制造更小的原子芯片。目前我国芯片产业处于什么水平？

　　原子，是指化学反应不可再分的基本微粒。原子在化学反应中不可分割，但在物理状态中可以分割。原子是所有物质的基本组成部分。它们包含一个带正电的原子核，它们的外部界限由电子云定义。它们是电中性的。分子中电子的数量决定了它的化学特性。所有这些都被人类研究和利用了很长时间。
　　科学家发现了一种新的与原子交谈的方法，从而在1997年、2001年、2005年和2012年获得了四项诺贝尔奖。原子芯片的概念油然而生，原子芯片能将人类语言翻译成原子语言，可能对会带来对量子理论基础以及一系列技术应用的新见解。那么我国芯片如今处在什么水平呢？
　　01为何需要制造更小的芯片
　　在处理器领域，没有任何事情是瞬间发生的，如果没有电能供应，也不会发生任何事情。较大的组件需要更长的时间来改变状态，信号需要相对更多的时间，并且在CPU周围移动电力需要更多的能量。在不尝试钝化的情况下，更大的组件会占用更多的物理空间，从而导致更大的芯片。
　　工艺节点是微芯片行业用来描述尺寸的术语。虽然工艺节点的减少只是更现代设计的物理尺寸更小和晶体管数量增加的部分原因，但这是一个主要的原因。更小的工艺节点的优势包括具有更多晶体管的更小器件，这些晶体管可以更快地移动，获得更强的性能，并且使芯片能够每秒进行更多计算并减少作为热量浪费的能量。
　　有一种称为光刻的方法，其中光通过光掩模发送，它限制某些部分的光，同时允许它在其他部分流过。然后，光线紧紧地集中在它穿过的一个微小区域上，并与芯片生产中使用的特定层相互作用，协助不同部分的布局。
　　这使众多组件能够更紧密地组装在一起，从而减小了芯片的总尺寸。台积电一直在低节点（7nm、5nm和3nm）上努力工作，为苹果、联发科、高通、英伟达和AMD等生产处理器。在这种制造规模下，一些最小的特征只有6nm宽。值得一提的是，硅原子本身的直径非常接近0。1nm。
　　02世界顶尖水平我国现有水平
　　大家都知道芯片是由沙子做成的，但很少有人知道，从沙粒到芯片，每一个步骤都不容易。整个过程的工序数量就非常惊人。
　　芯片，也就是集成电路（IC）。从整体上来说，芯片的研发和制造包括IC设计、IC制造和IC封测三大环节。这三个大环节里面，又包括了很多小环节。例如，像硅片制造，就包括了100多道工序。
　　芯片制造的大致流程
　　芯片行业的企业分为两种模式，分别是IDM模式和Fabless模式。
　　IDM模式，是芯片的设计、生产、封装和检测都是自己做。
　　Fabless模式，就是将工作进行分工。无晶圆厂的芯片设计企业，专注于芯片的设计研发和销售。而实物产品的晶圆制造、封装测试等环节，外包给代工厂（Foundry）完成。
　　IDM和Fabless的对比
　　放眼全球，只有英特尔、三星、TI（德州仪器）等极少数几家企业能够独立完成设计、制造和封测所有工序。
　　大部分芯片企业，选择的是当一个Fabless，也就是专门从事芯片设计。例如华为、中兴、联发科、高通，都是Fabless。而负责代工生产的Foundry，主要有TSMC（台积电）、格罗方德、联华电子、中芯国际等企业。
　　中国目前没有IDM模式的企业，我们走的是Fabless模式。也就是说，我们只有Fabless（芯片设计企业）和Foundry（晶圆制造企业、封装测试企业）。其中有不少企业还很不错，排名世界前列。
　　目前5G终端芯片全球有能力做出产品的，一共只有5家企业，中国大陆的华为海思和紫光展锐，中国台湾的联发科，美国的高通和韩国的三星。
　　世界上最厉害的几家Foundry代工厂中，台积电和联华电子是中国台湾的。本文开头提到的中芯国际，是中国大陆的。
　　以中芯国际的为例。尽管它这几年工艺水平进步神速，规模扩张也很快，但距离世界一流企业还有很大的差距。
　　中芯国际目前已经实现28nmHKC平台的量产，完成了14nmFinFET技术的开发、客户导入和量产，正在进行12nm技术的客户导入。据预测，中芯国际2022年可升级到7nm工艺，2024年下半年升级到5nm工艺。
　　而台积电那边，2015年就已经量产14nm了，现在正在全力量产5nm。两者的差距，大约是45年。
　　从销售业绩和市场占有率来看，中芯国际别说对标台积电，就连前三都挤不进去，勉强处于第二梯队。
　　03曲折的过程，光明的未来
　　众所周知，摩尔定律一直是芯片产业的指路明灯，工艺制程从微米到纳米，再从90nm、65nm一直发展到现在的7nm、5nm。对芯片企业来说每年必须投入大量的资源，不断地更新换代，才能避免被激烈的市场竞争淘汰。因此，有人总结了做芯片的四大成功要素，那就是砸钱、砸人、砸时间，看运气。
　　目前随便一款28nm芯片的研发设计，都是好几亿起步。像华为的麒麟980，研发费用就达到了3亿美元。一条28nm工艺集成电路生产线的投资额，约50亿美元。芯片的烧钱程度，可想而知。
　　搞芯片，还离不开大量的芯片技术人才。联发科技16000名员工中，有9000人是研发工程师，由此可见芯片产业对人才的重度依赖。
　　根据《中国集成电路产业人才白皮书（20172018）》显示，到2020年前后，我国集成电路行业人才需求规模约72万人，现有人才存量只有40万，缺口将达32万。
　　虽然芯片人才奇缺，但目前国内年轻人从事芯片行业的意愿并没有想象中那么强烈。相比于纯软件，集成电路的学习难度更大、学习周期更长，就业面却更为狭窄，很难吸引年轻人的加入。
　　芯片企业普遍反映，现在最大的困难在于人才难求，而非资金不够。
　　并且芯片行业从开始投入到看到回报，过程非常的漫长，加之高额的研发费用和技术门槛，令很多公司望而生畏。最令人绝望的是，不是投入了资金、人才、时间久一定能获得回报如果流片失败，对于很多企业来说，根本承受不住这样的损失，可能会直接导致破产。就算芯片做出来了，如果市场不认可，卖不出去或者销量不好，也意味着巨大的经济损失，可能导致一蹶不振甚至彻底失败。
　　所以说，芯片之路，九死一生。
　　笔者认为，中国现在有所成就的芯片企业，都是从芯片战场的死人堆中摸爬滚打出来的，值得我们去尊敬和爱护，但我们也应该看到中国芯片和世界顶级芯片间的差距，正视差距才能早日赶超。
　　中华民族是个伟大的民族，充满智慧和坚韧不拔的意志力，所以没有什么是我们做不成的，我们要对中国的日益强大的科研能力有信心。
　　芯片产品、技术的迭代升级需要企业和科研团队紧密地结合。现在企业普遍存在着沟通无渠道、技术获取难、成本高、周期长的痛点。鲸动实验室构建供、需双方服务平台，汇集资源、信息，形成大数据库，通过AI智能算法，实现供、需双方精准匹配，并开展相关线上、线下服务，高效打通企业和科研团队沟通渠道，实时交流，撮合合作，让科研产生具有商业价值的技术成果，满足企业生产、经营过程中的技术需求，推动科研供、需双方高质量发展，助力中国从制造强国向技术强国转型迈进！目前中国对芯片产业的重视度仍然在不断加强，产业布局、资金投入、技术研发、人才培养等各个方面都在快速进步。笔者相信，只要在正确的道路上不断前进，未来会有更多优秀的中国企业站上芯片产业的制高点，中国在全球芯片产业链上的话语权，也一定会越来越有分量！