前沿导读
中科大的物理学教授朱士尧,在访谈中说到了关于高端芯片的研发问题。朱教授表示,他作为一名主攻物理学的人员,从物理学的角度来讲,造5nm芯片要比造原子弹难10倍以上。
5nm制程的芯片相当于在一个指甲盖大小的硅片上面,集成150亿支晶体管,将内部的电阻电容组装成一个庞大的电路运行体系,以此来实现手机各种复杂功能的运行。
在这么小的面积里面,需要考虑晶体管的堆叠技术、内部栅极控制电流的精密程度、晶体管对外链接的接口等多方面技术,所以难度是相当大的。
普通老百姓都知道美国卡脖子是卡我们在芯片上面的制造,芯片的设计也相当重要。你设计不出来,谈何制造。华为的芯片设计水平厉害,但是需要借用美国的软件工具,美国的EDA软件工具不给你用了,那你怎么能设计出来?
华为也知道美国会截断这个后路,所以多年以前,就组织了研发团队,好在取得了阶段性的胜利。
芯片与原子弹
芯片产业与原子弹等核武器技术有着本质区别,我们经常有一个观念,认为只要你投入足够多的人力物力财力,你就可以做成别人能做成的事情。
既然外国企业可以搞出高端芯片,那么我们只要领导重视、政府支持、大量投资,就可以搞出来高端芯片。这个理论存在严重的误区,是一个非常错误的观点。
架桥修路,这种工程采用的是堆积的理论体系,只要人多势众,总可以成功。但是这种堆积的体系也并不适用于所有的产业,比如中国足球。
同样的,原子弹等核武器技术,采用的也是堆积体系。
中国当初发展原子弹的时候,美国、苏联等其他国家已经有了现成的成功经验,基本的理论体系已经形成,研发方向明确、思路清晰,再加上前苏联的部分技术援助,更加缩短了中国研发原子弹的时间。
而且原子弹还有一个特别显著的特点,不需要考虑商业利益。
这东西不可能进行商业化发展,也不可能跟社会资本挂钩,只是起到一个威慑性质的作用,提升中国在军事实力上面的话语权。不到万不得已,不会动用核武器技术。
对于核武器的核心难点,邓稼先、于敏等技术先驱已经给研发团队打好了一套发展方向,剩下的就是再匹配一批善于计算、在物理学、化学方面有知识的科学家进行辅助,采用堆积的体系,最终将原子弹等核武器研发成功。
但是芯片产业完全不一样。
从基础的硅材料,到后来的芯片设计软件、制造设备、封装测试,每一个环节都需要创新。需要许多类似于邓稼先、于敏一样的科学家,在每个相关领域掌握核心技术。
芯片的原理没有秘密,基础就是硅元素。由于硅元素本身不导电,但是加入其他的介质之后,硅元素便可成为导电元素,所以芯片产业又叫做半导体产业。但是想要将芯片产业进行商业化发展进行盈利,那么这个困难相当大。
我们在实验室里面,花费上亿元造出来一颗芯片,没有什么意义。我们必须要保证产品可以大规模制造应用、保证良品率、保证更新速度,并且还要跟上摩尔定律的发展节奏,这样我们才不会在后来的发展当中掉队。
美国的多轮制裁
美国五角大楼的官员马特·特平曾经这样评价华为:中国公司实际上处于美国的系统内部,因为它们使用美国软件设计芯片,使用美国机器生产,并经常将其用于为美国消费者制造的设备。鉴于此,美国不可能在创新方面排除中国,然后剥夺其创新的成果。
从全球的芯片产业来讲,芯片设计软件(EDA)被三家企业所垄断:楷登、新思、明导。
楷登和新思都是纯正的美国本土企业,而明导虽然是德国西门子的分公司,但是公司总部建设在美国的俄勒冈州,跟美国关系很紧密。
基本上全球的制造企业每生产一块芯片,就最少需要用到一款跟美国有关系的EDA软件。这种垄断性的优势,让美国在软件设计领域通吃了所有人。
美国的议员本·萨瑟在2020年说到:“美国需要扼杀华为,现代战争是用半导体打的,而我们还在让华为使用我们的设计。”
同年,美国针对华为实行进一步的制裁措施,限制华为使用美国技术和软件在国外设计和制造半导体的能力。这个制裁措施,意味着华为无法获得先进的芯片。
没有美国的设计软件,华为无法设计芯片。没有美国的制造设备,台积电也无法给华为制造芯片。哪怕是大陆的中芯国际,也因为比较依赖美国的设备工具,无法给华为制造芯片。
大陆的华大九天,负责的是EDA软件的技术攻克。目前来说,华大九天的EDA设计软件已经有了技术突破,并且成功实行了市场化,跟国内的许多相关企业展开了合作。
曾经也有人员在平台询问华大九天有没有跟海思进行合作,但是华大九天并没有对此进行回应,只是说公司在EDA软件领域,已经跟国内的多个产业链企业进行了合作。不过从市场来看,华大九天可以算是海思的潜在供应商,有可能有合作,也可能没有合作。