制造芯片首先需要進行IC設計,IC設計需要工程師擁有很強的專業能力,需要無數的實驗,有時候爲了驗證一個猜想就需要進行上百次的實驗,每一次實驗需要進行一次芯片的制造,所需要花費的資金無以計數,并不是一朝一夕可以實現的。
但是方浩擁有完整的芯片設計圖,這些圖紙在23世紀科技星球都是古董般的存在,但是在這個世界都是一等一的頂尖科技。
輝煌科技準備制造一款嵌入式處理器,代号輝煌一号,這種芯片采用ARM架構,仿制23世紀的型号彩虹處理器,是23世紀科技星球兩百年前有名的主控芯片,甚至超過了PC端的CPU,它的推出當時震撼了整個科技界。
裏面的一些硬件設計原理都是非常新的東西,比如阻抗匹配,放大參數設計等等,這款芯片比現在地球上的芯片設計技術先進十多年左右。
雖然有圖紙,但是将這些圖紙變成現實還需要這些工程師的努力研究,電路裏面的參數還需要他們一一計算,而且方浩并不打算直接把這些圖紙送給輝煌科技,而是通過暗中傳輸記憶傳授的方式啓發裏面有潛力的人,讓他們共同參與,完成IC版圖的設計。
國産芯片中比較有代表性的是龍芯,2001年由中科院計算機所成立課題組研制,花了16年時間,耗費了1.8萬億資金,在2017年發布龍芯3号,但由于微結構上的差距,龍芯基本隻能達到英特爾和AMD芯片性能的35%左右。
性能差距如此大,耗費時間如此長,但龍芯還不算完全自主研發的CPU。龍芯是花錢買了MIPS公司的結構授權,在此基礎上實現自主研發創新。
世界上有能力設計生産電腦CPU的國家僅有美國、台灣省,有能力設計生産手機SOC芯片的國家數量會在中國、美國的基礎上增加韓國。
國産CPU還沒有完全自主研發設計的,如果追根溯源,國産CPU的設計大緻有以下幾種:
破解、打磨别人的CPU,典型的如漢芯,大家可自行網絡搜索;
獲得别人授權,在此基礎上加入自己的設計,典型如華爲海思,獲得ARM授權後,再自行設計,蘋果、三星、高通和聯發科也是如此,但蘋果、高通的二次”魔改“能力要高一些,所以A系列芯片和骁龍芯片是很好的手機SOC芯片,它們倆掐架時,别人就是看的份。
直接買全套方案,代表有超算太湖之光用的申威系列CPU,購買結構授權,再從上到下自主設計,比如龍芯CPU,雖然不是完全自主研發設計,但絕大部分是自己的東西;
還有一個問題,造得出芯片不是本事,能帶着一大幫人陪你玩才是真厲害,英特爾之所以成爲X86架構CPU霸主,關鍵是因爲它成功構建了X86架構的生态系統,競争對手想另起爐竈搞其它架構的CPU,沒有人陪你玩,産品賣不出去,賺不到錢,企業隻能關門。這也是國産芯片需要購買授權的原因,加入對方市場生态。
芯片、隻要加入市場生态,設計就不算難,全球芯片設計公司最多曾超過100家,經過優勝劣汰,現在也有五六十家。
而芯片制造的廠家,現在不超過十家,第一梯隊三家:英特爾、台積電和三星,基本形成寡頭壟斷格局。
國産芯片的短闆不在設計、封裝和測試,就在生産上。和台積電等巨頭相比,國産芯片生産制程工藝至少落後三代,在芯片代工生産市場,落後一代就意味着淘汰,落後三代就等于是廢物。
其次還有瓦森納協定,瓦森納協定卡住了全世界的脖子,中國雖然科技實力雄厚,人才不缺乏,可是沒有下面五家設備制造商的設備,但中國的廠商向五大設備制造商下單,由于瓦森納協定限制,拿到的卻是技術落後五年的設備,想要制造先進芯片就是做夢。
全球瓦森納協定五大半導體設備制造商曼丹:
1.AM公司,前身是阿爾法精工株式會社,全球領先的半導體、平闆顯示和太陽能光伏行業精密材料工程解決方案供應商,是韓國高精度機械設備的領導者,産品應用于工件的精磨、研磨、切割、和抛光,保持着低故障率和易維護性。
2.ASML高端光刻機制造商,集合近乎完美的德國機械工藝以及世界頂級光學廠商德國蔡司鏡頭,再加上美國提供的光源,ASML迅速發展,高端光刻機市場基本被壟斷,爲半導體生産商提供光刻機及相關服務,在極紫外光(EUV)領域,目前處于壟斷地位,曾經一台高端設備賣到了5億歐元,而且有錢都要排隊到十年後。
3.Lam Research,電漿蝕刻設備商,主要設計、制造、銷售、維修及服務使用于積體電路制造的半導體處理設備,包括客戶服務、備用零件的供應、産品升級、産品蝕刻、沉積、去除光阻及清潔等服務,并還制造、銷售一系列的研磨、疊置及精密抛光等設備。
4.KLA-Tencor,圖案光罩檢測的主要供應商,爲半導體制造商提供光罩檢測系統,用于工藝開發和批量生産過程中的缺陷檢測、原料檢測、設備監控和進程控制。
5.Dainippon Screen,後道檢測設備領先企業,緻力于集成電路測試技術的開發,擁有種類完善的半導體後道測試台和分選機,在主要的三種清洗設備市場中,迪恩士都是當之無愧的龍頭。在單晶圓清洗設備市場,迪恩士市場占有率高達54.9%;自動清洗台由于技術門檻相對較低,市場參與者較多,但是迪恩士市場占有率仍達到了50%以上;而在洗刷機市場迪恩士也有着60%-70%的市場占有率,可以說迪恩士是清洗設備市場中當之無愧的龍頭。
如果沒有主神空間,方浩技術再強也沒有信心制造世界一流的芯片,打造一個壟斷全世界的芯片産業,光是瓦森納協定就可以卡住輝煌科技的脖子。
光刻機這些設備在現代社會是有錢都買不到的高科技物品,可是在23世紀中并不算什麽,有很多設備可可以替代,比如1納米工藝的3D打印機,這種可以打印1納米大小的設備完全可以打印出7納米制程的CPU,隻是效率無法比得上光刻機,不過做打印芯片做研究是可以了。