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      1. 中國制造電子元器件、集成電路技術難在哪里?

        2019-07-22 09:42:18 125

        我國是元器件制造大國,但并非制造強國。2017年行業統計,我國電子元件制造行業規??傎Y產達到10746.29億元,較上年同期增長6.74%。行業銷售收入為15355.45億元,較上年同期增長4.14%。利潤總額為859.88億元,較上年同期增長6.15%??傮w來看,我國在基礎電子元器件行業近幾年發展速度較快,整體水平有明顯提高,尤其在軍用電子元器件上。但與世界先進水平相比,在行業整體技術積累和高端人才上仍有一定差距。

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        集成電路(簡稱IC)是一種微型電子器件或部件。當今世界大多采用硅(Si)和鍺(Ge)半導體材料,通過平面工藝技術,把某個功能電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線集成起來組成一個整體,相當于把一個具有一定功能的電路板塊或單元,制作在半導體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構,稱其為集成電路。具有微小型化、低功耗、智能化和高可靠性的特征。集成電路技術包括芯片制造技術與設計技術,主要體現在加工設備、加工工藝、封裝測試、批量生產及設計創新的能力上。

        芯片行業遵循已久的摩爾定律認為:當價格不變時,集成電路上可容納的元器件數目,約每隔18至24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。充分揭示了信息技術進步的速度。換言之,每一美元所能買到的電腦性能,每隔18至24個月就翻一倍。從西方實際情況來看,這種規律基本吻合并也已持續了半個世紀,其主要標志體現在集成電路的內部線寬上。每次工藝提升,都會使線寬更小、集成元件更多、功耗更低、工作頻率更高、性能更強。半導體工藝從幾十微米到幾微米,再到幾百納米,一直到130納米,65納米,45納米,28納米,20納米,16納米,14納米,9納米,直到今年三星馬上量產的7納米,每隔兩三年就更新一代。以及個人計算機(即PC)的微處理器芯片、半導體存儲器和系統軟件三大要素市場化應用與發展歷程來看,與摩爾定律都是完全吻合的。由于半導體光刻技術等瓶頸問題,再加上半導體做得越來越接近物理極限,現在更新換代速度正在慢下來,這對于中國來說是一個機會。

        對芯片制造商來說,光刻機是核心的生產設備。芯片制造商要想成功地制造出高性能的芯片來,必須用到高性能的高端光刻機。而光刻機恰恰是中國半導體設備制造上的最大短板,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口,其核心技術長期被荷蘭、日本、德國等把持,龍頭老大是荷蘭ASML(阿斯麥)公司,占據全球高達80%的市場份額。目前,國際最高水平的是EUV(極紫外線)光刻機,線寬可以到幾納米,售價高達1億多美元,且全球僅僅ASML能夠生產,在干式曝光機、浸潤式光刻機、EUV(極紫外線光刻機)的市場幾乎處于獨霸地位,Intel、臺積電、三星14nm光刻機都是來自ASML,并且有技術人員駐廠,格羅方德、聯電以及中芯國際等晶圓廠的光刻機主要也都是來自ASML。由于生產難度和成本都非常高,全年僅能生產12臺,無法滿足市場需求,2018年可望增加至20臺,現累積未出貨訂單約27臺,其中有5臺已被臺積電預訂,費款高達5.5億美元。采用EUV光刻技術,芯片生產周期將由其他工藝的80天大幅縮短為20天,良品率也會大幅提高。


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