Tecnología de sustrato IC - Placa de circuito integrado de Chip Semiconductor

Chip, también conocido como placa de circuito integrado - IC, es una forma de componentes semiconductores, componentes no activos y otros a pequeña escala, puede ser un gran número de transistores de microunión integrados en un chip pequeño.

Placa de circuito integrado - IC

Así que el chip se compone de un transistor de unión, todo tipo de componentes semiconductores de estado sólido (diodo, transistor de unión), a mediados y finales de 2000 el progreso de la tecnología semiconductora para mejorar para el chip de circuito integrado se vuelve posible, desde el montaje manual utilizando el embrague de componentes electrónicos La placa de circuito integrado es más fiable, de alto rendimiento (pequeño tamaño corta manera de cambiar rápidamente componentes de baja potencia, bajo consumo de energía), bajo costo (tecnología de placa de fotos, alta tasa de producción).

En el pasado, las naciones y comunidades de personas lucharon por los recursos alimentarios como la tierra, la población, los materiales combustibles, los mercados, etc. Estos recursos requerían enlaces de transporte básicos, por lo que construimos muchas carreteras y puentes para transportar estos recursos y hacerlos útiles. Desde la Segunda Guerra Mundial, la ciencia básica no se ha roto fundamentalmente, y muchos campos, como la energía, la materia y los materiales, se han estancado. Está buscando una mejor supervivencia, y la infraestructura digital se ha convertido en el nuevo punto alto. acción

Infraestructura digital:

En la era de la economía digital, nos hemos convertido en el factor central de producción y recurso estratégico. El software y el hardware básicos como la red, el almacenamiento, la computación y la aplicación en todo el ciclo de vida del digital se han convertido en una nueva infraestructura que es indispensable para la producción, la supervivencia y el progreso de la forma social. A través de estas nuevas infraestructuras, hemos logrado la gestión del "mundo invisible" detrás del espacio físico. Sobre la base del impulso internacional actual y del impacto de la epidemia, la infraestructura digital puede funcionar, estimular la inversión, participar constantemente en el trabajo y revitalizar la economía. A diferencia de la infraestructura tradicional en el pasado, la infraestructura digital es el campo económico más dinámico en la actualidad.

La infraestructura digital es la piedra angular y garantía del progreso de la economía digital y una nueva fuerza motriz del progreso económico de alta calidad. Por lo tanto, en el futuro previsible, el mundo iniciará una tendencia a invertir enérgicamente en infraestructura digital.

2.Comunicación y Computación:

La aplicación de la infraestructura digital gira en torno a la comunicación y la potencia informática, lo que se traduce en 5G y chip como sabemos claramente. La reputación de la comunicación 5G vincula y resume los valores reunidos, y la potencia de computación es la eliminación de la información resumida.

En la economía tradicional, las líneas de producción, las máquinas y varios vehículos se utilizan como herramientas de producción, mientras que la tierra, la productividad y los materiales de combustión fósil se convierten en los factores centrales de producción; En consonancia con la nueva infraestructura digital, la IA, el 5G, el Internet de las cosas y la computación en la nube se han convertido en nuevas herramientas de producción, mientras que la potencia y el valor de la computación se han convertido en los factores centrales de producción de las herramientas mencionadas anteriormente. El poder informático y el valor se han convertido en las alturas dominantes de la competencia mundial actual.

3.Comunicación:

En el campo de la comunicación, China es muy digna de ello. Hasta ahora, Huawei tiene el mayor número de patentes 5G en el mundo, y su tecnología integral está a nivel mundial. Sin embargo, no podemos evitar ser optimistas en el campo de los chips, especialmente los chips de gama alta. Aunque tenemos un gran número de empresas de chips de semiconductores, como SMIC internacional y China microelectrónica, no se especializan en todos los campos, La industria de chips necesita el progreso coordinado de toda la cadena industrial, especialmente en una tecnología clave.

4. cálculo:

En la era actual de Internet de las cosas, es muy conveniente obtener información de confianza. Incluso en el futuro previsible, cuando la información sea lo suficientemente grande y la capacidad de cálculo sea lo suficientemente fuerte como para que las decisiones del país puedan transmitirse a las computadoras, todo lo que tenemos que hacer es establecer reglas de operación, es decir, algoritmos. La información multisectorial permite a la computación colaborativa generar nuevas necesidades, capacidades de producción y mercados, y ayudar al progreso económico mundial. En ese momento, el juego entre países será muy grande y es probable que se convierta en un juego entre dos supercomputadoras. Quién puede obtener más datos a través de una mayor capacidad de cálculo, apoyar algoritmos científicos y, en última instancia, destacar y tomar decisiones precisas.

IDC, una empresa numérica internacional, predice por adelantado que para 2023, el valor de producción de la economía digital representará el 67% del PIB de China. La potencia informática fuerte e independiente se convertirá en la piedra angular del progreso económico de China, y la inversión y el desarrollo de la potencia informática del factor central se convertirá en el plan a largo plazo de China. No hay duda de que los países que ocupan estos dos campos alcanzarán un poder importante y práctico en las próximas décadas, incluso el orden mundial después del día de la votación.

El semiconductor es un tipo de cosa cuya conductividad está entre el conductor y el aislante (que se discutirá en detalle a continuación). No fue ampliamente licenciado hasta que la tecnología de alta purificación de materiales se mejoró en la década de 1930. Los semiconductores se componen principalmente de circuitos integrados, componentes fotoeléctricos, componentes discretos y sensores. Debido a que los circuitos integrados representan más del 80% de los componentes, los semiconductores se denominan comúnmente circuitos integrados. El circuito integrado se divide en microprocesador, memoria, unidad de ley de pensamiento y componente de imitación. Así que también lo convertimos en un chip.

Historia del desarrollo del chip

Intel es un gigante de los chips en el campo de las PC. Su historia de desarrollo básicamente representa la historia de desarrollo de los chips. Echemos un vistazo a su historia de desarrollo:

Historia del chip

En 1971, salió el primer procesador comercial de Intel 4004, integrando 2250 tubos de cristal y 60.000 operaciones por segundo. Su exposición fue revolucionaria, trajo la posterior revolución de la computadora e Internet, y continuó cambiando el mundo entero.

En 1978, salió el famoso procesador 8086 de Intel y se aplicó a la computadora IBM en 1981. Luego hay modelos posteriores como el 80286.

En 1985, Intel investigó y fabricó el primer procesador de 32 bits 80386. Confiando en la compatibilidad y la cooperación con IBM PC, Intel estableció firmemente la posición líder en el mercado de máquinas compatibles y entró en el mercado chino el mismo año. También hay modelos mejorados 80486, 586, etc. Xiaosheng recordó que el primer procesador Win95 utilizado en una hora es el chip de la serie 80486.

En 1993, Intel lanzó Pentium. En este momento, el número de tubos de cristal alcanzó los 3,2 millones. La experiencia de la operación de punto flotante se fortaleció en gran medida, y las funciones de imagen, sonido, cine y televisión se realizaron plenamente y con éxito. En los diez años siguientes, los números actualizados continuaron uno tras otro, y Intel se ha convertido en el nombre representativo de los chips de gama alta.

En 2001, nació el primer procesador de 64 bits de Intel Itanium, que se utiliza principalmente para el fondo de computación de nivel de empresa de alta gama, es decir, servidores, superando a sus pares y convirtiéndose en el líder de chips de servidor.

6.En 2006, salió el procesador de doble núcleo de núcleo que conocemos bien, es decir, nuestra llamada serie I3, i5 e i7. Por supuesto, el Core i7 fue lanzado en 2008 y es el primer procesador de cuatro núcleos. La serie de núcleo es duradera. Hasta ahora, nuestras computadoras privadas utilizan básicamente la serie de núcleo (otras variantes de AMD o Intel en el núcleo).

En 2014, Intel lanzó los procesadores de la serie Xeon E7, con hasta 15 centros de procesadores convirtiéndose en el mayor número de procesadores en el centro Intel. Xeon se utiliza principalmente en el campo del servidor y se puede aplicar a la ingeniería de procesamiento de Internet, imágenes y estaciones de TV múltiples, etc.

8.En 2017, después de que Intel compró Mobileye de varios lugares, comenzó a progresar en la dirección de la IA integrada "algoritmo + chip". En el entorno de la IA inteligente, NVIDIA e Intel están utilizando tecnologías como la red de órganos neuronales de aprendizaje profundo para hacer chips de IA y apoderarse del nuevo mercado.

A lo largo de la historia del desarrollo de circuitos integrados en los últimos 30 años, el número de tubos de cristal se ha duplicado cada 1,5 años. Con el aumento del tamaño del plano unitario o superficie del objeto, el tamaño general del chip ha cambiado de grande a pequeño, y la superficie del costo del monómero y la potencia de conmutación ha disminuido. Al mismo tiempo, todos los índices de rendimiento se han fortalecido, es decir, el número y el rendimiento de los tubos de cristal del chip se han duplicado cada 24 meses.

Se puede decir que el hardware de la industria de TI se basa en la industria de semiconductores, y el semiconductor está compuesto por tubos de cristal (incluyendo diodos, tubos con tres electrodos, tubos de efecto de campo, tiristores, etc., a veces especialmente componentes bipolares). Empecemos con los semiconductores y los tubos de cristal (otros principios son casi los mismos).

1. semiconductores:

Hablando de chips, tenemos que mencionar semiconductores. De hecho, el descubrimiento de semiconductores también se desarrolló a partir de la mecánica cuántica. Hablemos del nivel de los átomos físicos. Todos sabemos que todos los demás elementos, excepto H y he, están en un Estado estable de ocho electrones en la capa exterior. El conocimiento de la química también nos dice que la fuerza estática (enlace químico) que conecta los dos elementos tiene enlaces iónicos y covalentes (los enlaces metálicos son aproximadamente similares a los enlaces covalentes).

Los enlaces iónicos generalmente existen entre metales y no metales. Por ejemplo, el átomo de Na pierde un electrón y se convierte en partícula de Na +, el átomo de Cl obtiene un electrón y se convierte en partícula de CL, y los dos átomos se convierten en cargas heterosexuales. A través de la corriente, se atraen entre sí por la energía magnética y se convierten en NaCl, es decir, sal y cloruro de sodio; Los enlaces covalentes generalmente requieren la unión de elementos no metálicos. Diferentes átomos pueden formar pares de electrones lado a lado con electrones nucleares adicionales, de modo que la capa más externa forma un estado estable de 8 electrones, como el nitrógeno.

Por el momento, hemos comprobado cuidadosamente que la capa más externa de los elementos del Grupo C en la tabla periódica solo tiene cuatro electrones y no es fácil perderlos o obtenerlos. Este es el concepto de semiconductores. Sin embargo, a medida que aumenta el número de capas electrónicas, los electrones en este conjunto de elementos (ge, sn, pb, etc. detrás del si) se pierden cada vez más fácilmente. se ha descubierto que el si de silicio se ha convertido en el mejor material semiconductor a nuestros ojos debido a su número adecuado de capas electrónicas y el número de electrones en La capa más externa. Este es también el origen del "silicon valley" de la aglomeración mundial de industrias de alta tecnología. "Silicon valley" es también el primer lugar en estudiar y producir chips semiconductores a base de silicio debido a su nombre.

Transistor y circuitos integrados

2.Tubos de cristal y circuitos integrados:

El diodo es uno de los tubos cristalinos. Es un componente electrónico que puede conducir electricidad en una dirección hecho de materiales semiconductores (silicio, selenio, germanio, etc.). Es decir, se enciende cuando se da al ánodo y al cátodo del diodo una tensión hacia adelante y termina cuando se da la tensión inversa, que es equivalente a la conexión y rotura de un interruptor. Ahora tenemos la diferencia de señal más básica. Por ejemplo, registramos la conducción de corriente como 1 y la fractura como 0. Este es el lenguaje informático 0 y 1 que conocemos muy bien. Ahora el lenguaje C, C ++, JS y H5 se han convertido en lenguajes, lo que también es una manera de traducir tales lenguajes 01 de una manera que podamos entender y editar convenientemente.

Después del nacimiento del diodo, podemos predeterminar la ley de pensamiento original. Todo el mundo que ha estudiado el curso del principio de control semiautomático sabe que hay un circuito de puerta y o no (por ejemplo, la puerta y realiza con éxito la salida de 1 al mismo tiempo). Todo tipo de circuitos de puerta se reúnen en paralelo y en serie. Los circuitos de puerta de la ley de pensamiento aparentemente simple pueden realizar con éxito cálculos muy complejos después de que cientos de millones de disposición y combinación de circuitos de puerta se reúnan juntos (donde la disposición y combinación preestablecida de circuitos de puerta no es solo el preestablecido de la tecnología del chip, sino también el elemento central del rendimiento del chip de votación, necesita la acumulación de tecnología durante mucho tiempo), y el chip es la agregación de este tipo de circuito de computación, es decir, circuito integrado IC.

El proceso de fabricación del chip es relativamente complejo, pero generalmente se divide en tres etapas: Diseño, producción y ensayo de embalaje.

1. preestablecimiento:

Preestablecido de extremo frontal, simulación frontal, preestablecido de extremo trasero, verificación, simulación posterior, búsqueda de firma y luego envíe las estadísticas establecidas a la fábrica del agente.

Necesitamos conocer un principio sobre la configuración previa. Para realizar con éxito una determinada función, la configuración predeterminada del chip debe basarse en una arquitectura predeterminada. Hasta ahora, las arquitecturas de chip principales incluyen x86 (exclusiva de Intel y AMD, que domina el mercado de PC), arm (instalaciones de conveniencia móvil), risc-v (estrella emergente, ampliamente utilizada en instalaciones inteligentes Wearable), MIP (principalmente utilizada en pasarelas Set top box), porque la arquitectura de brazo tiene un lugar único de bajo consumo de energía y bajo costo, es especialmente popular con dispositivos móviles como teléfonos móviles (la arquitectura de brazo y x86 son las dos arquitecturas más grandes con la mayor cuota de mercado).

La arquitectura del chip mencionada anteriormente es solo un requisito previo. Se requiere software EDA para todo el proceso preestablecido del chip. En resumen, el software EDA puede entenderse como nuestro software CAD comúnmente utilizado, porque un circuito de chip es muy complejo y pequeño, que contiene decenas de miles de millones de componentes. La colocación incorrecta de un componente o circuito puede hacer que todo el chip no pueda funcionar. El software EDA puede predeterminar semiautomáticamente el proceso para garantizar el funcionamiento del chip. El partido preestablecido del chip solo necesita votar sobre el preestablecido de varias posiciones clave.

Línea de producción

2. Producción:

Oxigenación - deposición de película - litografía - grabado - perfusión iónica - limpieza.

En primer lugar, extraemos silicio simple de alta pureza a partir de dióxido de silicio, es decir, arena a alta temperatura. El silicio simple es una estructura cristalina con átomos limpios y enlaces covalentes para formar moléculas grandes. Los trabajadores de oficina cortan el silicio en rodajas redondas para producir chips.

Aplicar la gelatina uniformemente sobre las pastillas de silicio, controlar el mapeo de la luz (fotolitografía), cambiar las propiedades de la gelatina (soluble en agua) en la posición designada y luego enjuagarla con agua para obtener la ranura del silicio.

Cuando se añaden impurezas tales como capa de polisilicio fotosensible al área especialmente designada, tales como escaneo y fósforo en el diodo, el circuito de la ley de pensamiento se forma continuamente en la ranura, comúnmente conocida como perfusión de partículas.

El resto de los lugares también pueden estar cubiertos por un recubrimiento fotosensible, y el silicio puede corroerse con solución corrosiva para formar tubos de cristal.

Por supuesto, también puedes mezclar materiales metálicos para formar cables eléctricos, electricidad o resistencia.

Este proceso puede repetirse muchas veces (generalmente no menos de 20) para obtener el circuito integrado que esperamos, un gran disco de cristal que contiene muchos chips.

Prueba 3.Package:

Como se mencionó anteriormente, después de que se produzca el chip, no es un producto acabado, sino una oblea grande, que necesita ser probada, cortada y encapsulada por el probador de chips.

Las pruebas satisfactorias pueden hacer que los productos que no cumplen con los estándares de calidad sean obsoletos antes de llegar a los usuarios, lo que es crucial para aumentar la producción y la calidad y establecer un círculo virtuoso de producción y comercialización. La máquina de prueba es una prueba exitosa para verificar si el chip cumple con el propósito predeterminado, estudiar el impacto de los cambios de fondo en él y la vida útil desigual.

Para 2019, China había gastado más de $ 300 mil millones en chips importados (solo más de $ 200 mil millones en combustible), y compró un total de un tercio de los chips del mundo, de los cuales más del 90% dependía de las importaciones. Se puede ver que nuestra dependencia de los chips todavía es bastante grande. Para estudiar la situación actual de los chips semiconductores en China, primero debemos mirar la división del trabajo en todo el proceso de la industria de los chips.

Cadena mundial de la industria de chips:

La empresa de precisión de China, fruta en el extranjero, AMD, Qualcomm y otros fabricantes famosos a menudo solo hacen preset, que llamamos preset de chip fabless; Después de la configuración previa, entregue los dibujos a una fundición de fabricación de chips de terceros como TSMC o Samsung; Después de la producción, no es un producto acabado, sino un gran cristal redondo de unión de silicio. Tiene que ser entregado al día color y seguridad. Estas empresas usan software EDA para probar, cortar y empaquetar, y finalmente formar los chips que normalmente vemos.

La mayoría de los procesos de producción de chips se describen anteriormente, pero hay raras excepciones. Por ejemplo, todo el proceso de las súper grandes empresas como Intel y Samsung se equilibra por sí mismas, es decir, el preajuste, la producción, las pruebas y el empaquetado se hacen todos por sí mismos. Por lo general llamamos a este estilo estándar estilo estándar IDM. De hecho, al principio, todos producimos chips en estilo estándar IDM, pero más tarde, pensamos en el costo y la velocidad. Después de todo, establecer una línea de producción por nosotros mismos es demasiado caro, y la actualización es rápida. Después de que las instalaciones se ponen allí para la depreciación.

Luego, esta demanda llevó a la aparición de empresas como tsmc, que aumentaron considerablemente su capacidad de producción bajo la premisa del control de costos. Sin embargo, esto también ha traído otro cambio, es decir, el Grupo de umbrales de la industria de chips se ha reducido. Una vez, cientos de miles de millones de personas no pudieron tocar el umbral de la industria de chips. Ahora, solo necesita invertir entre una docena y miles de millones en el desarrollo preestablecido de chips para encontrar a las personas que fabrican chips.

Comparación de los envases de preestablecimiento, producción y prueba de chips chinos con los estándares mundiales:

Después de terminar la cadena mundial de la industria de chips, volvamos al flujo de proceso del propio chip, es decir, preestablecido, prueba de producción y envasado. Analicemos desde estas tres dimensiones.

Preajuste del chip:

El preajuste del chip generalmente se divide en: preajuste del front-end, simulación del front-end, preajuste del back-end, verificación, simulación posterior, investigación de firma y luego enviar las estadísticas establecidas al OEM.

Como se mencionó anteriormente, muchas grandes empresas, incluyendo Huawei Hisilicon, solo hacen chip preset, por lo que Hisilicon es básicamente una empresa de chip preset.

Arquitectura 1.Arm:

Como se mencionó anteriormente, hasta ahora, las arquitecturas de chip principales incluyen x86 (exclusiva de Intel y AMD, que domina el mercado de PC), arm (facilidad de comodidad móvil), risc-v (estrella emergente, ampliamente utilizada en instalaciones portátiles inteligentes), MIP (principalmente usadas en pasarelas y set-top boxes), porque la arquitectura de arm tiene bajo consumo de energía.

Nuestra empresa de precisión proviene de la investigación y desarrollo secundarios basados en la arquitectura de versión pública de la empresa de brazo. Aunque el brazo es una empresa británica y afirma no ser afectado por el departamento de asuntos comerciales del país a, el comportamiento del brazo ha sido inestable en el año pasado. Hasta ahora, se ha informado que será comprado por NVIDIA de todo el mundo, lo que también parece muy poco fiable. Si no permitimos a la empresa Precision predefinir de forma independiente el chip del conjunto de instrucciones de próxima generación, el grado de dificultad es muy alto.

2.EDA preestablecido:

La estructura del chip es la premisa de la suposición. Al elegir un sitio de construcción y cemento de espuma, también necesita un plan arquitectónico específico, es decir, la configuración previa del chip. En este proceso, hemos hablado de todo el viaje de la necesidad de software EDA (aproximadamente similar al software CAD en la industria de la construcción). Como se mencionó anteriormente, el software EDA puede preajustar semiautomáticamente el chip de todo el proceso para garantizar su funcionamiento exitoso. Los diseñadores solo necesitan cambiar varias posiciones clave, lo que reduce en gran medida el riesgo incontrolable.

Nuestra empresa de precisión utiliza principalmente software de mingdao international, xinsi Technology y Kaiden electronics. Sucedió que estas tres son las mayores empresas de software EDA del mundo, y todas son empresas estadounidenses.

Los proveedores de software EDA inteligentes también proporcionan software EDA gratuito a las fábricas de fundición como TSMC, lo que requiere que la fundición proporcione software EDA con paquetes numéricos de información básica de componentes y unidades de ley de pensamiento como tubos de cristal, tubos MOS, resistencias, condensadores, etc. Los paquetes numéricos se optimizan y actualizan continuamente muchas veces (a veces al mes) y la verificación y unión de formularios con el software, por lo tanto, básicamente solo soporta la última versión. A diferencia del software pirata, todavía podemos usar la versión antigua sin actualizarla después de la ley de prohibición. Si no necesitamos la última versión del software para verificar el chip, es probable que el chip preestablecido no pueda ejecutarse, lo que resulta en un fallo de transmisión, y un fallo de transmisión significa que cientos de millones de fondos se han perdido, y el riesgo de costo es muy alto.

Huada Jiutian es finalmente la empresa líder de software EDA en China. A través de años de progreso, ha sido capaz de asumir algunos campos. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, como los chips semiconductores, necesita la cooperación de todo el proceso para cubrir el proceso predeterminado de todo el chip de gama alta, y solo podemos cubrir algunos puntos.

3. producción de chips:

El proceso de fabricación de virutas se puede dividir aproximadamente en: oxigenación - deposición de película - litografía - grabado - perfusión iónica - limpieza;

En el campo de la fabricación de chips, TSMC es sin duda la compañía más poderosa del mundo. Su fuerte tecnología y capacidad de liderazgo garantizan su posición de liderazgo. Sin embargo, todo esto se basa en el uso de un gran número de instalaciones de semiconductores estadounidenses. Se puede decir que sin el apoyo de la tecnología estadounidense, no habría TSMC hoy. Por lo tanto, si el país a emite una prohibición, TSMC podrá optar por no procesar chips para nosotros después de sopesar el pedido y su tecnología básica.

¿¿ puedes decir que todavía tenemos smic? Después de años de esfuerzos, smic, que salió al mercado en 2004, finalmente superó el nodo del proceso de 14 nm en 19 años, lo que es un gran avance. Sin embargo, en primer lugar, debemos ser conscientes de que TSMC ha proporcionado chips de 7 nanómetros para frutas en 18 años, al menos dos generaciones por detrás en tecnología de proceso. En segundo lugar, incluso si podemos aceptar productos con un tamaño, rendimiento y navegación continua deficientes, SMIC no puede hacerlo por nosotros. en el proceso de fabricación de los chips mencionados, en el enlace de grabado, nuestra microelectrónica ha sido capaz de aplicar tecnologías más avanzadas a las líneas de producción de 7nm y 5nm. Sin embargo, además, está por detrás de la media mundial. En el enlace de producción, hay una gran cantidad de tecnología de los Estados Unidos. Por ejemplo, SMIC ha adoptado el programa de la empresa estadounidense de materiales aplicados. Por lo tanto, si el país a realmente tiene una prohibición, SMIC no puede producir chips para huawei.

Litografía:

En segundo lugar, solo se puede mencionar una tecnología clave: la litografía en la fabricación de chips. Una máquina de litografía proyecta un diagrama de circuito sobre una oblea de silicio cubierta con fotoresistencia; La máquina de grabado corroe el diagrama de circuito de rama paralela en la oblea de silicio que acaba de dibujar el diagrama de circuito. Las dos instalaciones se complementan y no puede faltar una.

La tecnología de litografía EUV tiene un alto grado de dificultad (la versión mejorada de DUV ha cambiado con éxito de longitud de onda grande a pequeña después de suprimir el estaño metálico líquido, que no se describirá en detalle aquí). El desarrollo comenzó hace más de 20 años, con la participación de casi 40 países, incluidos todos los países europeos. Sin embargo, sólo los Estados Unidos sostuvieron firmemente que, al final, el grado de dificultad técnica es más que hacer bombas atómicas. En el chip actual, tenemos que realizar al menos 20 veces la litografía (una capa a la vez), y cuando ampliamos el dibujo de una sola capa de grabado muchas veces, es más complejo que el mapa topográfico de toda la ciudad de Nueva York y sus suburbios. Imagine grabar todo el mapa topográfico de Nueva York y suburbios en un chip con un tamaño de superficie plano o objeto de solo 100 mm cuadrados (el tamaño de un tubo de cristal es menor que uno de los extremos de un diámetro de pelo). Se puede imaginar cuán compleja es la estructura.

Por lo tanto, la fotolitografía es una tecnología muy compleja y clave. Su precisión y nitidez votan directamente en la experiencia informática y la calidad del chip. Sólo la capacidad de grabado más precisa puede realizar con éxito la idea del diseñador de circuitos a microescala. No hay duda de que la tecnología de litografía es la vanguardia de la competencia entre los países en el período de la litografía de chips.

El campo de vanguardia de la tecnología de litografía está monopolizado por la empresa holandesa ASML (ASML), y su máquina de litografía de 5 nm ha sido puesta en uso. Este año, el procesador A14 de TSMC, la serie Qualcomm Xiaolong 875 y el procesador mascota 9000 fueron todos producidos por esta instalación. Hasta ahora, la máquina de litografía de China es el proceso de 28nm de microelectrónica. Hay una era de diferencia de experiencia en el desarrollo y dos veces la diferencia de experiencia en la producción en masa. En cuanto a muchos otros enlaces, incluso acaban de empezar a ir.

Prueba del paquete:

Como se mencionó anteriormente, después de que se produzca el chip, no es un producto acabado, sino una oblea grande, que necesita ser probada, cortada y encapsulada por el probador de chips.

Las pruebas satisfactorias pueden hacer que los productos que no cumplen con los estándares de calidad sean obsoletos antes de llegar a los usuarios, lo que es crucial para aumentar la producción y la calidad y establecer un círculo virtuoso de producción y comercialización. La máquina de prueba es una prueba exitosa para verificar si el chip cumple con el propósito predeterminado, estudiar el impacto de los cambios de fondo en él y la vida útil desigual.

Para 2019, China había gastado más de $ 300 mil millones en chips importados (solo más de $ 200 mil millones en combustible), y compró un total de un tercio de los chips del mundo, de los cuales más del 90% dependía de las importaciones. Se puede ver que nuestra dependencia de los chips todavía es bastante grande. Para estudiar la situación actual de los chips semiconductores en China, primero debemos mirar la división del trabajo en todo el proceso de la industria de los chips.

Cadena mundial de la industria de chips:

La empresa de precisión de China, fruta en el extranjero, AMD, Qualcomm y otros fabricantes famosos a menudo solo hacen preset, que llamamos preset de chip fabless; Después de la configuración previa, entregue los dibujos a una fundición de fabricación de chips de terceros como TSMC o Samsung; Después de la producción, no es un producto acabado, sino un gran cristal redondo de unión de silicio. Tiene que ser entregado al día color y seguridad. Estas empresas usan software EDA para probar, cortar y empaquetar, y finalmente formar los chips que normalmente vemos.

La mayoría de los procesos de producción de chips se describen anteriormente, pero hay raras excepciones. Por ejemplo, todo el proceso de las súper grandes empresas como Intel y Samsung se equilibra por sí mismas, es decir, el preajuste, la producción, las pruebas y el empaquetado se hacen todos por sí mismos. Por lo general llamamos a este estilo estándar estilo estándar IDM. De hecho, al principio, todos producimos chips en estilo estándar IDM, pero más tarde, pensamos en el costo y la velocidad. Después de todo, establecer una línea de producción por nosotros mismos es demasiado caro, y la actualización es rápida. Después de que las instalaciones se ponen allí para la depreciación.

Luego, esta demanda llevó a la aparición de empresas como tsmc, que aumentaron considerablemente su capacidad de producción bajo la premisa del control de costos. Sin embargo, esto también ha traído otro cambio, es decir, el Grupo de umbrales de la industria de chips se ha reducido. Una vez, cientos de miles de millones de personas no pudieron tocar el umbral de la industria de chips. Ahora, solo necesita invertir entre una docena y miles de millones en el desarrollo preestablecido de chips para encontrar a las personas que fabrican chips.

Comparación de los envases de preestablecimiento, producción y prueba de chips chinos con los estándares mundiales:

Después de terminar la cadena mundial de la industria de chips, volvamos al flujo de proceso del propio chip, es decir, preestablecido, prueba de producción y envasado. Analicemos desde estas tres dimensiones.

1.Chip preestablecido:

El preajuste del chip generalmente se divide en: preajuste del front-end, simulación del front-end, preajuste del back-end, verificación, simulación posterior, investigación de firma y luego enviar las estadísticas establecidas al OEM.

Como se mencionó anteriormente, muchas grandes empresas, entre ellas H - hisilicon, solo hacen preestablecimiento de chips, por lo que hisilicon es básicamente una empresa de preestablecimiento de chips.

2. estructura del brazo:

Como se mencionó anteriormente, hasta ahora, las arquitecturas de chip principales incluyen x86 (exclusiva de Intel y AMD, que domina el mercado de PC), arm (facilidad de comodidad móvil), risc-v (estrella emergente, ampliamente utilizada en instalaciones portátiles inteligentes), MIP (principalmente usadas en pasarelas y set-top boxes), porque la arquitectura de arm tiene bajo consumo de energía.

Nuestra empresa de alta precisión proviene de la investigación y el desarrollo secundarios basados en la arquitectura de versión pública corporativa arm. Aunque ARM es una empresa británica y afirma no verse afectada por el Departamento de comercio del país a, el comportamiento de ARM ha sido inestable en el último año. Hasta ahora, hay informes de que será adquirido por NVIDIA de todo el mundo, lo que también parece muy poco confiable. Si no permitimos que Huawei preestablezca de forma independiente el chip del conjunto de instrucciones de próxima generación, será muy difícil.

3.EDA preestablecido:

La estructura del chip es la premisa de la suposición. Al elegir un sitio de construcción y cemento de espuma, también necesita un plan arquitectónico específico, es decir, la configuración previa del chip. En este proceso, hemos hablado de todo el viaje de la necesidad de software EDA (aproximadamente similar al software CAD en la industria de la construcción). Como se mencionó anteriormente, el software EDA puede preajustar semiautomáticamente el chip de todo el proceso para garantizar su funcionamiento exitoso. Los diseñadores solo necesitan cambiar varias posiciones clave, lo que reduce en gran medida el riesgo incontrolable.

Nuestra empresa de alta precisión utiliza principalmente el software de Mingdao internacional, ciencia y tecnología Xinsi y electrónica Kaideng. Sucede que estas tres son las empresas de software EDA más grandes del mundo, y todas son empresas estadounidenses.

El proveedor inteligente de software EDA también ofrece software EDA gratuito a fábricas generacionales como tsmc, exigiendo que las fábricas generacionales proporcionen software eda, que contiene paquetes digitales con información básica sobre elementos como transistor, mos tubos, resistencias, condensadores y unidades de leyes de pensamiento. los paquetes digitales se optimizan y actualizan constantemente muchas veces (a veces un mes) y se verifican y vinculan formalmente con el software, por lo que básicamente solo admite la última versión. A diferencia del software pirateado, después de la prohibición, todavía podemos usar versiones antiguas sin necesidad de actualizarlas. Si no necesitamos la última versión del software para verificar el chip, es probable que el chip preestablecido no funcione, lo que resulta en un fracaso de streaming, que significa cientos de millones de pérdidas de capital y un alto riesgo de costo.

HD JT es finalmente la empresa líder de software EDA en China. A través de años de progreso, ha sido capaz de asumir algunos campos. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, como los chips semiconductores, necesita la cooperación de todo el proceso para cubrir el proceso predeterminado de todo el chip de gama alta, y solo podemos cubrir algunos puntos.

Fabricación de chips:

El proceso de fabricación de virutas se puede dividir aproximadamente en: oxigenación - deposición de película - litografía - grabado - perfusión iónica - limpieza;

En el campo de la fabricación de chips, TSMC es sin duda la empresa más fuerte del mundo. Su fuerte tecnología y capacidad de liderazgo aseguran su posición de liderazgo. Sin embargo, todo esto se basa en el uso de un gran número de instalaciones de semiconductores estadounidenses. Se puede decir que no habrá TSMC hoy en día sin el apoyo de la tecnología estadounidense. Por lo tanto, si se emite una prohibición en el país a, TSMC podrá elegir no procesar chips para nosotros después de sopesar el pedido y su tecnología de base.

¿¿ puedes decir que todavía tenemos smic? Después de años de esfuerzos, smic, que salió al mercado en 2004, finalmente superó el nodo del proceso de 14 nm en 19 años, lo que es un gran avance. Sin embargo, en primer lugar, debemos ser conscientes de que TSMC ha proporcionado chips de 7 nanómetros para frutas en 18 años, al menos dos generaciones por detrás en tecnología de proceso. En segundo lugar, incluso si podemos aceptar productos con un tamaño, rendimiento y navegación continua deficientes, SMIC no puede hacerlo por nosotros. en el proceso de fabricación de los chips mencionados, en el enlace de grabado, nuestra microelectrónica ha sido capaz de aplicar tecnologías más avanzadas a las líneas de producción de 7nm y 5nm. Sin embargo, además, está por detrás de la media mundial. En el enlace de producción, hay una gran cantidad de tecnología de los Estados Unidos. Por ejemplo, SMIC ha adoptado el programa de la empresa estadounidense de materiales aplicados. Por lo tanto, si el país a realmente tiene una prohibición, SMIC no puede producir chips para huawei.

Litografía:

En segundo lugar, solo se puede mencionar una tecnología clave: la litografía en la fabricación de chips. Una máquina de litografía proyecta un diagrama de circuito sobre una oblea de silicio cubierta con fotoresistencia. La máquina de grabado corroe el diagrama de circuito de rama paralela en la oblea de silicio que acaba de dibujar el diagrama de circuito. Las dos instalaciones se complementan y no puede faltar una.

La tecnología de litografía EUV tiene un alto grado de dificultad (la versión mejorada del DUV logró pasar de una longitud de onda grande a una pequeña después de inhibir el estaño metálico líquido, que ya no se describirá en detalle aquí). Este desarrollo comenzó hace más de 20 años con la participación de casi 40 países, incluidos todos los países europeos. Sin embargo, solo Estados Unidos cree firmemente que la dificultad técnica final es mayor que la fabricación de bombas atómicas. En el chip actual, tenemos que hacer al menos 20 litografías (una capa a la vez) y cuando ampliamos repetidamente el dibujo de una sola capa de grabado, es más complejo que el mapa topográfico de toda la ciudad de Nueva York y los suburbios. Imagínese grabar todo el mapa topográfico de Nueva York y los suburbios en un chip con un tamaño de superficie de solo 100 mm cuadrados en un plano u objeto (el tamaño del tubo de cristal es uno de los valores extremos menos pequeños que el diámetro del cabello). Se puede imaginar lo complicada que es esta estructura.

Por lo tanto, la fotolitografía es una tecnología muy compleja y clave. Su precisión y nitidez votan directamente en la experiencia informática y la calidad del chip. Sólo la capacidad de grabado más precisa puede realizar con éxito la idea del diseñador de circuitos a microescala. No hay duda de que la tecnología de litografía es la vanguardia de la competencia entre los países en el período de la litografía de chips.

El campo de vanguardia de la tecnología de litografía está monopolizado por la empresa holandesa ASML (ASML), y su máquina de litografía de 5 nm ha sido puesta en uso. Este año, el procesador A14 de TSMC, la serie Qualcomm Xiaolong 875 y el procesador mascota 9000 fueron todos producidos por esta instalación. Hasta ahora, la máquina de litografía de China es el proceso de 28nm de microelectrónica. Hay una era de diferencia de experiencia en el desarrollo y dos veces la diferencia de experiencia en la producción en masa. En cuanto a muchos otros enlaces, incluso acaban de empezar a ir.

Prueba del paquete:

Los amigos que entienden el chip pueden pensar que China está en la primera columna del mundo en el enlace de envasado y prueba. Sin embargo, la situación real del asunto es que la máquina de prueba de pulido está monopolizada por empresas japonesas y estadounidenses, donde tereda y Kexiu semiconductor de los Estados Unidos ocupan más de la mitad de las instalaciones nacionales de sellado y prueba, y la tasa de localización de las instalaciones de prueba de semiconductores no es suficiente en un 10%.

Prueba de embalaje

Después de la brecha entre los chips semiconductores de China y los estándares mundiales en términos de preset, producción y pruebas de envasado, no debemos ser demasiado optimistas. De hecho, no estamos sin experiencia en EDA, producción, litografía y OEM. Huada Jiutian, Zhongwei electrónica, Hisilicon y otras empresas han sentado muchas bases en varios campos, en algunos puntos y campos, incluso podemos comparar con la línea de frente. Lo que necesitamos hacer ahora es dejar que surjan cada vez más puntos, y finalmente formar una cadena industrial de semiconductores madura y completa a través del progreso coordinado de punto a área, que ya no está controlada por otros.

Después de entender la situación actual y la brecha de la tecnología de chips semiconductores de China, tenemos que pensar profundamente en cómo perseguir y superar con éxito.

Situación actual de los chips semiconductores en China

En una industria en la que la física básica está estancada (como se describe a continuación), aunque Intel todavía tiene enormes ventajas (preestablecimiento de eda, procesos, etc.), la brecha entre la nueva estrella y ella se reducirá gradualmente. China ha perdido históricamente el período de ventana para el desarrollo de la industria de semiconductores, junto con algunos errores en la toma de decisiones, lo que ha llevado a la industria de chips semiconductores a estar inactiva. Sin embargo, el rápido desarrollo de la industria fotovoltaica de China en los últimos años también ha roto los materiales de silicio de alto cristal necesarios para unos pocos semiconductores.

Sin embargo, los problemas que enfrentamos siguen siendo muy difíciles y arduos. El software de ingeniería EDA de chips preestablecidos está básicamente monopolizado por Estados Unidos y europa; La fotolitografía de las instalaciones de procesamiento de chips sigue monopolizada por la empresa holandesa asmel, y sus instalaciones compuestas por una serie de alta tecnología están monopolizadas por la empresa estadounidense de materiales aplicados (amat) y la empresa de desarrollo Colin (lam); Además, la producción de chips también requiere materias primas químicas como el ácido fluorhídrico y el fotorresistente, que son suministradas por Toyo (corea del Sur fue cortada por toyo, lo que casi provocó la suspensión de la producción de chips). Incluso si las condiciones de hardware cumplen con el proceso de fabricación, la experiencia preestablecida industrial acumulada por los chips Intel (disposición y combinación de circuitos de puerta y formas exitosas de implementación funcional) no puede ponerse al día de la noche a la mañana. Necesitamos estudiar durante más de diez o incluso veinte años.

Problemas que enfrenta la cadena industrial de semiconductores de China:

El progreso tecnológico es inseparable del mercado de capitales. Empecemos desde la perspectiva del capital para analizar la promoción del mercado de chips y el capital detrás de él.

En primer lugar, la industria de chips tiene una característica distintiva y única, es decir, su velocidad de actualización es bastante rápida. A diferencia de otras industrias, los mercados de gama baja y bajo costo también tienen una gran demanda. A través de la ventaja de precios, podemos comenzar desde el extremo inferior, expandir gradualmente el mercado, acumular talento y avanzar hacia el extremo superior. Para los chips, el mercado siempre es un chip de alta gama con excelente rendimiento, y casi no hay mercado de gama baja.

En segundo lugar, para las empresas con tecnología avanzada de chips, aunque el desarrollo y la configuración previa de chips y el establecimiento de líneas de producción requieren una gran inversión, el nuevo mercado de chips es tan grande como eso. Al mismo tiempo, un conjunto de tecnologías maduras como el fotoresistente de alta precisión también puede garantizar la producción a gran escala. La inversión en desarrollo pronto será diluida por una gran cantidad de productos básicos.

Además, el desarrollo de chips de China, China no carece de capital (gastar decenas de miles de millones en el desarrollo) y personas que ocupan puestos en ciencia y tecnología de desarrollo básica (sin embargo, carece de acumulación de experiencia en chips). Sin embargo, la inversión de capital presta atención a la relación entre insumos y productos. El grupo de capital está preocupado de que los productos invertidos por decenas de miles de millones ni siquiera puedan ponerse al día con el proceso semiconductor convencional (chip terminal), y solo puedan desarrollar productos antiguos. Un costo de desarrollo tan alto no es diluido por el mercado, pero el precio de los chips de gama media y baja es más caro. La inversión es como un agujero sin fondo, por lo que la compañía no tiene motivación para implementar inversiones y desarrollo a gran escala, que es la esencia del difícil progreso de la industria de chips.

En pocas palabras, debido a la ventaja del primer motor, se ha formado el círculo de hábito de vida de la CPU. El círculo de hábitos de vida del escritorio x86, el brazo incrustado y el software y el hardware son maduros y estables. Caminar por la carretera extranjera será bloqueado por la barrera de patentes. Si construye su propio círculo de hábitos de vida, como se mencionó anteriormente, solo puede esperar que el país pueda comprarlo. El mercado no necesita chips de gama baja. Es muy difícil salvar vidas en el mercado.

¿Cómo desarrollar la industria de chips de semiconductores?

Tengo que admitir que después de analizar las razones anteriores que llevan al retraso del desarrollo de chips en China, ¿cómo se puede cambiar la capacidad?

La ley de MOLLE pierde gradualmente su eficacia

Como se mencionó anteriormente, a través de procesos intensivos, se está desarrollando un chip de proceso de 3 nm y está listo para entrar en producción en masa. Sin embargo, la mejora del rendimiento, el tratamiento de la superficie y la velocidad de densidad no son proporcionales, lo que indica que la Ley molle ha comenzado a perder gradualmente su eficacia. Bajo la premisa de que la física básica no se ha roto, el aumento de la densidad de chips semiconductores en todo el mundo se estancará, y solo podemos optimizar y preestablecer constantemente mejores procesos. Esto también brinda a nuestro país una oportunidad única en la vida. Si no avanzamos, retrocederemos. Sin embargo, todavía tenemos que admitir que su experiencia de preestablecimiento de chips se ha acumulado durante décadas. En pocas palabras, las funciones que se logran con éxito a través de preestablecidos exquisitos e ingeniosos pueden sorprendernos durante décadas o incluso 20 años.

Las principales empresas de chips se retiran del mercado chino

Como se mencionó anteriormente, las gigantes de semiconductores con ventajas de primer movimiento se basarán en su fuerte investigación científica y experiencia para mantener el ritmo de actualización. Sin embargo, el mercado solo necesita los chips más recientes y poderosos, lo que equivale a monopolizar todo el mercado de chips y caer en un círculo vicioso sin beneficios de mercado y sin impulso para invertir en el desarrollo, por lo que la búsqueda de la industria de semiconductores será mucho más difícil que la de otras industrias.

Sin embargo, ahora la política de embargo de chips de un país se ha retirado voluntariamente del mercado chino. Aunque esta no es una pequeña mala noticia para las empresas chinas de alta tecnología, y muchas personas sentirán la disminución del rendimiento al usar dispositivos electrónicos de chips nacionales, esto brinda una oportunidad de oro para el desarrollo de la industria de chips de china. Para nosotros, es posible que tengamos que soportar la falta de rendimiento de los chips autoproducidos en poco tiempo. Sin embargo, desde una perspectiva más amplia, este es un paso necesario para lograr con éxito un vigoroso desarrollo. Bajo la presión de este contexto de mercado no objetivo, el nivel de tecnología de chips de China se perseguirá con éxito.

En vista de los cambios en el impulso de la actividad internacional y comercial, para deshacerse de la Dependencia de la industria de semiconductores del extranjero, China también ha promulgado una serie de políticas. El 4 de agosto del año en que hablé, la Comisión gubernamental emitió "¿ cuántas políticas implica promover el desarrollo de alta calidad de la industria de circuitos integrados y la industria del software en la nueva era?", diciendo que las compañías de circuitos integrados con menos de 28 nanómetros de ancho de línea y un período de gestión de más de 15 años estarán exentas del impuesto sobre la renta personal de las empresas durante 10 años.

Solo este año, Intel, el mayor fabricante de chips del mundo, también se estaba preparando para externalizar su negocio de chips a TSMC. Además del pensamiento empresarial, hay factores que perderán la eficacia de la ley de MOLLE sobre la tecnología en sí misma. Bajo esta ley, la mejora de la tecnología de producción de chips se ralentizará o incluso se estancará. Por lo tanto, Intel no está ansioso por perseguir los últimos procesos de chip de 7Nm y 5nm.

Ley de Molle:

Esta ley fue propuesta por Gordon Molle, uno de los fundadores de Intel. Su significado sustantivo interno central es el efecto de que el número de tubos de cristal tolerables en circuitos integrados con el tamaño del plano unitario o superficie del objeto se duplicará aproximadamente cada 24 meses, es decir, el rendimiento del procesador se duplicará cada dos años (esta ley es solo la experiencia de la industria, no la ley física natural). Esta ley también es adecuada para el desarrollo de la capacidad de almacenamiento de controladores de computadoras, que se ha convertido en la base para muchas empresas industriales para especular sobre el rendimiento por adelantado.

La ley de MOLLE pierde gradualmente su eficacia:

Sin embargo, la última investigación muestra que el chip de proceso de 3nm de primera generación es similar al chip de 5nm, su densidad se incrementa en un 70%, y la velocidad se incrementa en un 10% ~ 15%. Sin embargo, al final, el rendimiento del chip solo mejora en un 25% ~ 30%. La superficie de mejora del rendimiento no es directamente proporcional a la mejora de la densidad y la velocidad. Por lo tanto, es probable que los chips contemporáneos con el último proceso de 3nm hayan encontrado el límite de la ley del lunar físico.

1.Penetración de barrera

La causa del fracaso está relacionada con la física básica y la mecánica cuántica. La mecánica clásica cree que los objetos que atraviesan barreras potenciales, como los electrones, necesitan superar la energía umbral + capacidad de Rayos. La mecánica cuántica reconoce que incluso si la energía de partículas + la cadena es menor que la energía umbral + la cadena y los pequeños lotes rebotan, los pequeños lotes todavía pueden pasar por la barrera potencial.

Probabilidad de penetración de la barrera

Todos sabemos que la mecánica cuántica estudia partículas a microescala, y los circuitos integrados finos en semiconductores se ajustan exactamente a esta Ley. Tomemos t como el coeficiente de probabilidad de que los electrones penetren en la barrera y a como el ancho de la barrera.

Se puede ver a partir de lo anterior que la probabilidad de penetración de electrones disminuye rápidamente con el aumento de la anchura de la barrera A. Se concluye que cuando la barrera es muy ancha, la diferencia de energía + cadena es muy grande, o la calidad de la partícula es grande, el coeficiente de penetración T - 0. Por el contrario, cuanto más estrecha es la barrera potencial, más fácil es pasar a través de la barrera potencial y producir el efecto de túnel cuántico.

Mira los chips altamente integrados ahora. El espacio del circuito del tubo de cristal se está estrechando cada vez más, es decir, la barrera potencial se está estrechando cada vez más. Cuando es pequeño a una cierta distancia, la probabilidad de un túnel cuántico aumentará en gran medida. De esta manera, el pensamiento normal y el funcionamiento del chip quedarán fuera de orden, y es imposible mejorar el rendimiento.

¿Qué nos traerá el fin de la ley de Molle?

Mirando hacia atrás en los últimos 20 años, el rendimiento promedio de las computadoras o teléfonos inteligentes se ha duplicado en dos años, y es muy rápido escupir lo viejo y aceptar lo nuevo. Con la promoción iterativa del software de aplicación, también lo hemos cambiado como un FMCG por más veces. Estos son votados por procesos de IC y chip más pequeños, más precisos y más rápidos. Si la mejora de la tecnología básica de semiconductores se estanca, nuestros productos electrónicos actuales se convertirán en bienes de consumo que no son fáciles de desgastar. Los chips se esforzarán por lograr un equilibrio entre estabilidad y costo. Finalmente, se convertirán en bienes de consumo que no son fáciles de desgastar, como refrigeradores, aire acondicionado y televisores. Si seguimos avanzando, el margen de beneficio de los fabricantes también se reducirá.

En resumen, si los principales fabricantes ya no pueden desarrollar chips más precisos (rendimiento mejorado) y asequibles después de 3nm, es probable que la tecnología de chips se estanque en el futuro. Sin embargo, hay dos lados de los que hablar. Si no avanzas, caerás atrás. El estancamiento de toda la industria de semiconductores también es probable que traiga algunas oportunidades al progreso de la industria de semiconductores de China. Sin embargo, tenemos que darnos cuenta de que la acumulación de tecnología no se logra de la noche a la mañana. Aunque la física básica ha encontrado un cuello de botella, la experiencia preestablecida de chips de Inter en las últimas décadas no puede ser superada fácilmente. El preajuste de detalles inteligente e inteligente y el valor de optimización en él han sido reflexionados durante varios años.

4. supercomputadoras

Aquí hay una supercomputadora, que se llama supercomputación. Su rendimiento continúa mejorando en línea con la ley de MOLLE, como si no se hubiera visto afectado por nada. Nuestro poder mágico de supercomputación Taihu luz tiene operaciones de punto flotante (puntos de ejecución) en condiciones ideales, e incluso algunas personas que son arrogantes y dominan en el mundo, pero ¿es este realmente el caso?

En primer lugar, debemos aclarar un concepto. La supercomputadora se centra en trabajar junto con muchos procesadores, es decir, recopilar rendimiento. No se centra particularmente en la experiencia de un solo procesador. Por supuesto, desde la perspectiva de la relación de consumo de energía, el rendimiento de un solo procesador también es muy importante. Nuestro poder mágico de la luz Taihu es apilar más chips sobre la base de que el proceso de un solo chip se retrasa en dos generaciones por detrás de Intel. Depende de la excelente arquitectura de enlace para realizar con éxito un cierto aspecto de la computación, que está más allá de la experiencia.

En general, al igual que agregar una tarjeta gráfica independiente cuando juegas un juego, siempre puedes agregar rtx3090 si tienes dinero. Solo tienes que intentar predefinir la arquitectura que permite a muchas tarjetas gráficas realizar operaciones paralelas para ejercer más potencia de computación, y siempre puedes agregar dinero (el dinero de otra manera tiene experiencia, pero desafortunadamente no se puede agregar indefinidamente).

¿Cuál es el indicador central de la supercomputación?

Todos sabemos que la supercomputación busca obtener rendimiento. Sin embargo, si agregas 1000 fichas, el pico de cálculo real es de solo 100 fichas, lo que es demasiado caro. Por lo tanto, a nivel internacional, generalmente se cree que el indicador más significativo de la supercomputación es la velocidad. Es decir, el porcentaje del pico calculado al pico teórico, es decir, el rendimiento que puede realizar.

(Nota: el valor pico calculado se obtiene a través del procedimiento Linpack, que es un estándar aceptado internacionalmente. Es un procedimiento paralelo de código abierto para ecuaciones de primer orden a gran escala)

Se inserta aquí que debido a que la supercomputación en China generalmente considera apropiado usar el estilo estándar heterogéneo de enlace de bus PCI-E entre GPU y CPU, el algoritmo es complejo, la demanda está optimizada, el costo de I + D de software es alto, la universalidad de la aplicación es baja y la velocidad de avance no es alta.

Tasa de supercomputación 2.

La velocidad aquí se refiere a la velocidad de procesamiento paralelo. Antes de hablar de velocidad, primero entendamos un concepto. La característica única de los procedimientos paralelos es dividir un problema grande en cuántos problemas pequeños deben calcularse por múltiples procesadores. Al mismo tiempo, también vota sobre su necesidad de intercambiar valores entre múltiples procesadores, es decir, comunicación. En general, el procedimiento serial es principalmente negligente en el tiempo de comunicación en memoria (necesita ser optimizado en el contexto de requisitos de rendimiento duros como grandes bibliotecas numéricas). Para la supercomputación de procedimientos paralelos, de hecho, múltiples ordenadores independientes están conectados entre sí a través de la red, que es una especie de comunicación entre nodos. El rendimiento de la red vota directamente sobre el tiempo de comunicación y afecta a la tasa final. La supercomputación ordinaria considerará apropiado utilizar una red privada, de al menos 10 gigabits de ancho de banda.

Después de entender los conceptos anteriores, veamos la siguiente fórmula:

Tiempo de ejecución del programa paralelo = tiempo de ejecución del procesador + tiempo de comunicación

Velocidad de procesamiento paralelo = tiempo de procesamiento en serie / tiempo de procesamiento paralelo * número de procesadores X100%

Como se puede ver en la fórmula anterior, cuando creemos que es apropiado usar paralelismo (incluida la heterogeneidad) para reducir el tiempo de ejecución del programa, es probable que aumente el tiempo de comunicación. Cuando el rendimiento de un solo procesamiento es fijo permanentemente, cómo optimizar la reducción de la red es crucial. El índice de tarifas mide directamente si vale la pena hacerlo, después de todo, no es una cuestión de complacencia que ganes un tanque de 100 caballos.

Una cosa que debemos admitir es que desde la Segunda Guerra Mundial, no ha habido ningún salto adelante en la innovación en la ciencia física básica. Mirando las industrias en los campos de la energía, la materia, los materiales, etc., no ha habido mucho progreso y mejora en comparación con los años 1950 y 1960 después de la Segunda Guerra Mundial. Es más para llevar adelante las teorías básicas como la mecánica cuántica en Ciencias Aplicadas. Los semiconductores también surgieron en la investigación de la teoría de las bandas de energía en la mecánica cuántica. Su aplicación ha creado la industria de TI de hoy en día que mejora rápidamente.

Industria de TI:

La industria que todavía puede desarrollarse rápidamente es la industria de ti basada en la experiencia de computación de chips. No podemos evitar preguntarnos si el progreso de la industria de ti encontrará cuellos de botella a medida que el Transistor lleva una experiencia operativa y se acerca a los límites físicos, la Ley molle desaparece gradualmente. Esto nos plantea un problema. Después de que desaparezca el impulso del progreso económico, la mejora de la mano de obra se estancará. Cuando la población y los deseos aumentan hasta cierto punto, si la economía no mejora, se forman enormes contradicciones sociales. Solo con los avances y avances científicos y tecnológicos, como el crecimiento de la capacidad de producción en las tres revoluciones industriales, la mano de obra sacó a la gente de la trampa malthusiana.

¿Bajo la situación actual de comercialización de 7nm, los chips de 5nm y 3nm están cerca del límite, la Ley molle perderá su eficacia, ¿ dónde está la salida para la industria de semiconductores e incluso ti en el futuro? Tal vez otra aplicación de la mecánica cuántica involucre otras teorías, como el enredo cuántico, es decir, la comunicación cuántica y las computadoras cuánticas.

Computación cuántica:

La computación cuántica es sin duda otra revolución en el campo de la computación. Expresamos la unidad de información más pequeña, es decir, la máquina de conteo de transferencia de bits. Utilizamos tubos de cristal para realizar con éxito si el circuito está encendido y expresa 0 o 1. Los ordenadores cuánticos siempre expresan la rotación de giro de un protón. Al mismo tiempo, debido al estado de superposición cuántica, un protón puede existir en muchas condiciones al mismo tiempo, es decir, almacena una variedad de variables, continúa avanzando y realiza con éxito una operación paralela (simultánea) multipropósito. Con experiencia en el cálculo, se fortalece naturalmente exponencialmente, y la tasa de cálculo aumenta cientos de veces.

Por ejemplo, la interacción entre el sistema compuesto por entidades coherentes cuánticas y su fondo circundante causará la rápida desaparición de las propiedades cuánticas. Este proceso se llama "descoherencia", que solo puede extenderse a unas pocas décimas de segundo. Con el aumento del número de bits cuánticos, la posibilidad de contacto con el fondo circundante aumenta, Cómo extender el tiempo relevante se ha convertido en la clave; Además, la computación cuántica encontrará la influencia de las calorías y la agitación aleatoria, comúnmente conocida como ruido, resultando en resultados finales incorrectos y así sucesivamente; Su antecedente operativo también es extremadamente duro, y su demanda está cerca de cero completo.

Perspectivas:

La fabricación de chips de semiconductores es una industria que otorga importancia a la acumulación de ciencia y tecnología básicas, y necesita la apropiada de toda la cadena industrial en muchos campos. No hay acceso directo al progreso del chip. Tenemos que salir paso a paso. En el contexto de la actual guerra de actividad empresarial, nos hemos dado cuenta de la seriedad de las tecnologías clave controladas por otros, y creemos que miraremos hacia arriba para aumentar la inversión y finalmente hacer buenos progresos en el campo de los semiconductores.

Para salir aún más de la competencia a nivel nacional, debemos reconocer que los avances tecnológicos en el campo de los chips semiconductores traerán beneficios no solo a un país, sino también buenas noticias para el progreso general y el progreso nacional. Una vez que la tecnología se realiza con éxito, no se puede romper la trampa malthusiana, todo lo que podemos hacer es establecer una buena base de investigación, respetar, cultivar y valorar el talento, romper con las ciencias básicas y, en última instancia, lograr con éxito el progreso y la mejora de la forma social universal de las personas.

IPCB compartirá con usted.