拜登:美国不需要中国芯片!中国芯片该何去何从?

拜登这老头上台以来,为了讨好“特不靠谱”的支持者,也借着目前全球芯片荒的时机,开展了芯片供应链百日调查,美国每年从半导体的销售占据市场接近一半,但市场占有率不过9%左右,而我国半导体芯片的占有率不过3%,并且有着最大的需求市场,其目的不言而喻,为了限制中国的芯片及原材料,同时抢占日欧市场,也缓和内部矛盾。

拜登:美国不需要中国芯片!中国芯片该何去何从?

从2020年5月,美国对于华为的打压一直没有停手,一直强调垄断的西方国家对此都表示了认同。盎格鲁撒克逊人一直以来的海盗思维,在前三次科技革命都是由西方国家主导,而这次的智能化浪潮中,在中国政府领导下中国展现了惊人的能量,开始制定了多项世界科技产品标准,诱发了他们的恐惧。

智能化最需要的硬件基础就是半导体芯片,中国的“十四五”规划、“中国制造2035”等一系列政策都是确抢占智能化的主导权。

但是我国的芯片产能远远达不到需求,去年采购约3000亿美金,甚至超过石油的采购额,欧美人相视一笑,开始了一系列的围追堵截。

确实咱们的芯片被欧美“掐脖子”,主要是芯片产业链是个综合科技能力体现,包括原材料、设计、制造、封测。

拜登:美国不需要中国芯片!中国芯片该何去何从?

半导体芯片的原材料、设计、制造、封测

原材料是晶圆,这晶圆就是王八的屁股“硅锭”切割出来的,高纯度的硅锭是原材料,目前市场基本被日本垄断,因为其纯度高、技术好,一个字“润”。

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现在疫情和地震造成日本停工停产,全世界都慌了,也是这次芯片慌起源的一部分,2020年的市场需求已经把订单排到2022年去了,日本研究了几十年,这个提纯和工艺也不是一朝一夕咱们就能学会的。

设计就是在指甲盖大小的晶圆上盖楼(CMOS晶体管),你盖得越密集,算力越高,每平方毫米盖1个亿栋房子,一点差错都要推倒重盖,其研发成本极高,同时还要设计架构,类似ARM架构、英特尔X86架构,房子怎么建才能让一个(电子)外卖小哥穿梭在楼宇之间有一个最优路径,用餐高峰和低峰时该如何跑不费劲(不精确,举个例子)。

楼房没盖好,小哥要多跑,费事还费力,发热可不少双组份聚硫密封胶

咱们的华为海思在这方面就是行家,但是也是基于ARM架构上研发的,可ARM是老美的狗腿子英国的公司,英伟达也一直打算收购ARM,很多专利都是用的老美的,所以说特没谱说不给你用就不给你用,拜登上来也接着干,对于美国总统选票比国家发展重要,两者多数时候相辅相成,但偶尔也会对立。

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制作芯片,离不开光刻机这个玩意,最近各大媒体和自媒体都有报道,不管是华为还是中芯国际,台积电都经常出现在大家的视野里,荷兰的ASML目前已经开始进行1nm的光刻机研发,其难度比起现有的5nm光刻机的难度是指数型上升,虽然我国上海微电子公司也也能做光刻机,但是目前工艺在80nm左右,下一步的计划也不过是28nm,能成功实施的话,很多对车载芯片等一系列工业将不受影响。

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话说回来,大家都知道咱们常见的芯片都是硅基芯片,符合摩尔定律的要求,每18个月算力提升一倍,目前来看,纳米级别的硅基芯片已经很难维持下去了。

芯片的本质简单理解计算机语言二进制0和1,就是半导体的通断,通代表0,断代表1,控制通断的我们称作gate(栅极)。

栅极越大根据热电效应,热损失越大,所谓的7nm/5nm芯片,多少纳米指的就是源极和漏极之间的距离!也就是栅极的距离,实际上做不到这么小,但是小到一定程度,栅极开始不稳定,原因是太小了,周边的绝缘密封太薄了,会被电子击穿出现漏电,同时硅的原子结构也可能会造成硅原子跑路,所以说芯片的良率才是工艺的体现。

封装的技术我国不错,技术不错,但是相比于其他技术的含金量比较低,也就不讨论了。综合来看传统的芯片我们和顶尖技术还有较大差距,老美怕我们什么啊?

碳基芯片、AI智能芯片。

我国早在2006年就已经开展了“碳基电子的研发”,北京大学彭练矛院士在1999年就带领团队开始了研发工作,01年我国973计划开始,11年得到了碳基集成电路方面的支持,这也是我国目前能突破欧美封锁,实现弯道超车的新机会。

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彭教授的论文里也类似的描述,总结来看,我国已经制备出了世界上性能最好的碳纳米管晶体管。

就单个器件来说,其速度要比同样尺寸的硅基器件快五至六倍,功耗比硅基器件的功耗还要低,简单理解28nm的碳基芯片比7nm的硅基芯片运算能力还强,功耗还低。

因为碳结构和良好的热稳定性也使碳纳米管晶体管的制备过程不需要通过掺杂来控制电学性能,因为没有CMOS晶体管栅极的热损失,其高温低温都有很好的可控性。

传统的芯片在高温时,里面的杂质会扩散,造成不可逆的损伤,奔腾4玩《赛博朋克2077》,电脑CPU和GPU算力跟不上,宕机了再也修不好就是这个理儿,黑客也爱用这套技术,用病毒或远程操控把你的CPU功耗升到极致,没然后了。

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同时硅基材料通过热激发得到载流子,在低温时,载流子数目较低,它一般会因失效而不能工作,这也是北方的冬天手机可能没法开机的原因。

碳纳米材料在低温下优势明显,以后手机用碳纳米芯片压根不担心温度太低就开不了机了,反而因为温度低使用起来更流畅。

实验室目前可以制作28nm的碳基芯片,性能优于目前市场7nm芯片,我们实验室的技术领先于世界,但不可否认的是从实验室推向市场大规模生产,这需要大量的时间、精力和财力的投入,同时还需要政策的倾斜和支持,但至少需要数年或者十数年的发展,只能说期待那一天的到来。

另外一方面我们国家的AI智能芯片领域,人工智能芯片通常是专用芯片,我们理解的ASIC芯片,包括寒武纪和地平线等知名比较的公司都在进行研发。

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ASIC芯片性能算力超过GPU很多档次,比特币火爆一时的矿机就是基于ASIC芯片进行设计,优势能耗低、算力高、芯片内置算法且无法修改,但是对于比特币固定的哈希算法就比较实用,单一的大数据分析或者固定的AI模型算法有着不错的功能。

这种芯片可以理解为不具备灵活性的大胖子但是力气大、吃得少,只要伙食管够可以一直干,作为深度学习推理,死磕某项高强度少变化的工作非常不错。

而大数据和智能时代就需要强有力的算力和算法,同时具备灵活性和开源的强力的生态链,所以多种芯片的组合模块也成了现在华为这样的大公司的新产品。

未来科技发展芯片的多样性和开发会受到越来越多的关注,同时芯片的开发和多样性除了公司自主研发,还需要国家大力支持,芯片开发成本本来就是高昂且存在很大风险的事情。

拜登:美国不需要中国芯片!中国芯片该何去何从?

欧美国家不具备我们中央政府这样的统筹能力,假设十年后碳基芯片面世,那么西方建立的芯片封锁毁于一旦,中国大量的芯片科技公司、AI智能公司如雨后春笋一般涌出,加上航天发展,外太空基地建设,外太空资源利用,实现中华名族伟大复兴之时。

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