Sepuluh teknologi teras yang belum dikuasai oleh negara saya dalam bidang semikonduktor
Industri semikonduktor mempunyai struktur "piramid" yang tipikal. Semakin tinggi tahap huluan, semakin sedikit syarikat yang ada, semakin besar nilai output, dan semakin tinggi kesukaran teknikal. Disebabkan oleh permulaan yang lewat, kekurangan teknologi teras, dan kekurangan bakat, pembangunan semikonduktor negara saya telah banyak terhad. Disebabkan oleh kegagalan untuk menguasai teknologi teras, ia sering disekat oleh pihak lain. Setakat ini, bidang cip utama masih bergantung pada import.
Insiden ZTE pada tahun 2018 masih segar dalam ingatan kita! Tidak lama dahulu, Amerika Syarikat bergantung pada teknologi dan peralatan semikonduktor teras yang dikuasainya untuk menaik taraf sekatannya terhadap Huawei dalam usaha untuk menyekat pembangunan Huawei dan negara saya dalam bidang teknologi tinggi!
Amerika Syarikat telah mengangkat tombak "teknologi" mereka dan menembusi kelemahan "kekurangan teras" negara saya. Sambil membunyikan penggera untuk industri semikonduktor negara saya, ia juga telah menyedarkan ramai orang dan banyak syarikat bahawa bergantung pada teknologi Amerika adalah tidak boleh dipercayai. Hanya dengan menguasai teknologi teras dan menyingkirkan kebergantungan teknologi adalah cara yang betul!
Pada masa ini, negara kita telah meningkatkan pembangunan industri semikonduktor ke tahap strategik, menyenaraikan industri semikonduktor sebagai industri pembangunan utama negara, melabur banyak wang dan bakat untuk mencapai kejayaan teknologi, dan berusaha untuk memulakan jalan penyelidikan dan pembangunan bebas serta berdikari secepat mungkin. Apa yang sedang menanti kejayaan ialah teknologi teras dalam bidang berikut.
Mesin fotolitografi mewah
Sebagai peralatan teras industri litar bersepadu, mesin litografi digelar "mesin paling canggih dan kompleks dalam kalangan manusia." Pada masa ini, satu-satunya syarikat di dunia yang boleh mengeluarkan mesin litografi mewah ialah ASML dari Belanda, manakala Nikon dan Canon dari Jepun mengeluarkan mesin litografi kelas sederhana hingga rendah. Bahagian pasaran mereka melebihi 80%.
Sistem fotolitografi merupakan teras pembuatan cip. Fotolitografi merupakan langkah proses yang paling kompleks dan kritikal dalam proses pengeluaran cip semikonduktor. Ia memakan masa dan mahal. Kesukaran dan perkara utama pengeluaran cip semikonduktor adalah untuk memindahkan gambarajah litar daripada topeng kepada wafer silikon. Proses ini dicapai melalui fotolitografi. Tahap proses fotolitografi secara langsung menentukan tahap proses dan tahap prestasi cip tersebut.
Mesin litografi mewah boleh dipanggil bunga industri optik moden. Ia sangat sukar untuk dikeluarkan. Kini mesin litografi ultraungu ekstrem EUV ASML yang paling canggih boleh menghasilkan cip dengan proses 5nm. Harga mesin litografi tunggal telah melebihi 100 juta dolar AS. Mesin litografi yang dihasilkan sepenuhnya secara bebas di China pada masa ini hanya boleh mencapai proses 90nm, yang merupakan jurang yang besar.
Apakah kesukaran dalam membangunkan mesin fotolitografi? Mesin litografi melibatkan banyak teknologi canggih seperti penyepaduan sistem, optik ketepatan, gerakan ketepatan, penghantaran bahan ketepatan, dan kawalan persekitaran mikro ketepatan tinggi. Ia merupakan peralatan paling canggih dari segi teknologi di antara semua peralatan pembuatan semikonduktor. Agar ASML dapat memperoleh teknologi paling canggih di dunia di bahagian yang berbeza daripada keseluruhan peralatan, lebih daripada 90% bahagian dalam mesin litografi ASML dibeli dari luar. ASML menyatukan teknologi paling canggih di dunia dalam penyelidikan dan pembangunan teknologi, seperti teknologi mekanikal Jerman, kanta Zeiss terkemuka Jerman, sumber cahaya Amerika dan peralatan pengukuran, dan sebagainya. Boleh dikatakan bahawa mesin litografi mewah ASML adalah "hasil kebijaksanaan manusia."
Pengilang antarabangsa terkemuka:ASML (Belanda)
Pengilang Cina:Mikroelektronik SMEE Shanghai
CPU ialah litar bersepadu berskala sangat besar, yang merupakan teras pengkomputeran dan teras kawalan komputer. Fungsinya terutamanya untuk mentafsir arahan komputer dan memproses data dalam perisian komputer. Unit pemprosesan pusat terutamanya merangkumi unit aritmetik (unit operasi aritmetik dan logik) dan memori cache, serta bas data, kawalan dan status yang melaksanakan sambungan antara mereka. Bersama-sama dengan memori dalaman dan peranti input/output, ia merupakan tiga komponen teras komputer elektronik. CPU bergantung pada arahan daripada sistem pengkomputeran dan kawalan. Setiap CPU direka bentuk dengan satu siri sistem arahan yang sepadan dengan litar perkakasannya. Kekuatan arahan juga merupakan penunjuk penting CPU. Set arahan merupakan salah satu alat yang paling berkesan untuk meningkatkan kecekapan mikropemproses.
Intel dan AMD di Amerika Syarikat menduduki hampir semua pasaran PC global. Bidang aplikasi CPU domestik bukan sahaja meliputi bidang profesional seperti peranti terbenam dan peralatan pelayan, tetapi juga pasaran awam peringkat pengguna. Disebabkan oleh perbezaan yang besar dalam sasaran perkhidmatan dan bidang aplikasi, pelbagai jenis CPU domestik mempunyai persepsi yang berbeza di hati orang Cina. Contohnya, Feiteng dan Shenwei, yang disasarkan khusus kepada pelayan, tidak begitu dikenali.
CPU sedang membangun dengan pesat, dan frekuensi utama, kuasa pengkomputeran dan penggunaan kuasa merupakan petunjuk penting untuk mengukur prestasinya. Sebagai pendatang yang lewat, tahap penyelidikan dan pembangunan China sentiasa jauh di belakang tahap maju dunia. Contohnya, prestasi Loongson nampaknya sentiasa ketinggalan di belakang Intel. Loongson ialah CPU tujuan umum yang dibangunkan secara bebas oleh Institut Teknologi Pengkomputeran, Akademi Sains China. Ia menggunakan set arahan RISC, yang serupa dengan set arahan MIPS. Walau bagaimanapun, pembangunan Loongson yang berjaya telah membantu Kereta Api Berkelajuan Tinggi Fuxing mencapai pengeluaran domestik 100%, membolehkan radar berfasa J-20 generasi keempat dan satelit Beidou dilengkapi dengan teras China.
Dalam bidang CPU mudah alih, kedudukan Qualcomm masih tidak tergoyahkan. CPU Kirin Huawei HiSilicon sudah cukup baik, walaupun ia berada di bahu gergasi British ARM. Unisoc juga telah mencapai beberapa pencapaian dalam cip CPU mudah alih. Tetapi apa yang menjengkelkan ialah Amerika Syarikat baru-baru ini telah meningkatkan sekatannya terhadap Huawei dalam usaha untuk menyekat pembangunan Huawei dalam bidang cip semikonduktor. Masa depan CPU Kirin masih belum diketahui.
Pengilang antarabangsa terkemuka:Intel Intel (AS), AMD (AS)
Pengilang Cina:Huawei HiSilicon, Unisoc, Loongson Zhongke (CPU Loongson), Tianjin Feiteng (CPU Feiteng), Shanghai Zhaoxin (CPU Zhaoxin), dll.
Perisian reka bentuk cip EDA
Pada masa ini terdapat tiga syarikat perisian EDA litar bersepadu utama di dunia, iaitu Mentor Graphics, Cadence dan Synopsys. Bahagian pasaran ketiga-tiga syarikat Amerika ini dalam industri EDA hampir membentuk monopoli. Pada masa ini, satu-satunya penyedia EDA yang boleh merangkumi keseluruhan proses reka bentuk dan pengeluaran cip ialah Cadence dan Synopsys.
Pengeluar pengeluaran dan reka bentuk cip utama seperti Intel, Apple dan Qualcomm semuanya perlu membeli perisian EDA dan perkhidmatan berkaitan daripada kedua-dua syarikat ini. Syarikat reka bentuk cip terkemuka China seperti Huawei HiSilicon, Yangtze Memory dan UNISOC semuanya membeli perisian reka bentuk EDA daripada syarikat-syarikat Amerika ini.
Pengeluar EDA domestik BGI Jiutian, Xinhe Technology, Guangli Microelectronics, dan lain-lain hanya boleh menyediakan beberapa alat reka bentuk EDA dan tidak dapat menyediakan alat EDA yang meliputi seluruh rantaian industri seperti reka bentuk IC, pendawaian, pengesahan dan simulasi. Selain itu, gabungan perisian EDA domestik dan teknologi canggih tidak baik, dan sokongan untuk cip dengan teknologi canggih tidak mencukupi. Oleh itu, keupayaan teknikal syarikat EDA domestik masih jauh daripada dapat bersaing dengan syarikat EDA antarabangsa terkemuka ini.
Pengilang antarabangsa terkemuka:Grafik Mentor (AS), Cadence (AS), Synopsys (AS)
Pengilang Cina:BGI Jiutian, Teknologi Xinhe, Guangli Micro, dll.
DRAM ialah memori akses rawak dinamik, memori sistem yang paling biasa. Micron dari Amerika Syarikat, Samsung dari Korea Selatan dan SK Hynix menduduki kedudukan monopoli mutlak dan menguasai pasaran DRAM.
Tiga syarikat cip memori utama China, Yangtze Memory, Hefei Changxin, dan GigaDevice, telah mula mengeluarkan dan memasukkan cip memori, yang dijangka akan memecahkan monopoli cip memori oleh Korea Selatan, Amerika Syarikat, dan Jepun.
Yangtze Memory mencapai pengeluaran besar-besaran memori kilat NAND 3D 64 lapisan berdasarkan seni bina Xtacking tahun ini. Kemudian mereka terus melangkau 96 lapisan yang biasa dalam industri dan berjaya membangunkan memori kilat NAND 3D 128 lapisan.
Hefei Changxin telah mencapai pengeluaran besar-besaran memori 8G DDR4 menggunakan proses 19nm pada tahun 2019, dan secara rasminya akan mengkomersialkan memori Guangweiyi PRO DDR4 yang dibangunkan secara bebas tahun ini dan memperkenalkannya kepada pasaran pengguna.
GigaDevice menduduki tempat pertama dalam bahagian pasaran domestik NOR flash dan juga merupakan salah satu daripada tiga pembekal NOR flash teratas di dunia. Ia kini secara beransur-ansur berkembang ke dalam NAND flash dan secara aktif menggunakan perniagaan DRAM.
DRAM adalah teknologi semikonduktor teras yang paling berkemungkinan dihasilkan secara besar-besaran di dalam negara antara teknologi semikonduktor teras yang perlu diterokai, dan ia patut dinantikan.
Pengilang antarabangsa terkemuka:Micron (AS), Samsung (Korea Selatan), SK Hynix (Korea Selatan), dan sebagainya.
Pengilang Cina:Simpanan Sungai Yangtze, Hefei Changxin, GigaDevice
Cip frekuensi radio ultra tinggi
Cip frekuensi radio merujuk kepada komponen elektronik yang menukar komunikasi isyarat radio kepada bentuk gelombang isyarat radio tertentu dan menghantarnya melalui resonans antena. Seni bina cip frekuensi radio merangkumi dua bahagian: saluran penerima dan saluran pemancar. Bagi mod GSM dan TD-SCDMA sedia ada, jika terminal menyokong jalur frekuensi tambahan, cip frekuensi radionya akan menambah saluran penerima dengan sewajarnya, tetapi sama ada saluran pemancar baharu diperlukan bergantung pada hubungan antara jalur frekuensi baharu dan jalur frekuensi asal.
China merupakan pengeluar telefon bimbit terbesar di dunia, tetapi ia tidak dapat menghasilkan peranti frekuensi radio telefon bimbit mewah. Ini memerlukan pengumpulan bahan, proses dan pengalaman reka bentuk yang kukuh. Terdapat banyak syarikat domestik yang terlibat dalam cip frekuensi radio kelas rendah dan pertengahan, dan ia juga menduduki sebahagian besar pasaran. Walau bagaimanapun, dalam bidang cip frekuensi radio mewah, masih terdapat banyak ruang untuk pertumbuhan.
Pengilang antarabangsa terkemuka:Skyworks (AS), Qorvo Verizon (AS), dan sebagainya.
Pengilang Cina:Unisoc, Weijie Chuangxin, Zhongpu Micro, dll.
CPLD ialah peranti yang dibangunkan daripada peranti PAL dan GAL. Ia agak besar dari segi skala dan kompleks dalam struktur, dan tergolong dalam skop litar bersepadu berskala besar. Ia ialah litar bersepadu digital yang membolehkan pengguna membina fungsi logik mengikut keperluan mereka sendiri. Kaedah reka bentuk asas adalah dengan menggunakan platform perisian pembangunan bersepadu untuk menjana fail sasaran yang sepadan menggunakan gambar rajah skematik, bahasa penerangan perkakasan dan kaedah lain, dan kemudian memindahkan kod ke cip sasaran melalui kabel muat turun (pengaturcaraan "dalam sistem") untuk merealisasikan sistem digital yang direka bentuk.
FPGA ialah tatasusunan get boleh atur cara medan, yang merupakan produk pembangunan selanjutnya berdasarkan peranti boleh atur cara seperti PAL, GAL dan CPLD. Ia muncul sebagai litar separa tersuai dalam bidang litar bersepadu khusus aplikasi (ASIC), yang bukan sahaja menyelesaikan kekurangan litar tersuai, tetapi juga mengatasi kekurangan bilangan get yang terhad dalam peranti boleh atur cara asal.
Halangan untuk memasuki industri FPGA adalah tinggi. Dalam tempoh sepuluh tahun yang lalu, lebih daripada 60 syarikat termasuk Intel, IBM, Motorola, Philips, Toshiba dan Samsung telah cuba terlibat dalam bidang ini. Kecuali Intel yang berjaya memasuki bidang ini dengan pengambilalihan Altera dengan harga AS$16.7 bilion, syarikat-syarikat lain telah gagal. Dalam pasaran FPGA semasa, gergasi FPGA semuanya berada di Amerika Syarikat, seperti Xilinx, Altera, Lattice, Actel, Atmel, Avago, Cypress dan sebagainya, yang setiap satunya mempunyai senjata rahsia uniknya sendiri. Antaranya, Xilinx ialah peneraju global dalam FPGA, peneraju dalam puluhan juta get dan 16 nanometer; Actel ialah perintis anti-fius dan perintis produk gred aeroangkasa. Produk mana-mana syarikat lain adalah cip teras yang sangat diperlukan untuk produk gred perindustrian, gred tentera dan gred aeroangkasa. Ia juga merupakan kekurangan dan punca utama penderitaan bagi negara-negara di seluruh dunia yang terlibat dalam teknologi canggih. Antaranya, dua syarikat, Xilinx dan Altera, menyumbang 90% daripada bahagian pasaran. Terdapat jurang yang besar antara pengeluar domestik dan pengeluar asing dari segi tahap teknikal. Walaupun terdapat beratus-ratus pengeluar FPGA domestik yang bersaing, mereka pada asasnya diedarkan dalam pasaran pertengahan hingga rendah. Kebanyakannya adalah FPGA dengan tahap get kira-kira 10 juta. Walaupun beberapa FPGA dengan tahap get 20 juta dibangunkan secara bebas. FPGA tahap get 35 juta China Electronics Technology dan FPGA tahap get 70 juta China Electronics merupakan satu kejayaan teknologi yang besar.
Tongchuang terus menerajui pembangunan industri FPGA China. Selepas mencapai pengeluaran besar-besaran dan penghantaran produk FPGA 10 juta pintu pertama China, ia mempercepatkan pembangunan dan secara berturut-turut menambah baik serta menambah baik semua model produk peranti kelas pertengahan dan rendah dengan skala kurang daripada 30 juta pintu. Antaranya, rangkaian penuh peranti Logos dan Compact telah dihasilkan secara besar-besaran. Semua peranti siri Logos2 dan Titan2 akan dilancarkan ke dalam pengeluaran besar-besaran tahun ini, yang dapat memenuhi keperluan semua aplikasi kelas pertengahan dan rendah domestik. Bahagian pasaran meliputi kira-kira 60%, yang pada asasnya dapat memenuhi keperluan pembangunan stabil industri maklumat elektronik China.
Pengilang asing terkemuka:Xilinx (AS), Altera (AS), dll.
Pengilang Cina:Shenzhen Unisoc, Mikroelektronik Fudan Shanghai, Mikroelektronik Beijing, dll.
Cip DSP merujuk kepada cip yang boleh melaksanakan teknologi pemprosesan isyarat digital. Bahagian dalam cip DSP menggunakan struktur Harvard yang memisahkan program dan data. Ia mempunyai pengganda perkakasan khusus, menggunakan operasi saluran paip secara meluas, dan menyediakan arahan DSP khas yang boleh digunakan untuk melaksanakan pelbagai algoritma pemprosesan isyarat digital dengan cepat.
Cip DSP telah berkembang pesat sejak kelahirannya. Di satu pihak, ia mendapat manfaat daripada pembangunan litar bersepadu, dan di pihak yang lain, ia juga mendapat manfaat daripada pasaran yang besar. Hanya dalam masa dua dekad, cip DSP telah digunakan secara meluas dalam pemprosesan isyarat, komunikasi, radar, pengimejan, ketenteraan, instrumentasi, automasi dan banyak bidang lain.
Pada masa ini, pasaran cip DSP global masih dimonopoli oleh syarikat gergasi. Texas Instruments, ADI, Freescale, Motorola, dan sebagainya, semuanya merupakan peneraju dalam industri ini. Cip DSP domestik bermula lewat. Pada tahun 2006, Institut Penyelidikan Kuasa Elektrik China ke-14 dan Loongson Corporation bekerjasama untuk membangunkan cip DSP domestik. Prestasi "Hua Rui No. 1" yang mereka bangunkan pada tahun 2012 adalah lebih baik daripada MPC8640D Freescale. Pada tahun 2017, cip DSP domestik "Hua Rui No. 2" memasuki pasaran.
Pengilang asing terkemuka:TI Texas Instruments (AS), ADI Analog Devices (AS), dsb.
Pengilang Cina:CLP 14, CLP 38, Hunan Jinxin Electronics, Beijing Zhongxing Microelectronics, dll.
Juga dikenali sebagai teras paparan, pemproses visual dan cip paparan, ia merupakan mikropemproses yang pakar dalam pengkomputeran imej pada komputer peribadi, stesen kerja, konsol permainan dan beberapa peranti mudah alih (seperti tablet, telefon pintar dan sebagainya). Tujuannya adalah untuk menukar dan memacu maklumat paparan yang diperlukan oleh sistem komputer, memberikan isyarat imbasan baris kepada paparan dan mengawal paparan paparan yang betul. Ia merupakan komponen penting yang menghubungkan paparan dan papan induk komputer peribadi, dan juga merupakan salah satu peranti penting untuk "dialog manusia-komputer".
Apabila melibatkan GPU, perkara pertama yang terlintas di fikiran ialah NVIDIA, yang menduduki lebih separuh daripada pasaran GPU global, dan GPU AMD juga mempunyai tempat. Syarikat GPU China masih belum membentuk skala yang besar, dan teknologi berkaitan juga sedang giat dibangunkan. Pada masa ini, syarikat domestik yang menyelidik GPU termasuk Shanghai Zhaoxin, Huawei, Vivante, Tianshu Zhixin, Huaxia Chip, CoreView, China Shipbuilding Industry Corporation 709 Institute, AVIC 631 Institute, dan sebagainya. Menurut editor OFweek Electronic Engineering Network, Lingjiu GP101 yang dibangunkan oleh China Shipbuilding Industry Corporation dengan hak harta intelek yang bebas sepenuhnya telah menyegarkan kekosongan negara saya dalam bidang kad grafik domestik. Lingjiu GP101 ialah cip pemprosesan grafik berprestasi tinggi dan berkuasa rendah. Berbanding dengan pengeluar canggih seperti Eropah dan Amerika Syarikat, masih jauh perjalanannya. Ia masih jauh perjalanannya sebelum ia dapat mencapai tahap terkemuka di dunia.
Pengilang asing terkemuka:Imagination (UK), Qualcomm (AS), NVIDIA (AS), AMD (AS), dll.
Pengilang Cina:Jingjiawei, Shanghai Zhaoxin
MPU juga dipanggil mikropemproses atau unit perlindungan memori. MPU ialah cip tunggal, manakala cipset terdiri daripada satu set cip. Pada zaman dahulu, terdapat sehingga 7 atau 8 cip, tetapi kini kebanyakannya digabungkan menjadi dua cip, secara amnya dipanggil cip Jambatan Utara dan cip Jambatan Selatan. MPU ialah pusat pengiraan, pertimbangan atau kawalan komputer. Sesetengah orang menggelarnya "jantung komputer".
Pembekal seperti Intel, Qualcomm, Samsung, Freescale, MediaTek dan Spreadtrum merupakan peneraju dalam pasaran ini. Bahagian pasaran MPU domestik adalah sangat kecil, hampir sifar, dan syarikat seperti BGI, Huawei dan Unisoc sedang meningkatkan penyelidikan dan pembangunan teknologi berkaitan.
Pengilang asing terkemuka:Intel (UK), Qualcomm (AS), Freescale (AS), dll.
Pengilang Cina:Unisoc, MediaTek
Bahan mentah semikonduktor
Bahan pembuatan semikonduktor terutamanya termasuk wafer silikon, gas elektron, topeng foto, bahan kimia sokongan fotoresis, bahan penggilap, fotoresis, bahan kimia basah dan sasaran percikan.
Industri bahan semikonduktor global masih dikuasai sepenuhnya oleh Jepun, Amerika Syarikat, Korea Selatan, Jerman dan negara-negara lain. Bahan semikonduktor China telah mencapai kejayaan besar dalam bidang segmentasi sasaran, substrat pembungkusan, cecair penggilap, fotoresis dan produk lain. Piawaian teknikal sesetengah produk telah mencapai tahap kelas pertama dunia, tetapi tahap keseluruhannya masih jauh di belakang tahap kelas pertama antarabangsa.
Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "IoT IQ". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk cetakan semula dan perkongsian serta menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan penulis untuk cetakan semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.
粤公网安备44030002007346号