中国半导体芯片的未来发展，路在何方？

中国芯片正在崛起，营收占全球芯片营收的13%是什么概念？

12 月 25 日讯，据外媒报道，中国高科技企受到北美限制后加强了对国内供应的需求，为中国芯片业发展带来了 3000 亿美元的投资机会。当前，中国已经有近 2000 家芯片设计相关企业，主要有华为，紫光展锐，依图科技等，中国芯片企业占全球芯片营收 13%。而重视之下必有突破，近期中国芯片更是迎来了三大利好消息。

1、从无到有，中国存储芯片产量全球占比将达 5%

过去五年由于深受存储芯片短缺之苦，中国掀起了一股存储芯片发展热潮。经过坚持不懈的努力之后，今年中国在存储芯片领域不断取得新的突破。据日媒报道，中国新兴芯片产业的产量有望在 2020 年底占到全球存储芯片总产量的 5%左右，而这一占比在去年还几乎为零。

目前，NAND 闪存和 DRAM 芯片的全球产量均为每月 130 万片左右。这两个市场都由美国、韩国和日本的制造商所主导，比如三星电子、SK 海力士、美光科技。虽说，长江存储和长鑫存储加起来每月 10 万片的出货量对于大公司而言显得微不足道，但是，此前在这两个市场中国都是"零生产"，这 10 万片意味着中国推动技术自给自足的努力即将取得重大突破，同时也是打破美日韩垄断的关键。

2、14nm 到 9nm，国产光刻机再次实现技术突破

在一般情况下，芯片的生产过程包括两个环节，一个环节是设计，一个环节是制造。我国在ADUC7021BCPZ62芯片设计环节，包括华为海思等知名中国科技企业均已经研发出 7nm 工艺制程的芯片，但是芯片制造环节却依旧是中国企业最大的短板，毕竟用于生产制造芯片的光刻机便是一大难题。而在意识到芯片制造过程受限于人将会产生连锁弊端后，中国开始在国产光刻机领域进行了巨额投入，并且不断传来好消息。

前段时间，中国自主研发的 14nm 光刻机已经初步通过了专家组的验收和审核，而继 14nm 制程工艺后，一个振奋人心的消息再次传来，国产光刻机再一次实现了新的技术突破。据媒体报道，武汉光电国家研究中心的甘宗松团队，目前已经成功研发 9nm 工艺制程的光刻机。值得一提的是，与传统光刻机不同，这款国产光刻机利用二束激光突破了衍射极限的限制，而这是中国具有自主产权的技术。

这也意味着国产光刻机的技术难关已经被攻破，打破了长期以来国外对中国的技术封锁与限制，不过即便目前国产光刻机在 9nm 制程工艺方面有所突破，而与荷兰 ASML 所掌握的 7nm 工艺制程相比还是存在一定的差距。但是不可置否的是这确实是中国芯片发展史上的一个重要里程碑，一旦国产光刻机实现量产，未来能否打破 ASML 垄断我们可以拭目以待。

3、中国半导体实现新突破：成功进军全球首条 5nm 芯片制程生产线

另外，除了光刻机，蚀刻机也是半导体工艺中不可缺少的一步。据了解，光刻机、蚀刻机和 MOCVD 等设备，一并被称为半导体工艺三大关键设备。刻蚀机作为芯片制造中的一种关键设备，用来在芯片上进行微观雕刻，一定程度上决定了芯片制造的最高水平。然而，鲜为人知的是，我国国产刻蚀机水平早已遥遥领先世界。

根据摩尔定律的发展走，台积电的芯片制程已经从 14nm 发展到 5nm，并将进入大规模的生产节点，而芯片制程不断地演进，对设备的加工精度要求也随之提升。值得一提的是，经台积电验证，中微半导体自主研制的 5nm 等离子体刻蚀机，性能优良，将用于全球首条 5nm 芯片制程生产线。

而中微半导体的 5nm 蚀刻机成功打入台积电的供应链，则意味着创造了中国半导体设备的又一个里程碑。可以看出，越来越多的证据表明，中国的芯片制造正在进入一个新时代，虽说，如今我国芯片产业与世界一线水平仍存在着一定的差距，但是我们仍要相信：道阻且长，行则将至。

如何理解半导体芯片？

半导体是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有硅。芯片就是半导体产品的统称，是集成电路的载体。此外，芯片应用的范围很广，已广泛应用到日常生活中的汽车、路由器、手机、电视机等产品。

各种各样的芯片已经遍布我们的生活，那芯片之间的性能差异是什么原因造成的？芯片的结构会对性能产生影响，从结构设计角度也可使芯片性能进一步提升；设计架构师的经验对芯片性能也有很大影响。架构师不仅要对硬件本身理解，也要理解芯片的实际应用，个人经验的积累、悟性、受教育的程度等都会影响他的理解。

目前，国内外低功耗芯片的研发逐渐成为一个热点。主要有几点原因，首先是目前功耗过高带来的一些局限，比如硬件过烫而影响工作。第二是由于物联网的应用，物联网监控是无人值守的，需要保证一颗电池用到一定的时长，对功耗的要求也相应提高。还有一个原因是泄漏电流的存在，即芯片即使不工作也在耗电，这就造成了功耗的增加。这包括几个层面：一是工艺，集成电路的工艺越先进，功耗的降低就会越明显；二是芯片设计本身，通过简化算法和运用硬件设计技巧也可以降低能耗。

中国半导体芯片的未来发展，路在何方？

现在国内人工智能芯片已经获得快速发展，这是否会让我们实现弯道超车？人工智能芯片更多的是起到优化现有应用的作用，主要应用在两个层面，一是基于微处理器，应用于优化神经网络计算；二是在人工智能专用领域，如智能监控中的动态识别，可用于危险手势识别或者跟踪。在人工智能芯片方面，我国的发展已经位于第一梯队，但市场总体比重仍然较小。目前芯片产业已经发展成为网络，要想实现弯道超车，就需要有颠覆性的技术，而材料技术的革新是首要的前提。

国家已经为半导体芯片行业的核心技术发展提供了巨大的扶持资金，商业资本的关注热度也逐渐升温，这在一定程度上为行业发展带来了机遇。

半导体芯片领域的发展也有必要形成科研和产业的合作发展模式。在集成电路的设计中，产业实际上是学术界的前沿，是一个相互学习的过程。

电子行业的发展离不开高端人才的培养。要在大力培育国内芯片人才的同时，更加积极主动地引进国外芯片人才特别是高层次芯片人才。以更加开放包容的姿态，不断加强国际人才交流合作，助力更多更全面的核心技术的及时掌握和突破。