【图文】国产手机，离自研 SoC 还有多远？(中篇）

Hi，我是如舟。在上篇中咱们聊了手机情况趋势的近况和为何要造芯这个疑问，没看过的同事能够点击下方的链接，此次跟大家聊聊国产厂家造芯，究竟难在何处。

天下上初次款商用计算机微处理器 Intel_4004

要搞清楚这个疑问，首先得打听差异。纵观整个家当链，前端设计是初次片面。首先芯片架构师断定芯片的品种、用途、规格、机能程度等原始需求，并选出非常适宜的决策，断定好就不再点窜。而后芯片设计工程师行使硬件形貌语言（HDL）编写芯片功效和电路代码，并经历 EDA 对象进行功效和电路模仿、布线和考证，测试剖析环节电路是否完整，功效是否能够实现。这就比如盖屋子，先要画设计图纸断定结构和空间同样。再凭据反馈结果接续优化调解，末了由 EDA 对象绘制出物理疆土。在此过程当中，无晶圆厂半导体公司和 EDA 对象是主体。

2020-2021 中国智内行机 SoC 情况趋势份额占比变更

无晶圆厂半导体公司又称 IC 设计商，要紧负责芯片设计、研发、使用和贩卖，而晶圆制造片面则外包给晶圆代厂家。咱们来看情况趋势调研机构 CINNO Research 公布的两张表格，划分是 2020 年 Q1 季度和 2021 年整年中国智内行机情况趋势 SoC 出货量和情况趋势份额占比，彼时华为旗下的海思麒麟以 43.9% 的情况趋势份额位列初次，跨越了高通和苹果的份额总和，紫光展锐还属于别的，联发科不到华为的三分之一，但到了 2021 年在美国的制裁和打压之下，华为情况趋势份额暴跌 68.6%，高通和苹果加起来已占有半壁江山，联发科蹿到了初次的地位，展锐暴涨 100 倍，牵强跻身第五。

被称为“华为绝唱”的麒麟 9000 芯片

不丢脸出，中国当前的芯片设计才气绝非弱者，有海思麒麟这样能够与高通苹果扳本领的公司，固然在统统的芯片机能上，咱们不敢妄自尊大、无视差异，但起码用户人群是用真金白银在投票。疑问也很彰着，受美国制裁的海思麒麟，一夕之间江山拱手让人，联发科虽上榜，但当前主打中低端产物，与高通、苹果尚有必然差异。给国产手机供货还得看美国表情，谈不上芯片解放。紫光展锐固然开展快，但面对龙头难以望其项背，装机量对情况趋势无法组成威逼。更况且另有三星这样集芯片设计、制造和贩卖于一体的壮大敌手。

开源 EDA 对象 KiCad EDA 界面图

而 EDA 对象方面，半导体行业有个经典的摩尔定律效应，即每 18 个月摆布，集成电路上可包容的晶体管数目就会翻一倍。在芯片设计的非常先期，电路图还相对简单，工程师乃至能够手工实现绘制。但当今，手机 SoC 芯片上的晶体管数目都是上亿级别，若说人类的极限是在头发丝上微镌刻字的话，那当今要想手绘逻辑电路，无异于在头发丝上画天下舆图，绘制精度的请求被无尽放大，任何一个马虎就会造成半途而废，鲜明当前不管才气或是效率，人工都不大概胜任。因此 EDA 对象变得很须要。它能帮企业节减大批的时间成本，极大进步容错率，而且供应全流程的办理决策。

国内代表性 EDA 企业及笼盖业务

为难的是，EDA 应用 95% 的份额都被国外企业霸占，同等把持。EDA 行业从上个世纪八九十年月的各抒己见开展至今，已造成新思科技、铿腾电子和西门子 EDA 鼎足之势之势，光是这三家的情况趋势份额就到达了 70%。我国本土的 EDA 代表企业有华大九天、芯禾科技、广立微、概伦电子、创联智软等，它们固然在片面流程上各有上风，但开展不周全，无法笼盖芯片设计全流程。EDA 是芯片设计中非常上游、非常高端的家当，被称为“芯片之母”，笼盖了集成电路设计与制造的全流程，功效非常周全，涉及平台极广。另一方面，EDA 行业入门门槛高，成本弹性大，机能依附强，对芯片研发极为环节，一旦受制于人整个芯片家当开展都邑停滞和停摆。

中微公司总经理尹志尧接管采访时的叹息

另有个轻易轻忽的疑问，我国的芯片人才缺口很大。凭据《中国集成电路家当人才白皮书（今年~2020）》的数据表现，2022 年我国芯片职业人才缺口大概 25 万，存在提供总量不及和结构性失衡疑问。提供总量不及这事儿得从美国提及。美国半导体家当开展较早，成熟较快，人才培植体系完善，全球的先进人才多数都被迷惑以前了。比如英特尔中，险些一半工程师都是技术移民身份的番邦人。让人无语的是，中微半导体公司创始人尹志尧在接管采访时说道：“我在英特尔工作时代发掘，公司内的芯片专家实在大片面都是中国人。”人才流失紧张和技术霸权，撕开一条大大的口子。

三大芯片关联科技公司巨擘均是美籍华人

一方面咱们面对怎样留住芯片人才的疑问。1977 年，其时的中国刚刚规复高考，国内多所大学首先重修半导体或微电子职业，向企业运送人才，但是国内的经济情况对集成电路人才报酬不及，许多卒业生找工作时，乃至基础没有对口岗亭，因而他们纷繁跑去了外企或选定出国，泰西国度不但科研情况先进，薪资报酬丰厚，还会经历种种方法把人才截住，从硅谷科技公司大佬到名校毕生传授，许多中国芯片专家没有回国报效国度，而是选定了技术移民和毕生办事，这实在是很可悲的。

中国集成电路家当人才缺口近况

另一方面在芯片人才培植的疑问上，国内的高校、门生和企业都走了很大一段弯路。按照每一年高校卒业生进来芯片家当的人数来看，区区 3 万人本就难以知足需求，更别说资源网品质杂乱不齐。少许高校的职业结构的不合理，跟风征象紧张，比如某些高校觉得“集成电路很热”就急忙设置集成电路职业，没有充裕思量师资条件和办学资源，不能够针对情况趋势和企业需求做强针对性的培植，教出的门生家当适合性差，不会变通且短缺履历，很大概发掘卒业即赋闲的逆境。

另有即是工程适合性差，人才培植与家当需求脱节，卒业生无法直接知足企业的研发制造需求，入职后还要花消 2-3 年时间培训才气胜任岗亭请求。不少企业将工作履历的门槛进步到 3-5 年，他们觉得高校培植的门生“欠好用”，汲取练习生积极性也不高，恐怕开设企业课程后，门生非常终脱离另择良栖。云云恶性轮回，造成人才培植“末了一公里”脱节，卒业生工作难题。

中微公司总经理尹志尧接管采访时对现有集成电路人才培植的建议

一名正在攻读在任博士学位的资深业内子士对此感想颇深，他觉得黉舍的体系是把门生都往科研偏向塞，这是不对的。许多导师不懂表面行业竞争的压力，在黉舍别说做出一款可用的芯片，能带门生把芯片全流程买通的都很少。还不如找企业的工程师疏解现实使用中的家当常识，让门生疾速打听、进来行业，带领门生观光制造线，实机操纵，亲身感觉研发情况和制造空气有意义。微电子职业不能够只侧重芯片物理结构的设计、科研课题的钻研，应当让门生打听、介入流片，在芯片上运转操纵体系等流程，非常佳带着本人设计的处理器芯片卒业。

中国集成电路家当人才近况

另有前方提到的结构性失衡疑问，更为紧张。集成电路平台是一个概括性很强的学科，从对象、IP 选定，再到不同模块设计、制造制造、封装测试，起码要经由 40 多个关节，若粗略的将其分为设计和制造两个平台，辣么设计平台除了集成电路家当常识，还设计大批计算机、无线电、应用工程等学科，而制造平台则是集物理、化学、机器、光学多门学科为一体。但近况是，复合型人才占比太少，无法推进行业疾速开展，纯真职业的人才按照企业请求培植，范围性太强。许多企业和黉舍同盟开办的团结试验室，一个课题惟有七八片面做专项钻研，这不是普惠性的人才培植，而是纯真的定制人才。基础人才的培植，咱们做得还远远不敷。

国度重点试验室 EDA 室主任，清华大学传授、博导周祖成传授

清华大学周祖成传授曾提到了一个科学体系的建设疑问：“什么是科学？即是发掘一个疑问，办理一个疑问，再提出一个疑问。国内的高等教诲只看重门生剖析疑问和办理疑问才气的练习，却马虎门生提出疑问和立异才气的培植。2020 年这场新冠疫情，露出了咱们在医学、生物关联的基础学科和钻研上不少短板。”芯片行业也是同理，惟有从新增强基础钻研，回来科学的本质，找到那些擅长提出疑问，用立异型思绪对待疑问的人才，培植他们在芯片平台上的多学科整合才气，才有大概带出领甲士物。事理很简单，这些门生卒业不是去写论文、也不是去做菜，而是去缔造经历的。

全球晶圆代厂家情况趋势份额近况

除了芯片设计，另有芯片制造这个老迈难疑问。造芯需求晶圆代厂家和制造装备。晶圆代厂家经由多年的情况趋势竞争，疆土根基上定了型。像英特尔、三星这样又设计、又制造、又封测的顶级学霸很少，而且产能优先给自产业品。帮他人代工芯片的厂子里，台积电以 50% 以上的份额力压群雄，染指初次。

中国企业在晶圆代工情况趋势 10 强中占有 3 席

走运的是，中国陆地在前十中占有 3 席，划分是中芯国外、华虹半导体和上海微电子。其中，在先进制程工艺比如 7nm、5nm 上，台积电领有当先上风。中国陆地代厂家非常强的是中芯国外，能够制造 FinFET 14nm 的芯片，良品率已到达台积电 90% 以上，12nm 制造线也在筹办。华虹半导体能够制造 28nm 的芯片；上海微电子相对微妙，昨年 6 月就传出决策年关推出首台国产 28nm IC 前道光刻机，但至今还没后续，当前能够实现 90nm 光刻机的制造。千万别漠视这 28nm，若真能下线，上海微电子将一跃成为天下其次，仅次于 ASML 的厂家。

上海微电子 90nm IC 前道光刻机

因此中国厂家在代工方面或是有底子的，追逐台积电也不是水中幻月。但是，在造芯非常紧张的装备之一光刻机上，中国仍旧被紧紧卡着脖子。当前我国唯独的光刻机制造商惟有上海微电子，其 90nm 的产物与全球光刻机巨擘 ASML 的 7nm 和 5nm 相距甚远。光刻机密集了西方百年产业制造的结晶，一台 ASML 光刻机需求 10 万个零配件，由 13 个体系配合组成。这些零配件中有来自美国的光源控制器、德国的蔡司光学镜头、日本的光罩等等，皆非常顶级的。它们将误差均派到 13 个体系，以确保整体的制造精度和良品率。当前，基于 EUV 技术的先进工艺光刻机被 ASML 把持，准确点说是被美国把持。

光刻机巨擘阿斯麦 CEO 对中国的断言

大家都晓得，ASML 是一家荷兰公司，但现实上，EUV 技术却起源于英特尔与美国政府牵头建立的 EUV LLC 同盟。ASML 固然胜利入局，但做出了在美国建厂和研发基地等多项退让，因为美国政府忧虑基础技术落入番邦公司，直接不带别的两个光刻机大厂，日本的尼康和佳能玩。而且在 ASML 接续回收和整合关联技术企业的同时，美国也在技术和血本层面慢慢分泌 ASML，因此 EUV 技术现实受控于美国，而且 ASML 起先进入 EUV 同盟的答应之一，即是美国零部件需求占比 55% 以上，因此美国才是 ASML 背地现实的控制方。ASML 的 CEO 乃至自信放话：中国不大概自力造出顶尖光刻机。在技术、公司和装备零件都控制在美国的情况下，中国想要追上，险些即是在做一件从无到有的事情。

除了光刻机，芯片制造所需的装备另有许多，比如 ICP 等离子体刻蚀体系、反馈离子刻蚀体系、离子注入机、单晶炉、晶圆划片机、晶片减薄机、氧化炉、清洗机等等，这些装备中不少咱们都有设施替代，但是工艺方面与国外仍有差异，也有做到全球当先程度的，比如中微半导体公司的刻蚀机，在芯片介质刻蚀装备、硅通孔刻蚀装备、MOCVD 装备三大细分平台均处于天下三强程度，因此这片面阻力相对于光刻秘密小不少。末了的芯片封测关节，中国在以前已经蕴蓄堆积了必然的基础，整体差异不算大，在任务力上也有上风，眼下要做的是尽快加固、强化上风关节，补足短板起劲追逐。

任正非在清华、北大演讲时的忧愁和无奈

固然，芯片制造和封测方面，咱们同样存在人才短缺的疑问，而且越是顶尖的立异型人才、复合型人才的短缺，对咱们的影响越大。全体来说，造芯要紧差在 EDA 对象、光刻机制造装备、完整的配套家当链集群缺失以及芯片人才的庞大缺口上。能够必定的是，这些差异咱们务必逐一击破，没有任何捷径可言。在美国的制裁大棒之下，华为的蒙受警省了整个中国，分外是华为总裁任正非在清华、北大演讲上的那句话：“咱们设计的芯片，国内的基础产业还造不出来”，听起来是辣么的心伤和不甘。

江苏南京紫金山试验室胜利冲破 5G mm波芯片技术

然我泱泱大国巍巍华夏，尚有许多坚守在一线的科研职员艰辛斗争，他们获得的结果同样使人自豪。紫金山试验室 5G mm波芯片研发胜利，复兴通信自研 7nm 主控芯片胜利，中芯国外 FinFET N+1 先进工艺芯片流片胜利，南大光电 ArF 光刻胶 28 纳米工艺节点冲破，中国电科离子注入机天下产化，笼盖 28nm 工艺，盛美半导体清洗机进来产线 14 纳米考证，提前笼盖国内非常新制程；从芯片制造关节和技术节点来看，中国陆地已经实现了 28nm 完整笼盖，纯国产化指日可待。因此我相信，凭借中国千千万万任务国民的巨大伶俐，必然能杀出重围，因为但凡不能够烧毁我的，必使我更壮大。