片。

在移動互聯(lián)網(wǎng)的大潮中，中國企業(yè)早早介入了手機(jī)芯片的研發(fā)之中，在手機(jī)這個(gè)應(yīng)用場景中占有了自己的地位。

在區(qū)塊鏈技術(shù)火爆的今天，礦機(jī)專用的芯片基本上已經(jīng)被中國的產(chǎn)品所壟斷。挖礦用的芯片起初只是普通電腦的CPU，后來是GPU、FPGA芯片，再后來中國的創(chuàng)業(yè)者通過把其中不必要的部件都減掉，造出來專門用來挖礦的芯片，把算力和能耗發(fā)揮到極致，再加上中國強(qiáng)大的基礎(chǔ)制造體系，一舉壟斷了這個(gè)新興的市場。

在傳統(tǒng)芯片領(lǐng)域已經(jīng)被巨頭壟斷的當(dāng)今，一些面向?qū)ｉT的應(yīng)用領(lǐng)域的芯片是中國未來實(shí)現(xiàn)彎道超車的重點(diǎn)，除了上面提到的手機(jī)芯片、礦機(jī)芯片，還有專門用于人工智能計(jì)算的AI芯片等等。

3、物聯(lián)網(wǎng)下的三維“芯片”具有維度碾壓上的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的芯片更多的是在硅片上畫二維的電路，而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，萬物互聯(lián)對傳感器技術(shù)提出了巨大的需求，一種在硅片上雕出來三維機(jī)械結(jié)構(gòu)的新技術(shù)“MEMS”（微機(jī)電系統(tǒng)）逐漸走入了人們的視野。

MEMS的加速度計(jì)

相比于傳統(tǒng)的傳感器，MEMS傳感器具有維度碾壓上的優(yōu)勢，利用MEMS技術(shù)造的陀螺儀、麥克風(fēng)、壓力計(jì)等傳感器用在導(dǎo)彈、手機(jī)和穿戴設(shè)備中，發(fā)揮著巨大的作用。

多個(gè)環(huán)節(jié)驚人突破！國產(chǎn)芯片突圍倒計(jì)時(shí)

從美國對華為的制裁以及疫情影響導(dǎo)致全球缺芯，這些致命因素?zé)o疑加重了我國集成電路業(yè)的發(fā)展，我國部分高端芯片和元器件短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，只能大規(guī)模依賴進(jìn)口。

我國倚重進(jìn)口主要緣于國產(chǎn)芯片與國際水平差距太大，而信號鏈芯片相較于電源管理芯片的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。我國在政策措施扶持下，中國集成電路新增產(chǎn)線的陸續(xù)投產(chǎn)以及快速發(fā)展的勢頭。

我國所需核心芯片主要依賴進(jìn)口，中國芯片封裝企業(yè)市場目前的占有率較高，部分在高端芯片器件封裝領(lǐng)域有較大突破。集成電路產(chǎn)品在功能穩(wěn)定的同時(shí)，需要更小的體積及更少的外圍器件，有分析師預(yù)測到2030年集成電路產(chǎn)業(yè)將擴(kuò)大至5倍以上。

半導(dǎo)體芯片作為數(shù)字時(shí)代的基石。

不僅是是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，更是保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為了全世界的必爭賽道。芯片國產(chǎn)化替代已經(jīng)到了加速的窗口期，這也將給A股的芯片板塊帶來巨大的投資機(jī)遇。

拜登簽署了《芯片和科學(xué)法案》。美國在“芯片法案”中加入“中國護(hù)欄”條款，進(jìn)一步限制和阻止中國芯片先進(jìn)制造能力的發(fā)展。雖然美國出口管制政策短期對國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈有所影響，但中長期來看更加凸顯國內(nèi)半導(dǎo)體核心底層產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的重要性。

香港萬得通訊社報(bào)道，有數(shù)據(jù)顯示，去年我們買了全球80%的芯片，國內(nèi)依然是芯片最大的市場。中國芯片制造業(yè)要想實(shí)現(xiàn)突圍，攻克“卡脖子”技術(shù)勢在必行。近兩年以來，除核心中企加大攻關(guān)、研發(fā)力度以外，中科院等頂尖科研機(jī)構(gòu)也已“跑步”進(jìn)場，宣布將把光刻機(jī)等列入其科研清單中。在中企和“國家隊(duì)”共同發(fā)力的情況下，國產(chǎn)芯片多個(gè)環(huán)節(jié)驚人突破！實(shí)現(xiàn)芯片國產(chǎn)化的距離越來越近。

3月22日，中國電子 科技 集團(tuán)有限公司官發(fā)方消息，中國電科旗下裝備子集團(tuán)日前已成功實(shí)現(xiàn)離子注入機(jī)全譜系產(chǎn)品國產(chǎn)化，可為全球芯片制造企業(yè)提供離子注入機(jī)一站式解決方案。

據(jù)悉，中國電科旗下裝備子集團(tuán)突破的產(chǎn)品包括：中束流、大束流、高能、特種應(yīng)用及第三代半導(dǎo)體等離子注入機(jī)，工藝段覆蓋至28nm，累計(jì)形成了413項(xiàng)核心發(fā)明專利。

2021年開始之后，中芯國際接連迎來了幾個(gè)好消息。3月17日，中心擴(kuò)建finfet該技術(shù)已經(jīng)成功量產(chǎn)，第二代技術(shù)也正在風(fēng)險(xiǎn)是量產(chǎn)之中。所謂的fin fet機(jī)其實(shí)就是14納米工藝改變的12納米工藝，finfet第二代技術(shù)都是指n+1以及n+2制成工藝對標(biāo)的是臺積電的7納米技術(shù)。行業(yè)人士猜測，如今正在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)的應(yīng)該就是七納米。畢竟七納米是可以脫離EUV光刻機(jī)，進(jìn)行多次曝光就可以生產(chǎn)制造出來的，而這一點(diǎn)臺積電早就已經(jīng)做了先例。前段時(shí)間，中芯國際與荷蘭阿斯麥公司簽訂了一筆價(jià)值77億的訂單，其中就包括DUV光刻機(jī)，能夠經(jīng)過多次曝光，制造出7納米芯片。

一旦中芯國際突破了七納米工藝，就意味著中芯國際實(shí)際臺積電以及三星之后第三家掌握這項(xiàng)技術(shù)的芯片代工企業(yè)。

此外，中芯國際擬于深圳擴(kuò)建產(chǎn)能，生產(chǎn)28納米及以上集成電路。3月17日，中芯國際公告，公司和深圳政府（透過深圳重投集團(tuán)）擬以建議出資的方式經(jīng)由中芯深圳進(jìn)行項(xiàng)目發(fā)展和營運(yùn)。依照計(jì)劃，中芯深圳將開展項(xiàng)目的發(fā)展和營運(yùn)，重點(diǎn)生產(chǎn)28納米及以上的集成電路和提供技術(shù)服務(wù)，旨在實(shí)現(xiàn)最終每月約40000片12吋晶圓的產(chǎn)能，預(yù)期將于2022年開始生產(chǎn)。

據(jù)清華大學(xué)官網(wǎng)消息，2 月 25 日，清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組聯(lián)合國外科研人員發(fā)布了一項(xiàng)重大科研成果。該成果基于SSMB（Steady-state microbunching，一種新型粒子加速器光源“穩(wěn)態(tài)微聚束”）原理，能獲得高功率、高重頻、窄帶寬的相干輻射，波長可覆蓋從太赫茲到極紫外（EUV）波段，有望為光子科學(xué)研究提供廣闊的新機(jī)遇。

大功率的EUV光源是EUV光刻機(jī)的核心基礎(chǔ)。隨著芯片工藝節(jié)點(diǎn)的不斷縮小，預(yù)計(jì)對EUV光源功率的要求將不斷提升，達(dá)到千瓦量級。基于SSMB的EUV光源有望實(shí)現(xiàn)大的平均功率，并具備向更短波長擴(kuò)展的潛力，為大功率EUV光源的突破提供全新的解決思路。

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