半导体技术：一把悬在中国头上的达摩克利斯之剑

　　进入到千禧年后的信息时代，巨量的半导体芯片需求，使得中国成为全世界最大的半导体市场，根据相关数据显示，2017年我国集成电路市场规模高达到13050亿元人民币。下面就随嵌入式小编一起来了解一下相关内容吧。

　　可是在这庞大数字的背后，我们也要正视一个问题，在一项2015年的调查显示，我国芯片自给率仅有12.7%，预测即使到了2020年，芯片自给率只能达到18.5%，简单理解就是，假设2017年我国芯片自给率提升到15%，那么我们为了满足自身芯片的需求，大概需要从外国采购11050亿元人民币的芯片，这其中有些半导体技术的开发我们暂时无法掌握，有些我们能够开发出来却暂时没有先进的工艺去制作出来。

　　这是一个非常令人不安的数字，特别是经历了中兴被美国禁止购买相关半导体技术的事件，我们才发现，一个世界第四大的网络通讯公司在这种事件下是如此的脆弱不堪，一道禁令就可能会让公司业务面临休克的威胁，这足以警醒我们，掌握自己的核心半导体技术，是多么迫切的重要。

　　细数我国欠缺的半导体技术

　　高性能处理器架构

　　处理器的架构可以简单分为X86、ARM、MIPS、IBM PowerPC和甲骨文UltraSPARC这几种常见架构，我们日常使用的电脑处理器几乎大多数都是属于X86架构，由美国英特尔和美国AMD两个公司提供，国产龙芯则是以MIPS架构为基础发展的具有自主产权的处理器，但是在民用电脑上的应用较少，兆芯掌握着国产X86芯片技术，中科曙光通过美国AMD授权也获得了X86芯片技术，当然对比于国际巨头来说，在性能上以及应用规模上，相关国产X86芯片还有还长的路要走。

　　手机芯片及基带

　　手机，平板电脑以及智能电视处理器则大多数使用ARM架构或者MIPS架构设计，手机中使用的芯片和基带很多都由美国的高通或者我国台湾地区的联发科提供，经过几年的追赶，国产的华为海思麒麟芯片与基带能够达到国际先进水平，小米在一些机型上也开始使用自主开发的松果处理器，就是有了这些公司的不懈努力下，在手机芯片上不至于完全被发达国家牵制。

　　高性能GPU

　　对于高性能的图形处理器来说，经过历史长河的洗礼后，就只剩下美国两家巨头英伟达和AMD，几乎全世界的高性能图形处理器都由这两家公司提供，图形处理器的作用就是承担了输出显示图像的任务，我们无法想象一个没有任何交互画面的电脑能够如何使用，如果说在处理器上我们还有部分自给能力，在高性能的图形处理芯片上我们是几乎没有任何反击能力，国内在这个方面是近乎一片白纸般的存在。

　　存储芯片

　　相信大家都对这两年价格急升的内存条所吓倒了，原来这种电子产品还能理财?其实这样的现状，有部分的原因就是因为我国在存储芯片上的技术储备不足导致。这几年手机行业发展迅速，对DRAM内存以及NADA闪存的需求日益高涨，国内几乎100%依赖于进口，而国际上大部分的存储芯片市场被三星、镁光、东芝和SK海力士等巨头牢牢掌控，其实国产存储芯片厂商紫光集团也在积极发展，旗下的长江存储于去年年底试产出32层堆栈3D闪存，预计2019年能够进入64层堆栈3D闪存规模研发阶段，落后于国际巨头三年左右的时间。

　　AI深度学习与FPGA芯片

　　这两年AI与深度学习火得一塌糊涂，其中广泛使用的AI芯片以及FPGA芯片相当多的核心技术被美国Xilinx、Altera、Microsemi及Lattice等公司把控，不过国产企业在这个领域上并不畏惧权威，寒武纪AI芯片率先应用于华为海思麒麟970里，加速人工智能的学习速度，基本达到了国际先进水平。

　　半导体制造工艺

　　我国半导体技术其实不仅在研发上与国际水平存在差异，在制作工艺上与国际先进水平也有不小的距离，目前来说，中国大陆最先进的半导体制造工艺制程是中芯国际2016年年底量产的28nm，纵观全局，英特尔、三星和中国台湾的台积电制造工艺已经进入到10nm节点甚至是7nm了，差距在4-5年之间。

　　制程方面我们最少还只是落后几年的距离，但是一说到制作芯片最核心晶圆的光刻机，全世界能生产出商用级别的就只有两家企业，荷兰的ASML以及日本的尼康，在高端EUV光刻机上，ASML更是独领风骚，不管你是英特尔、三星还是台积电，想要生产使用最先进芯片制作工艺，统统都要向ASML购买，以前这个领域国内一直没有很大的技术突破，不过在去年，上海微电子装备宣布与ASML达成合作，期待最终会取得新的技术突破，生产出自己的光刻机。

　　电子设计辅助工具

　　EDA(电子设计辅助)工具是半导体芯片开发行业必不可少的工具之一，可以说没有了EDA工具，超大规模集成电路的设计几乎成为不可能的任务，可惜的是，美国三大EDA厂商——Synopsys、Mentor的和Cadence几乎掌握了高端芯片设计的市场，在这次中兴危机中，全球最大的EDA公司Cadence也紧随美国商务部的禁令，停止对中兴的服务，连芯片的设计都要被国外厂商“掐脖子”。

　　革命尚未成功，未来仍需努力

　　纵览国内半导体技术的发展现状，我们可以有一个比较清晰的认识。可以说，在半导体行业里，我国在芯片设计工具到芯片技术再到芯片制作这一条生态链上都处于落后的状态，虽然在处理器、存储芯片和制造工艺上已经有了极大的提升，综合下来还是有着不小的差距，同时在大力发展半导体技术的过程中，也要时刻提防类似“汉芯造假”事件的再次发生，真真切切地提升国内半导体技术，不再受制于人，确保中国制造2025纲领的顺利实施。

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