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芯片制造與中國技術
為了把30噸的運算電路縮小，工程師們把多余的東西全扔了，直接在硅片上制作PN結和電路。下面從硅片出發，說說芯片的制作過程和中國所處的水平。
第一：硅
把這玩意兒氯化了再蒸餾，可以得到純度很高的硅，切成片就是我們想要的硅片。硅的評判指標就是純度，你想想，如果硅里有一堆雜質，那電子就別想在滿軌道和空軌道之間跑順暢。
太陽能級高純硅要求99.9999%，這玩意兒全世界超過一半是中國產的，早被玩成了白菜價。
芯片用的電子級高純硅要求99.999999999%(別數了，11個9)，幾乎全賴進口，直到2018年江蘇的鑫華公司才實現量產，目前年產0.5萬噸，而中國一年進口15萬噸。
難得的是，鑫華的高純硅出口到了半導體強國韓國，品質應該還不錯。不過，30%的制造設備還得進口……
高純硅的傳統霸主依然是德國Wacker和美國Hemlock(美日合資)，中國任重而道遠。
第二：晶圓
硅提純時需要旋轉，成品就長這樣：
所以切片后的硅片也是圓的，因此就叫“晶圓”。這詞是不是已經有點耳熟了？
切好之后，就要在晶圓上把成千上萬的電路裝起來的，干這活的就叫“晶圓廠”。各位拍腦袋想想，以目前人類的技術，怎樣才能完成這種操作？
用原子操縱術？想多了，朋友！等你練成御劍飛行的時候，人類還不見得能操縱一個一個原子組成各種器件。晶圓加工的過程有點繁瑣。
首先在晶圓上涂一層感光材料，這材料見光就融化，那光從哪里來？光刻機，可以用非常精準的光線，在感光材料上刻出圖案，讓底下的晶圓裸露出來。
然后，用等離子體這類東西沖刷，裸露的晶圓就會被刻出很多溝槽，這套設備就叫刻蝕機。在溝槽里摻入磷元素，就得到了一堆N型半導體。
完成之后，清洗干凈，重新涂上感光材料，用光刻機刻圖，用刻蝕機刻溝槽，再撒上硼，就有了P型半導體。
實際過程更加繁瑣，大致原理就是這么回事。有點像3D打印，把導線和其他器件一點點一層層裝進去。
這塊晶圓上的小方塊就是芯片。芯片放大了看就是成堆成堆的電路，這些電路并不比那臺30噸計算機的電路高明，最底層都是簡單的門電路。
只是采用了更多的器件，組成了更龐大的電路，運算性能自然就提高了。
據說這就是一個與非門電路：
提個問題：為啥不把芯片做的更大一點呢？這樣不就可以安裝更多電路了嗎？性能不就趕上外國了嘛？
這個問題很有意思，答案出奇簡單：錢！
一塊300mm直徑的晶圓，16nm工藝可以做出100塊芯片，10nm工藝可以做出210塊芯片，于是價格就便宜了一半，在市場上就能死死摁住競爭對手，賺了錢又可以做更多研發，差距就這么拉開了。
說個題外話，中國軍用芯片基本實現了自給自足，因為咱不計較錢嘛！可以把芯片做的大大的。
另外，越大的硅片遇到雜質的概率越大，所以芯片越大良品率越低。總的來說，大芯片的成本遠遠高于小芯片，不過對軍方來說，這都不叫事兒。
可別把“龍芯”和“漢芯”混為一談
還有一類只制造、不設計的晶圓代工廠，這必須得先說臺灣的臺積電。正是臺積電的出現，才把芯片的設計和制造分開了。
2017年臺積電包下了全世界晶圓代工業務的56%，規模和技術均列全球第一，市值甚至超過了英特爾，成為全球第一半導體企業。
晶圓代工廠又是臺灣的天下，除了臺積電這個巨無霸，臺灣還有聯華電子、力晶半導體等等，連美國韓國都得靠邊站。
大陸最大的代工廠是中芯國際，還有上海華力微電子也還不錯，但技術和規模都遠不及臺灣。
不過受制于臺灣詭譎的社會現狀，臺積電開始布局大陸，落戶南京。這幾年臺資、外企瘋狂在大陸建晶圓代工廠，這架勢和當年合資汽車有的一拼。
大陸的中芯國際具備28nm工藝，14nm的生產線也在路上，可惜還沒盈利。大家還是愿意把這活交給臺積電，臺積電幾乎拿下了全球70%的28nm以下代工業務。
美國、韓國、臺灣已具備10nm的加工能力，最近幾個月臺積電剛剛上線了7nm工藝，穩穩壓過三星，首批客戶就是華為的麒麟980芯片。
這倆哥們兒早就是老搭檔了，華為設計芯片，臺積電加工芯片。
說真的，如果大陸能整合臺灣的半導體產業，并利用靈活的政策和龐大的市場促進其進一步升級，我們追趕美帝的步伐至少輕松一半。
第四：核心設備
芯片良品率取決于晶圓廠整體水平，但加工精度完全取決于核心設備，就是前面提到的“光刻機”。
光刻機，荷蘭阿斯麥公司(ASML)橫掃天下！不好意思，產量還不高，你們慢慢等著吧！
無論是臺積電、三星，還是英特爾，誰先買到阿斯麥的光刻機，誰就能率先具備7nm工藝。沒辦法，就是這么強大！
重要性僅次于光刻機的刻蝕機，中國的狀況要好很多，16nm刻蝕機已經量產運行，7-10nm刻蝕機也在路上了，所以美帝很貼心的解除了對中國刻蝕機的封鎖。
在晶圓上注入硼磷等元素要用到“離子注入機”，2017年8月終于有了第一臺國產商用機，水平先不提了。離子注入機70%的市場份額是美國應用材料公司的。
涂感光材料得用“涂膠顯影機”，日本東京電子公司拿走了90%的市場份額。即便是光刻膠這些輔助材料，也幾乎被日本信越、美國陶氏等壟斷。
2015年至2020年，國內半導體產業計劃投資650億美元，其中設備投資500億美元，再其中480億美元用于購買進口設備。
算下來，這幾年中國年均投入130億，而英特爾一家公司的研發投入就超過130億美元。
論半導體設備，中國，任無比重、道無比遠啊！
第五：封測
芯片做好后，得從晶圓上切下來，接上導線，裝上外殼，順便還得測試，這就叫封測。
封測又又又是臺灣的天下，排名世界第一的日月光，后面還跟著一堆實力不俗的小弟：矽品、力成、南茂、欣邦、京元電子。
大陸的三大封測巨頭，長電科技、華天科技、通富微電，混的都還不錯，畢竟只是芯片產業的末端，技術含量不高。
（按：最新的消息，紫光29.18億臺幣入股第一封裝大廠日月光：占股30％）
說說我們的中國芯
說起中國芯片，不得不提“漢芯事件”。2003年上海交通大學微電子學院院長陳進教授從美國買回芯片，磨掉原有標記，作為自主研發成果，騙取無數資金和榮譽，消耗大量社會資源，影響之惡劣可謂空前！以致于很長一段時間，科研圈談芯色變，嚴重干擾了芯片行業的正常發展。
硅原料、芯片設計、晶圓加工、封測，以及相關的半導體設備，絕大部分領域中國還是處于“任重而道遠”的狀態。
那這種懵逼狀態還得持續多久呢？根據“燒錢燒時間”理論，掐指算算，大約是2030年吧！
國務院印發的《集成電路產業發展綱要》明確提出，2030年集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平，一批企業進入國際第一梯隊，產業實現跨越式發展。
當前，中國芯片的總體水平差不多處在剛剛實現零突破的階段，雖然市場份額微乎其微，但每個領域都參了一腳，前景還是可期待的。
