中國晶片趕超美國是否能指日可待

集微網訊息(文/holly),8月17日,美國商務部進一步收緊對華為獲取美國技術的限制,並將華為在全球21個國家和地區的38家子公司列入“實體清單”,對所有受出口管理條例(EAR)約束的專案都規定了許可證要求。另外路透社報道指出,美國國防部官員表示,特朗普政府正在考慮將中國最大的晶片製造商中芯國際列入實體清單。

中國晶片趕超美國是否能指日可待

圖源:網路

對此,臺媒digitimes訊息稱,即便中國必須花上10年時間,也將逐步取代美國晶片設計者、晶片軟體開發商以及半導體裝置製造商,並且將美國供應商逐出中國市場。

另外,該報道稱,日前美國半導體協會(SIA)在遞交給美國商務部的一份報告中指出,超過73%的美國晶片均可有他國產品所取代,而切斷華為取得美國晶片商出貨之舉,不僅將大減美國廠商的營收,也將相對縮減美國業者用以再投資之研發預算,在競爭力逐步削弱之下,美國半導體市佔率恐將逐步下滑。

此外,SIA還強調,中國市場是全球增長速度最快也是美國半導體產業的最大市場之一,每年的交易額佔美國半導體廠商總營收的近三分之一。過於大範圍針對中國廠商施行出口管制的制裁行動,恐讓美國廠商營收縮水高達37%,相對也將大減全球市佔率18%左右,此種禁令無疑自毀美國半導體產業。

中國晶片趕超美國是否能指日可待

不僅如此,近日市場研究公司Dell‘Oro Group剛剛釋出了2020年第一季度全球電信裝置整體市場報告,報告顯示,華為依然市場排名第一。

所以透過以上種種就能看出,雖然美國想透過打壓制裁的方式拖垮華為,但是結果顯示華為並沒有出現美國想要的那種結果,反而還促進了華為擁有了自己的生態,之前餘承東就表示:美國的制裁令華為加快了自建生態的發展,使之從一家硬體公司成為了一家擁有生態的偉大的公司,可以“單方面碾壓對手兩三條街”。

而近日,華為突然宣佈了新的好訊息,在日本年度最大規模的ICT展會Interop Tokyo 2020年,華為獲得了多項Best of Show Award大獎,Best of Show Award是日本東京Interop展的最高獎項。

出現拐點了?這顯然美國想要的結果?

中國晶片趕超美國是否能指日可待

上文中我們提到,美國之所以要打壓華為,是為了拖垮華為,進而為美國在通訊等多個領域實現科技霸權,但結果卻是,華為並沒有因為美國的打壓而萎靡不振,例如華為AR502H物聯網閘道器,該產品同樣獲得了Best of Show Award大獎。很多人不瞭解這款產品的巨大作用,對於什麼是物聯網閘道器可能也沒有比較清晰的概念,這裡我們做一個簡單的介紹,首先要理解物聯網,這個應該沒有難度,物聯網簡單理解就是萬物皆可以連線到網路,而不再只是手機、電腦的專屬。而萬物聯網,最終連線到的是伺服器,現在我們稱之為雲端,但萬物都要直接連線到雲端,面臨著很多難題。

例如面臨海量終端連線難、裝置管理難,資料分析難等問題,此外伺服器直連的話,安全性、可靠性也是個大問題,而為了解決這些問題,物聯網閘道器就出現了,它介於伺服器和資料終端之間,三者呈現金字塔結構,這樣連線到伺服器的裝置就少太多了。

中國晶片趕超美國是否能指日可待

物聯網閘道器會對資料首先進行一些本地化處理,然後再交給雲端的伺服器,這樣讓資料處理更加的高效,同時如果網路被入侵,那麼物聯網閘道器就是保護資料終端的第一道防線,即便被突破,那麼只是影響某個或者某幾個閘道器下屬的資料終端,安全性大增。

既然華為AR502H物聯網閘道器獲得了最高榮譽,就代表華為則該領域具備最強的技術實力。早在2018年在西班牙巴塞羅那舉辦的世界行動通訊展上,華為5G產品線總裁楊超斌就表示:華為釋出的5G產品解決方案,是目前行業唯一能夠提供的5G端到端全系列產品解決方案。

而與之對應的美國,其實就不具備這種端到端的解決方案,其最大的弱點就是無線接入網。在整個電信運營商經營的蜂窩網路中,大致上是這樣一個通訊流程,終端、接入網、承接網、核心網,之後再到承接網、接入網和終端,當然這中間還要很多閘道器的接入,例如路由器、交換機等。

由於科學家並不能確定什麼樣的材料能夠替代矽,所以提出了許多的方案,比如石墨烯、碳奈米管、碳化矽、氮化鎵等。甚至有些科學家提出在保留矽材料的前提下,也就是從架構的角度將矽材料以全新的方式進行配置,比如走向3D:既然可以將電路蝕刻到矽平面的表面,為何不試試打造成“摩天大樓”,將表面已經蝕刻進電路的薄矽片堆積起來呈立體的形狀?

中國則提出了利用碳奈米管來取代矽的方案,科學界普遍認為碳奈米管自身的材料效能遠優於矽材料,碳管電晶體的理論極限執行速度可比矽電晶體快5~10倍,而功耗卻降低到其1/10,因此是極佳的晶體管制備材料,這也是為什麼中國會研究碳奈米管的原因。

但碳奈米管由於內部充滿雜質,將會失去原本具有執行速度快的優勢,同時還增加電晶體的功耗,相較傳統的矽材料徹底失去競爭力。在技術難題面前,眾多美國企業選擇了放棄。

但中國北大彭練矛教授課題組發展全新的提純和自組裝方法,製備高密度高純半導體陣列碳奈米管材料,並在此基礎上首次實現了效能超越同等柵長矽基CMOS技術的電晶體和電路,展現出碳管電子學的優勢。該課題組採用多次聚合物分散和提純技術得到超高純度碳管溶液,並結合維度限制自排列法,在4英寸基底上製備出密度為120/μm、半導體純度高達99。99995%、直徑分佈在1。45±0。23 nm的碳管陣列,從而達到超大規模碳管積體電路的需求。這也標誌著中國碳基晶片已經具備批次化製備的可能性。在晶片革命中處於第一梯隊。

中國晶片趕超美國是否能指日可待

如果中國可以率先實現碳基晶片量產商用,那麼中國將會在新一代材料革命中將佔據主導優勢,舉一個例子,我們中國一直以來無法造出的EUV光刻機,如果中國碳基晶片能夠取代美國矽晶片,那麼晶圓的生產工藝就不一樣了這就是另外一套玩法,我們就可以繞過EUV光刻機,研發其他的裝置來製造生產光刻機,或者說,即使還需要光刻機,同性能的矽基晶片,對光刻機的精度要求沒有這麼高,甚至對光刻機的工藝要求也不一樣,那ASML的市場壟斷就會被打破,以中國的科技發展,完全可以實現國產化。

可以確定的是,矽晶片的極限在1nm左右,而碳基晶片可以做到1nm以下,矽基時代終結是遲早的事情。就看中國能否搶奪到主導權來。而這還需要中國半導體企業的配合,只有他們將碳基晶片運用於實際之中,碳基晶片才可以得到長足發展,從而形成一個完善的生態鏈。