這是一枚麒麟990 5G晶片
內部有數百億電晶體組成的積體電路,讓手機實現了
看影片、玩遊戲、拍照
等功能。
這枚晶片從最初構思和最終出貨大體分為
設計
和
製造
兩個過程
由
無廠半導體公司設計晶片
,
晶圓代工廠進行生產
,也有
晶片製造商
可以獨立完成這兩個過程。
先來說說晶片的設計,晶片的設計分為前端工藝和後端工藝。
首先,確定晶片的規格和功能,然後工程師利用硬體語言(HDL)將晶片的功能程式設計為程式碼,再計算和設計成邏輯電路,最終生成物理版圖,交給代工廠生產。
說到這裡就不得不提及一項技術,
EDA——電子設計自動化工具集
。
EDA:利用計算機設計輔助軟體,來完成超大規模積體電路晶片的功能設計、綜合、驗證、物理設計。包括佈局、佈線、版圖、設計規則檢查等一系列軟體工具集。
有了這項技術,現在工程師只需要以程式碼的方式來完成晶片的功能和設計,之後的就交給各類EDA完成佈線、驗證、模擬、生成物理版圖等操作,就可以交給代工廠生產了。
EDA工具極大的節約了晶片的研發時間和成本,目前EDA工具市場65%由
新思科技、鏗騰電子、西門子旗下的明導國際
三家佔據。在國內,這三家市場份額更是高達95%以上,處於完全壟斷地位,而原因就在晶片的
製作工藝
(製程)。
這是組成晶片的鰭式場效應電晶體
由源極、基板、柵極、漏極組成,而
柵極的最小寬度
就是我們口中的
晶片製程
。
柵極越小電晶體越小,同等面積下晶片就可以容納更多,更復雜的電路設計。
然而讓以上的這些最新工藝製程實際落地的核心部件,也就是生產機器,就是
光刻機
。
光刻機是利用特定的紫外光照射光罩下塗布了光刻膠的晶圓,使得光刻膠變性,實現電路圖從光罩轉移至晶圓的儀器。
光刻機的原理和構造並不複雜,難處在於
精細程度
。
光刻膠的第一步是
鋪膠
,經過疏水處理的晶圓的中心會滴入精確體積的光刻膠,然後利用高速旋轉形成厚度極其均勻的覆蓋層,平均厚度控制精度要在±2奈米之內。
隨後就是光刻機最難的部分,
光源
,為了實現小於20奈米的製程,光的波長需要夠短,目前7奈米的光刻光源為EUV,這也就是我們說的7奈米EUV工藝——極紫外光,極紫外光波長只有13。5奈米,太短的波長也帶來了一個問題,幾乎所有的東西都都可以吸收EUV,包括空氣,所以整個光刻都需要在
真空
的環境下完成。
之後因為EUV還需要透過數個反射鏡,最終聚焦照射在光罩上,而為了確保精度,聚焦反射鏡也需要足夠平整,有多平整呢?如果反射鏡的直徑相當於一個地球這麼大的話,那麼這個地球的表面最低點和最高點不能超過一根頭髮的寬度0。07毫米左右。
目前能夠生產光刻機的廠商在全球有11家,但是能生產最新7nm製程的光刻機,僅有荷蘭的阿斯麥一家。
關於這些裝置的國產化,雖然目前國家很注重這方面的研究,近些年也有良好的勢頭,但是技術水平依舊不足支撐先進的製程工藝。
科學無國界,但在全球貿易的制衡結構之中,技術它確實是有國界的,核心技術方面落後,真的是要捱打。
如今華為在通訊行業方面已經做到了佼佼者,美國自然而然不可能放過這個由中國出身的企業去引領通訊行業的發展,對華為進行打壓也是意料之中。無論如何,
自研
成了最後的道路,也希望華為能夠在這次對抗中撐下去。
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