Chip bán dẫn - Bảng mạch tích hợp, (IC)

2021-08-19

Author：T.Kim

Chip, còn được gọi là bảng mạch tích hợp - IC, là một hình thức của các thành phần bán dẫn, các thành phần không hoạt động và quy mô nhỏ khác, có thể là một số lượng lớn transistor kết nối vi tích hợp vào một chip nhỏ.

Bán dẫn

Bảng mạch tích hợp - IC

Vì vậy, chip bao gồm một transistor nối, tất cả các loại thành phần bán dẫn trạng thái rắn (diode, transistor nối), giữa và cuối năm 2000 tiến bộ công nghệ bán dẫn để cải thiện cho chip mạch tích hợp trở nên có thể, từ lắp ráp thủ công sử dụng ly hợp của các thành phần điện tử Bảng mạch tích hợp là đáng tin cậy hơn, hiệu suất cao (kích thước nhỏ cách ngắn để nhanh chóng chuyển đổi các thành phần năng lượng thấp, tiêu thụ năng lượng thấp), chi phí thấp (công nghệ bảng ảnh, tỷ lệ sản xuất cao).

Trong quá khứ, các quốc gia và cộng đồng người dân đã chiến đấu cho các nguồn thực phẩm như đất đai, dân cư, vật liệu đốt cháy, thị trường... Những nguồn này đòi hỏi sự kết nối giao thông cơ bản, vì vậy chúng tôi đã xây dựng nhiều con đường và cầu để vận chuyển và làm cho chúng hoạt động. Khoa học cơ bản đã không bị phá vỡ về cơ bản kể từ Thế chiến II, với nhiều lĩnh vực như năng lượng, vật chất và vật liệu bị đình trệ. Nó đang tìm kiếm sự sống còn tốt hơn và cơ sở hạ tầng kỹ thuật số đã trở thành đỉnh cao mới. ation

1.Cơ sở hạ tầng kỹ thuật số:

Trong thời đại kinh tế kỹ thuật số, chúng tôi đã trở thành yếu tố sản xuất cốt lõi và nguồn lực chiến lược. Các phần mềm và phần cứng cơ bản như mạng, lưu trữ, tính toán và ứng dụng xung quanh vòng đời số hóa đã trở thành cơ sở hạ tầng mới không thể thiếu trong sản xuất, sinh tồn và tiến bộ hình thái xã hội. Với cơ sở hạ tầng mới này, chúng tôi đã quản lý thành công "thế giới vô hình" đằng sau không gian vật lý. Dựa trên động lực quốc tế hiện tại và tác động của dịch bệnh, cơ sở hạ tầng kỹ thuật số có thể đóng một vai trò kích thích đầu tư, tham gia ổn định vào công việc và hồi sinh nền kinh tế. Không giống như cơ sở hạ tầng truyền thống trong quá khứ, cơ sở hạ tầng kỹ thuật số là lĩnh vực năng động nhất của nền kinh tế hiện nay.

Cơ sở hạ tầng kỹ thuật số là nền tảng và đảm bảo sự tiến bộ của nền kinh tế kỹ thuật số và một động lực mới của sự tiến bộ kinh tế chất lượng cao. Do đó, trong tương lai gần, thế giới sẽ mở ra xu hướng đầu tư mạnh mẽ vào cơ sở hạ tầng kỹ thuật số.

2. Truyền thông và tính toán:

Việc ứng dụng cơ sở hạ tầng kỹ thuật số xoay quanh truyền thông và năng lượng máy tính, dịch thành 5G và chip như chúng ta biết rõ ràng. Danh tiếng truyền thông 5G liên kết và tóm tắt các giá trị thu thập được với nhau, và sức mạnh máy tính là việc xử lý thông tin tóm tắt.

Trong nền kinh tế truyền thống, dây chuyền sản xuất, máy móc và các phương tiện khác nhau được sử dụng làm công cụ sản xuất, trong khi đất đai, năng suất và nhiên liệu hóa thạch trở thành các yếu tố sản xuất cốt lõi; Tương ứng với cơ sở hạ tầng kỹ thuật số mới, AI, 5G, IoT và điện toán đám mây đã trở thành các công cụ sản xuất mới, trong khi sức mạnh và giá trị tính toán đã trở thành yếu tố sản xuất cốt lõi của các công cụ được đề cập ở trên. Sức mạnh tính toán và giá trị đã trở thành điểm cao cạnh tranh trong thế giới ngày nay.

3. Giao tiếp:

Trong lĩnh vực truyền thông, Trung Quốc rất xứng đáng với nó. Cho đến nay, Huawei có số lượng bằng sáng chế 5G lớn nhất thế giới, và công nghệ toàn diện của nó là ở cấp độ thế giới. Tuy nhiên, chúng tôi không thể không lạc quan trong lĩnh vực chip, đặc biệt là chip cao cấp. Mặc dù chúng tôi có một số lượng lớn các công ty chip bán dẫn, chẳng hạn như SMIC quốc tế và vi điện tử Trung Quốc, họ không chuyên về tất cả các lĩnh vực, Ngành công nghiệp chip cần sự tiến bộ phối hợp của toàn bộ chuỗi công nghiệp, đặc biệt là trong một công nghệ quan trọng.

4.Tính toán:

Trong thời đại hiện tại của Internet of Things, nó là cực kỳ thuận tiện để có được thông tin tin cậy. Ngay cả trong tương lai gần, khi thông tin đủ rộng lớn, sức mạnh máy tính đủ mạnh, và các quyết định của đất nước có thể được chuyển đến máy tính, tất cả những gì chúng ta phải làm là công bố các quy tắc hoạt động, đó là các thuật toán. Thông tin đa ngành cho phép máy tính cộng tác để phát triển nhu cầu mới, năng lực sản xuất và thị trường, và giúp sự tiến bộ kinh tế thế giới. Vào thời điểm đó, trò chơi giữa các quốc gia sẽ rất lớn, và nó có khả năng trở thành giữa hai siêu máy tính. Ai có thể có được nhiều dữ liệu hơn, hỗ trợ các thuật toán khoa học, và cuối cùng nổi bật và đưa ra lựa chọn chính xác thông qua sức mạnh máy tính mạnh mẽ hơn.

IDC, một doanh nghiệp số quốc tế, dự đoán trước rằng vào năm 2023, giá trị sản xuất của nền kinh tế kỹ thuật số sẽ chiếm 67% GDP của Trung Quốc. Sức mạnh máy tính mạnh mẽ và độc lập sẽ trở thành nền tảng của tiến bộ kinh tế của Trung Quốc, và đầu tư và phát triển sức mạnh máy tính của yếu tố trung tâm sẽ trở thành kế hoạch dài hạn của Trung Quốc. Không có nghi ngờ gì rằng các nước chiếm hai lĩnh vực này sẽ đạt được sức mạnh quan trọng và thực tế trong vài thập kỷ tới, ngay cả trật tự thế giới sau ngày bỏ phiếu.

Bán dẫn là một loại vật có khả năng dẫn nằm giữa chất dẫn và chất cách điện (sẽ được thảo luận chi tiết dưới đây). Nó không được cấp phép rộng rãi cho đến khi công nghệ thanh lọc cao của vật liệu được cải thiện vào những năm 1930. Bán dẫn chủ yếu bao gồm các mạch tích hợp, các thành phần quang điện, các thành phần riêng biệt và cảm biến. Bởi vì các mạch tích hợp chiếm hơn 80% các thành phần, các chất bán dẫn thường được gọi là mạch tích hợp. Các mạch tích hợp được chia thành bộ vi xử lý, bộ nhớ, đơn vị luật suy nghĩ và thành phần bắt chước. Vì vậy, chúng ta cũng biến nó thành một chip.

Lịch sử phát triển của chip

Intel là một chip khổng lồ trong lĩnh vực PC. Lịch sử phát triển của nó về cơ bản đại diện cho lịch sử phát triển của chip. Hãy xem lịch sử phát triển của nó:

Lịch sử Chip

Năm 1971, bộ xử lý thương mại đầu tiên của Intel là bộ xử lý 4004, tích hợp 2250 ống tinh thể và 60.000 hoạt động mỗi giây. Sự tiếp xúc của nó là cách mạng, mang lại cuộc cách mạng máy tính và Internet tiếp theo, và tiếp tục thay đổi toàn bộ thế giới.

Năm 1978, bộ xử lý 8086 nổi tiếng của Intel ra mắt và được áp dụng cho máy tính IBM vào năm 1981. Sau đó có các mô hình tiếp theo như 80286.

Năm 1985, Intel nghiên cứu và sản xuất bộ xử lý 32-bit đầu tiên 80386. Dựa vào khả năng tương thích và hợp tác với IBM PC, Intel đã vững chắc thiết lập vị trí hàng đầu trong thị trường máy tương thích và bước vào thị trường Trung Quốc trong cùng năm. Ngoài ra còn có các mô hình cải tiến 80486, 586, v.v. Xiaosheng nhớ rằng máy tính xử lý Win95 đầu tiên được sử dụng trong một giờ là chip 80486.

Năm 1993, Intel ra mắt Pentium. Tại thời điểm này, số lượng ống tinh thể đạt 3,2 triệu. Kinh nghiệm hoạt động điểm nổi được củng cố rất nhiều, và các chức năng hình ảnh, âm thanh, phim và truyền hình được thực hiện đầy đủ và thành công. Trong mười năm tiếp theo, các con số cập nhật tiếp tục một sau một, và Intel đã trở thành tên đại diện của các chip cao cấp.

Năm 2001, bộ xử lý 64 bit đầu tiên của Intel Itanium được sinh ra, chủ yếu được sử dụng cho nền tảng máy tính cấp công ty cao cấp, đó là máy chủ, vượt qua các đồng nghiệp và trở thành nhà lãnh đạo của chip máy chủ.

6.Năm 2006, bộ xử lý lõi kép lõi mà chúng ta biết rõ đã xuất hiện, đó là cái gọi là loạt I3, i5 và i7 của chúng tôi. Tất nhiên, Core i7 được ra mắt vào năm 2008 và là bộ xử lý quad core đầu tiên. Series cốt lõi là bền vững. Cho đến nay, máy tính riêng của chúng tôi về cơ bản sử dụng loạt lõi (các biến thể khác của AMD hoặc Intel trên lõi).

Năm 2014, Intel ra mắt bộ xử lý dòng Xeon E7, với tối đa 15 trung tâm xử lý trở thành số lượng xử lý lớn nhất trong trung tâm Intel. Xeon chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực máy chủ và có thể được áp dụng cho kỹ thuật xử lý Internet, hình ảnh và nhiều trạm TV, v.v.

8.Năm 2017, sau khi Intel mua Mobileye từ nhiều nơi khác nhau, nó bắt đầu tiến bộ theo hướng AI tích hợp "thuật toán + chip". Trong môi trường AI thông minh, NVIDIA và Intel đang sử dụng các công nghệ như mạng cơ quan thần kinh học sâu để tạo ra chip AI và chiếm lấy thị trường mới.

Trong suốt lịch sử phát triển của mạch tích hợp trong 30 năm qua, số lượng bóng bán dẫn đã tăng gấp đôi sau mỗi 1,5 năm. Khi kích thước bề mặt đơn vị hoặc vật thể tăng lên, kích thước tổng thể của chip giảm từ lớn xuống nhỏ, chi phí bề mặt monomer và công suất chuyển mạch giảm. Đồng thời, tất cả các chỉ số hiệu suất đã được tăng cường, cụ thể là số lượng bóng bán dẫn và hiệu suất của chip tăng gấp đôi sau mỗi 24 tháng, và theo luật MOLLE, lịch sử tiến bộ của chip là lịch sử của mạch tích hợp.

Có thể nói rằng phần cứng của ngành công nghiệp CNTT dựa trên ngành công nghiệp bán dẫn, và bán dẫn bao gồm các ống tinh thể (bao gồm diode, ống có ba điện cực, ống hiệu ứng trường, thyristor, v.v., đôi khi đặc biệt là các thành phần lưỡng cực). Hãy bắt đầu với chất bán dẫn và ống tinh thể (các nguyên tắc khác gần như giống nhau).

1. Bán dẫn:

Khi nói đến chip, chúng ta phải đề cập đến chất bán dẫn. Trên thực tế, phát hiện ra các chất bán dẫn cũng đã được phát triển bởi cơ học lượng tử. Chúng ta hãy đề cập đến nó từ mức độ của các nguyên tử vật lý. Tất cả chúng ta đều biết rằng các nguyên tố khác ngoại trừ h và hắn ở trong trạng thái ổn định của lớp bên ngoài 8 electron. Kiến thức hóa học cũng cho chúng ta biết rằng lực tĩnh điện (liên kết hóa học) cho phép hai yếu tố được kết nối có liên kết ion và liên kết đồng giá (liên kết kim loại gần như tương tự với liên kết đồng giá).

Các liên kết ion thường tồn tại giữa kim loại và phi kim loại. Ví dụ, nguyên tử Na bỏ lỡ một electron và trở thành hạt Na +, nguyên tử Cl có được một electron và trở thành hạt CL, và hai nguyên tử trở thành điện tích dị tính. Thông qua dòng điện, chúng được thu hút với nhau bởi năng lượng từ và trở thành NaCl, tức là muối và natri clorua; Liên kết đồng giá thường đòi hỏi liên kết các yếu tố phi kim loại. Các nguyên tử khác nhau có thể hình thành cặp electron cạnh nhau với các electron hạt nhân bổ sung, do đó lớp bên ngoài tạo thành một trạng thái ổn định 8 electron, chẳng hạn như nitơ.

Hiện tại, chúng tôi đã kiểm tra cẩn thận rằng chỉ có bốn electron trong lớp bên ngoài nhất của các nguyên tố nhóm C trong bảng tuần hoàn, không dễ bỏ lỡ hoặc có được các electron. Đây là khái niệm bán dẫn. Tuy nhiên, với sự gia tăng của số lượng lớp electron, nó sẽ trở nên ngày càng dễ dàng để bỏ lỡ các electron trong nhóm các nguyên tố này (Si sau đó các nguyên tố Ge, Sn, Pb, v.v.), Nó được tìm thấy rằng silicon Si đã trở thành vật liệu bán dẫn tốt nhất trong mắt chúng ta vì số lượng lớp electron phù hợp của nó và số lượng electron trong lớp bên ngoài nhất. Đây cũng là nguồn gốc của "Thung lũng Silicon", nơi các ngành công nghiệp công nghệ cao trên thế giới tập trung. Thung lũng Silicon cũng là nơi đầu tiên nghiên cứu và sản xuất các chip bán dẫn dựa trên silicon, bởi vì nó được đặt tên.

ống tinh thể & IC

Transistor và mạch tích hợp

2. ống tinh thể và mạch tích hợp:

Diode là một trong những ống tinh thể. Nó là một thành phần điện tử có thể dẫn điện theo một hướng được làm bằng vật liệu bán dẫn (silicon, selen, germanium, v.v.). Đó là, nó bật khi anode và cathode của diode được cung cấp điện áp phía trước và kết thúc khi điện áp ngược được cung cấp, tương đương với kết nối và phá vỡ của một công tắc. Bây giờ chúng ta có sự khác biệt tín hiệu cơ bản nhất. Ví dụ, chúng ta ghi lại dẫn điện hiện tại là 1 và vết nứt là 0. Đây là ngôn ngữ máy tính 0 và 1 mà chúng ta biết rất rõ. Bây giờ ngôn ngữ C, C ++, JS và H5 đã trở thành các ngôn ngữ, đó cũng là một cách để dịch 01 ngôn ngữ như vậy thành một cách mà chúng ta có thể hiểu và chỉnh sửa thuận tiện.

Sau khi diode ra đời, chúng ta có thể đặt trước các quy luật tư duy nguyên thủy. Tất cả những người đã học một khóa học về các nguyên tắc điều khiển bán tự động đều biết rằng có một mạch có tổng hoặc không có cổng (ví dụ: thực hiện thành công đầu ra của 1 cùng một lúc với cổng). Các mạch cửa khác nhau kết hợp với nhau theo cách song song và nối tiếp. Dường như suy nghĩ đơn giản của mạch cửa quy luật, sau khi hàng trăm triệu kết hợp sắp xếp mạch kết hợp với nhau, có thể thực hiện thành công tính toán rất phức tạp (trong đó các thiết lập kết hợp sắp xếp của mạch cửa không chỉ là thiết lập trước của công nghệ chip, mà còn là một yếu tố cốt lõi của hiệu suất chip bỏ phiếu, đòi hỏi một thời gian dài tích lũy công nghệ), và chip là một tập hợp các mạch tính toán như vậy, cụ thể là IC mạch tích hợp.

Quá trình sản xuất chip tương đối phức tạp, nhưng nó thường được chia thành ba bước: Thiết kế, sản xuất và thử nghiệm đóng gói.

1. Cài đặt trước:

Cài đặt trước front-end, mô phỏng front-end, cài đặt trước back-end, xác minh, mô phỏng sau, tìm kiếm đăng ký và sau đó gửi số liệu thống kê đã thiết lập đến nhà máy đại lý.

Chúng ta cần biết một nguyên tắc về preset. Để thực hiện thành công một chức năng nhất định, thiết lập sẵn chip phải dựa vào một kiến trúc được thiết lập sẵn. Cho đến nay, các kiến trúc chip chính thống bao gồm x86 (độc quyền cho Intel và AMD, thống trị thị trường PC), cánh tay (các cơ sở tiện lợi di động), risc-v (ngôi sao nổi lên, được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở Wearable thông minh), MIP (chủ yếu được sử dụng trong các cổng Set top box), bởi vì kiến trúc cánh tay có một vị trí độc đáo tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí thấp, nó đặc biệt phổ biến với các thiết bị di động như điện thoại di động (kiến trúc cánh tay và x86 là hai kiến trúc lớn nhất với thị phần lớn nhất).

Kiến trúc chip được đề cập ở trên chỉ là điều kiện tiên quyết. Phần mềm EDA là cần thiết cho toàn bộ quá trình đặt trước của chip. Nói tóm lại, phần mềm EDA có thể được hiểu là phần mềm CAD phổ biến của chúng tôi, bởi vì một mạch chip rất phức tạp và nhỏ, chứa hàng chục tỷ thành phần. Việc đặt sai một thành phần hoặc mạch có thể làm cho toàn bộ chip không thể chạy. Phần mềm EDA có thể đặt trước quá trình bán tự động để đảm bảo hoạt động của chip. Đảng thiết lập trước chip chỉ cần bỏ phiếu về thiết lập trước của một số vị trí quan trọng.

Dây chuyền sản xuất

2. Sản xuất:

Quá trình oxy hóa - lắng đọng màng - in thạch bản - khắc - truyền ion - làm sạch.

Đầu tiên, chúng ta chiết xuất silicon đơn giản tinh khiết cao từ silicon dioxide, tức là cát ở nhiệt độ cao. Silicon đơn giản là một cấu trúc tinh thể với các nguyên tử gọn gàng và liên kết đồng giá để hình thành các phân tử lớn. Nhân viên văn phòng cắt silicon thành các miếng tròn để sản xuất chip.

Áp dụng gelatin một cách đồng đều trên wafer silicon, kiểm soát ánh sáng (máy lithography) lập bản đồ, thay đổi đặc tính của gelatin ở vị trí đặc biệt chỉ định (hòa tan trong nước), và sau đó rửa sạch với nước để có được rãnh silicon.

Khi các tạp chất như lớp polysilicon nhạy cảm ánh sáng được thêm vào khu vực được chỉ định đặc biệt, chẳng hạn như quét và phốt pho trong diode, mạch luật suy nghĩ liên tục được hình thành trong rãnh, thường được gọi là thảy hạt.

Phần còn lại của các nơi cũng có thể được phủ bằng lớp phủ nhạy cảm ánh sáng, và silicon có thể bị ăn mòn bằng dung dịch ăn mòn để hình thành ống tinh thể.

Tất nhiên, bạn cũng có thể trộn vật liệu kim loại để hình thành dây, điện hoặc kháng.

Quá trình này có thể được lặp lại nhiều lần (thường không ít hơn 20 lần) để có được mạch tích hợp mà chúng ta mong đợi, một đĩa tinh thể lớn chứa nhiều chip.

3. Kiểm tra gói:

Như đã đề cập ở trên, sau khi chip được sản xuất, nó không phải là một sản phẩm hoàn chỉnh, mà là một con chip lớn cần được kiểm tra, cắt và đóng gói bởi người kiểm tra chip.

Kiểm tra thỏa mãn có thể làm cho các sản phẩm không đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng lỗi thời trước khi chúng đạt được người dùng, điều này rất quan trọng để tăng sản xuất và chất lượng và thiết lập một vòng tròn tốt đẹp của sản xuất và tiếp thị. Máy thử nghiệm là một thử nghiệm thành công để xác minh liệu chip có đáp ứng mục đích được thiết lập trước hay không, nghiên cứu tác động của các thay đổi nền trên nó và tuổi thọ không đồng đều.

Đến năm 2019, Trung Quốc đã chi hơn 300 tỷ USD cho chip nhập khẩu (chỉ hơn 200 tỷ USD cho nhiên liệu), và mua tổng cộng một phần ba chip thế giới, trong đó hơn 90% phụ thuộc vào nhập khẩu. Có thể thấy rằng sự phụ thuộc của chúng ta vào chip vẫn khá lớn. Để nghiên cứu tình hình hiện tại của chip bán dẫn ở Trung Quốc, trước tiên chúng ta phải nhìn vào sự phân chia lao động trong toàn bộ quá trình của ngành công nghiệp chip.

Chuỗi công nghiệp chip thế giới:

Công ty chính xác của Trung Quốc, trái cây nước ngoài, AMD, Qualcomm và các nhà sản xuất nổi tiếng khác thường chỉ đặt trước, mà chúng tôi gọi là thiết lập trước chip fabless; Sau khi thiết lập trước, giao các bản vẽ cho một nhà máy sản xuất chip bên thứ ba như TSMC hoặc Samsung; Sau khi sản xuất, nó không phải là một sản phẩm hoàn thành, mà là một tinh thể nối silicon tròn lớn. Nó phải được giao cho ngày màu sắc và an ninh. Các doanh nghiệp như vậy sử dụng phần mềm EDA để kiểm tra, cắt và đóng gói, và cuối cùng hình thành các chip mà chúng ta thường thấy.

Hầu hết các quy trình sản xuất chip được mô tả ở trên, nhưng có những ngoại lệ hiếm hoi. Ví dụ, toàn bộ quá trình của các doanh nghiệp siêu lớn như Intel và Samsung được cân bằng bởi chính họ, tức là, thiết lập sẵn, sản xuất, thử nghiệm và đóng gói đều được thực hiện bởi chính họ. Chúng ta thường gọi phong cách tiêu chuẩn này là phong cách tiêu chuẩn IDM. Trên thực tế, ban đầu, tất cả chúng tôi đều sản xuất chip theo phong cách tiêu chuẩn IDM, nhưng sau đó, chúng tôi nghĩ về chi phí và tốc độ. Rốt cuộc, tự mình thiết lập một dây chuyền sản xuất là quá đắt tiền và nâng cấp nhanh chóng. Sau khi các cơ sở được đặt ở đó để giảm giá.

Sau đó, nhu cầu dẫn đến sự xuất hiện của một doanh nghiệp như TSMC, làm tăng đáng kể năng lực sản xuất của mình trên tiền đề kiểm soát chi phí. Tuy nhiên, điều này cũng đã mang lại một thay đổi khác, đó là nhóm ngưỡng của ngành công nghiệp chip đã được giảm. Một lần không có hàng trăm tỷ người không thể chạm vào ngưỡng của ngành công nghiệp chip. Bây giờ nó chỉ cần đầu tư hơn một chục đến hàng tỷ phát triển chip đặt trước để tìm ai đó để làm chip.

So sánh giữa thiết lập sẵn chip, sản xuất và bao bì thử nghiệm của Trung Quốc và tiêu chuẩn thế giới:

Sau khi hoàn thành chuỗi công nghiệp chip thế giới, hãy quay trở lại dòng chảy quy trình của chính chip, đó là, thiết lập sẵn, sản xuất và thử nghiệm đóng gói. Hãy phân tích nó từ ba chiều này.

Chip cài đặt trước:

Thiết lập trước chip thường được chia thành: thiết lập trước phía trước, mô phỏng phía trước, thiết lập trước phía sau, xác minh, mô phỏng sau, điều tra ký kết, và sau đó gửi thống kê thiết lập cho OEM.

Như đã đề cập ở trên, nhiều công ty lớn bao gồm Huawei Hisilicon chỉ làm thiết lập trước chip, vì vậy Hisilicon về cơ bản là một doanh nghiệp thiết lập trước chip.

Kiến trúc 1.Arm:

Như đã đề cập ở trên, cho đến nay, các kiến trúc chip chính thống bao gồm x86 (độc quyền cho Intel và AMD, thống trị thị trường PC), cánh tay (cơ sở tiện nghi di động), risc-v (ngôi sao nổi lên, được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở đeo thông minh), MIP (chủ yếu được sử dụng trong cổng và hộp thiết lập), bởi vì kiến trúc cánh tay có tiêu thụ điện năng thấp. vị trí độc đáo của chi phí thấp đặc biệt bị ảnh hưởng bởi mắt xanh của các cơ sở di động như điện thoại di động (kiến trúc cánh tay và x86 là hai kiến trúc lớn nhất về thị phần).

Công ty Precision của chúng tôi đến từ nghiên cứu và phát triển thứ cấp dựa trên kiến trúc phiên bản công cộng của doanh nghiệp cánh tay. Mặc dù arm là một doanh nghiệp của Anh và tuyên bố không bị ảnh hưởng bởi bộ phận thương mại của quốc gia a, hành vi của arm đã không ổn định trong năm qua. Cho đến nay, nó đã được báo cáo rằng nó sẽ được mua bởi NVIDIA từ khắp nơi trên thế giới, điều này cũng có vẻ rất không đáng tin cậy. Nếu chúng ta không cho phép công ty Precision độc lập đặt trước chip của bộ hướng dẫn thế hệ tiếp theo, mức độ khó khăn là rất cao.

2. Cài đặt trước EDA:

Cấu trúc chip là tiền đề tiên định. Khi bạn chọn một địa điểm xây dựng và xi măng bọt, bạn cũng cần một kế hoạch kiến trúc cụ thể, đó là thiết lập sẵn chip. Trong quá trình này, chúng tôi đã nói về toàn bộ hành trình yêu cầu phần mềm EDA (tương tự như phần mềm CAD trong ngành công nghiệp xây dựng). Như đã đề cập ở trên, phần mềm EDA có thể bán tự động đặt trước chip của toàn bộ quá trình để đảm bảo hoạt động thành công của nó. Các nhà thiết kế chỉ cần thay đổi một số vị trí chính, làm giảm đáng kể rủi ro không thể kiểm soát được.

Công ty chính xác của chúng tôi chủ yếu sử dụng phần mềm của Mingdao quốc tế, khoa học và công nghệ Xinsi và điện tử Kaideng. Điều này xảy ra là ba doanh nghiệp phần mềm EDA lớn nhất thế giới, và tất cả đều là doanh nghiệp Mỹ.

Các nhà cung cấp phần mềm EDA thông minh cũng cung cấp phần mềm EDA miễn phí cho các nhà máy đúc như TSMC, yêu cầu nhà đúc cung cấp phần mềm EDA với các gói số thông tin cơ bản của các thành phần và các đơn vị luật suy nghĩ như ống tinh thể, ống MOS, điện trở, tụ điện, v.v. Các gói số liên tục được tối ưu hóa và cập nhật nhiều lần (đôi khi một tháng) và xác minh và ràng buộc hình thức với phần mềm, Do đó, về cơ bản nó chỉ hỗ trợ phiên bản mới nhất. Không giống như phần mềm pirated, chúng ta vẫn có thể sử dụng phiên bản cũ mà không cần cập nhật nó sau khi luật cấm. Nếu chúng ta không cần phiên bản phần mềm mới nhất để xác minh chip, có khả năng chip được thiết lập trước không thể chạy, dẫn đến thất bại phát trực tuyến, và thất bại phát trực tuyến có nghĩa là hàng trăm triệu tiền đã bị mất, và rủi ro chi phí rất cao.

Hoa Đại Cửu Thiên cuối cùng cũng trở thành doanh nghiệp dẫn đầu về phần mềm EDA của Trung Quốc. Sau nhiều năm phát triển, nó đã có thể chịu trách nhiệm về một số lĩnh vực. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, giống như chip bán dẫn, nó đòi hỏi sự phù hợp của toàn bộ quá trình để bao gồm toàn bộ quá trình cài đặt trước của chip cao cấp và chúng tôi chỉ có thể bao gồm một số điểm.

3. Sản xuất chip:

Quá trình sản xuất chip có thể được chia thành: oxy hóa - lắng trầm phim - khắc lithography - khắc - truyền ion - làm sạch;

Trong lĩnh vực sản xuất chip, TSMC chắc chắn là công ty mạnh nhất thế giới. Công nghệ mạnh mẽ và khả năng hàng đầu của nó đảm bảo vị trí hàng đầu của nó. Tuy nhiên, tất cả những điều này dựa trên việc sử dụng một số lượng lớn các cơ sở bán dẫn của Mỹ. Có thể nói rằng ngày nay sẽ không có TSMC nếu không có sự hỗ trợ của công nghệ Mỹ. Do đó, nếu một lệnh cấm được ban hành ở quốc gia a, TSMC sẽ có thể chọn không xử lý chip cho chúng tôi sau khi cân nhắc đơn đặt hàng và công nghệ nền tảng của nó.

Anh có thể nói chúng ta còn có Trung Tâm Quốc Tế? Sau nhiều năm nỗ lực, Core International, được đưa ra thị trường vào năm 2004, cuối cùng đã đạt được nút của quy trình 14nm trong thời gian 19 năm, đây là một bước đột phá lớn. Tuy nhiên, trước tiên, chúng ta phải nhận ra rằng TSMC đã cung cấp chip 7nm cho trái cây trong 18 năm, chậm hơn ít nhất hai thế hệ về quy trình và công nghệ. Thứ hai, ngay cả khi chúng tôi có thể chấp nhận các sản phẩm có kích thước, hiệu suất và điều hướng liên tục không tốt, Midcore International không thể làm điều đó cho chúng tôi. Trong quá trình sản xuất chip nói trên, trong liên kết khắc, vi điện tử của chúng tôi đã có thể áp dụng công nghệ tiên tiến hơn cho dây chuyền sản xuất 7Nm và 5nm. Tuy nhiên, trên hết, nó tụt hậu so với mức trung bình của thế giới. Trong khâu sản xuất, có rất nhiều công nghệ đến từ Mỹ. Ví dụ, Central Core International đã áp dụng chương trình của các doanh nghiệp vật liệu ứng dụng của Hoa Kỳ. Vì vậy, nếu quốc gia A thực sự có lệnh cấm, CIC không thể sản xuất chip cho Huawei.

Lithography:

Thứ hai, chỉ có một công nghệ quan trọng - lithography có thể được đề cập trong sản xuất chip. Một máy lithography dự án một sơ đồ mạch trên một wafer silicon được phủ bằng photoresist; Máy khắc ăn mòn sơ đồ mạch chi nhánh song song trên wafer silicon vừa vẽ sơ đồ mạch. Hai cơ sở bổ sung lẫn nhau, và không thể thiếu một.

Kỹ thuật in thạch bản EUV có độ khó cao (phiên bản cải tiến của DUV đã thay đổi thành công bước sóng lớn thành nhỏ sau khi ức chế thiếc kim loại lỏng, sẽ không được mô tả chi tiết ở đây). Sự phát triển này bắt đầu hơn 20 năm trước với sự tham gia của gần 40 quốc gia, bao gồm tất cả các quốc gia châu Âu. Tuy nhiên, chỉ có Hoa Kỳ tin chắc rằng mức độ khó khăn kỹ thuật cuối cùng vượt xa việc chế tạo bom nguyên tử. Trong chip hiện tại, chúng tôi phải thực hiện ít nhất 20 bản in (một lớp tại một thời điểm) và khi chúng tôi phóng to bản vẽ của một lớp khắc nhiều lần, nó phức tạp hơn bản đồ địa hình của toàn bộ thành phố New York và vùng ngoại ô. Hãy tưởng tượng việc ghi lại bản đồ địa hình của toàn bộ New York và vùng ngoại ô trên một con chip có kích thước bề mặt phẳng hoặc vật thể chỉ 100 mm vuông (một trong những ống pha lê có kích thước nhỏ hơn đường kính tóc). Có thể tưởng tượng cấu trúc này phức tạp như thế nào.

Do đó, photolithography là một công nghệ rất phức tạp và quan trọng. Độ chính xác và độ sắc nét của nó bỏ phiếu trực tiếp về trải nghiệm máy tính và chất lượng của chip. Chỉ có khả năng khắc chính xác hơn có thể thực hiện thành công ý tưởng của nhà thiết kế mạch ở quy mô vi mô. Không có nghi ngờ gì rằng công nghệ đồ họa là hàng đầu của sự cạnh tranh giữa các quốc gia trong thời kỳ đồ họa chip.

Lĩnh vực tiên tiến của công nghệ lithography được độc quyền bởi doanh nghiệp Hà Lan ASML (ASML), và máy lithography 5nm của nó đã được đưa vào sử dụng. Năm nay, bộ xử lý A14 của TSMC, bộ xử lý dòng Qualcomm Xiaolong 875 và bộ xử lý mascot 9000 đều được sản xuất bởi cơ sở này. Cho đến nay, máy lithography của Trung Quốc là quá trình 28nm của vi điện tử. Có một kỷ nguyên khác biệt kinh nghiệm trong phát triển và hai lần khác biệt kinh nghiệm trong sản xuất hàng loạt. Đối với nhiều liên kết khác, chúng thậm chí chỉ mới bắt đầu đi.

Kiểm tra đóng gói:

Như đã đề cập ở trên, sau khi chip được sản xuất, nó không phải là một sản phẩm hoàn thành, mà là một wafer lớn, cần được kiểm tra, cắt và đóng gói bởi máy kiểm tra chip.

Chuỗi công nghiệp chip thế giới:

So sánh giữa thiết lập sẵn chip, sản xuất và bao bì thử nghiệm của Trung Quốc và tiêu chuẩn thế giới:

1. Cài đặt trước chip:

Như đã đề cập ở trên, nhiều công ty lớn bao gồm H-Hisilicon chỉ làm thiết lập trước chip, vì vậy Hisilicon về cơ bản là một doanh nghiệp thiết lập trước chip.

2. Kiến trúc cánh tay:

Các công ty có độ chính xác cao của chúng tôi đến từ nghiên cứu và phát triển thứ cấp dựa trên kiến trúc phiên bản công cộng doanh nghiệp của ARM. Mặc dù ARM là một doanh nghiệp của Anh và tuyên bố không bị ảnh hưởng bởi Bộ Thương mại của quốc gia A, hành vi của ARM đã không ổn định trong năm qua. Cho đến nay, các báo cáo rằng nó sẽ được mua lại bởi Nvidia từ khắp nơi trên thế giới cũng có vẻ rất không đáng tin cậy. Sẽ rất khó khăn nếu chúng ta không cho phép Huawei độc lập cài đặt sẵn các chip cho các tập lệnh thế hệ tiếp theo.

3. Đặt sẵn EDA:

Công ty chính xác cao của chúng tôi chủ yếu sử dụng phần mềm của Mingdao quốc tế, khoa học và công nghệ Xinsi và điện tử Kaideng. Điều này xảy ra là ba doanh nghiệp phần mềm EDA lớn nhất thế giới, và tất cả đều là doanh nghiệp Mỹ.

HD JT cuối cùng là công ty hàng đầu về phần mềm EDA ở Trung Quốc. Qua nhiều năm tiến bộ, nó đã có thể chịu trách nhiệm một số lĩnh vực. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, giống như chip bán dẫn, nó cần sự hợp tác của toàn bộ quá trình để bao gồm quá trình đặt trước của toàn bộ chip cao cấp, và chúng ta chỉ có thể bao gồm một số điểm.

Sản xuất chip:

Quá trình sản xuất chip có thể được chia thành: oxy hóa - lắng trầm phim - khắc lithography - khắc - truyền ion - làm sạch;

In thạch bản:

Thứ hai, chỉ có một công nghệ quan trọng - lithography có thể được đề cập trong sản xuất chip. Một máy lithography chiếu một sơ đồ mạch trên một wafer silicon được phủ bằng photoresist. Máy khắc ăn mòn sơ đồ mạch chi nhánh song song trên wafer silicon vừa vẽ sơ đồ mạch. Hai cơ sở bổ sung lẫn nhau, và không thể thiếu một.

Công nghệ lithography EUV có mức độ khó khăn cao (phiên bản cải tiến của DUV đã thay đổi thành công từ bước sóng lớn sang bước sóng nhỏ sau khi ức chế thiếc kim loại lỏng, mà sẽ không được mô tả chi tiết ở đây). Sự phát triển bắt đầu từ hơn 20 năm trước, với sự tham gia của gần 40 quốc gia, bao gồm tất cả các quốc gia châu Âu. Tuy nhiên, chỉ có Mỹ duy trì vững chắc rằng cuối cùng, mức độ khó khăn kỹ thuật là nhiều hơn là chế tạo bom nguyên tử. Trong chip hiện tại, chúng ta phải thực hiện ít nhất 20 lần khắc (một lớp một lần), và khi chúng ta mở rộng bản vẽ của một lớp khắc duy nhất nhiều lần, nó phức tạp hơn bản đồ địa hình của toàn bộ thành phố New York và ngoại ô. Hãy tưởng tượng ghi lại toàn bộ bản đồ địa hình New York và ngoại ô trên một chip với kích thước bề mặt phẳng hoặc vật thể chỉ 100 mm vuông (kích thước của một ống tinh thể nhỏ hơn một trong những cực đoan của đường kính tóc). Cấu trúc phức tạp như thế nào có thể tưởng tượng được.

Vì vậy, in thạch bản là một kỹ thuật rất phức tạp và quan trọng. Độ chính xác và độ sắc nét của nó trực tiếp quyết định trải nghiệm tính toán và chất lượng của chip. Chỉ có khả năng khắc chính xác hơn mới có thể thực hiện thành công ý tưởng của nhà thiết kế mạch ở quy mô vi mô. Không còn nghi ngờ gì nữa, công nghệ in thạch bản là tuyến đầu cạnh tranh giữa các quốc gia trong thời đại in thạch bản chip.

Lĩnh vực tiên tiến của công nghệ in thạch bản được độc quyền bởi công ty Hà Lan ASML (ASML) và máy in thạch bản 5nm của nó đã được đưa vào sử dụng. Năm nay, bộ xử lý A14 của TSMC, dòng Qualcomm Snapdragon 875 và bộ xử lý Mascot 9000 đều được sản xuất tại nhà máy. Cho đến nay, máy in thạch bản của Trung Quốc là vi điện tử của quy trình 28nm. Có một kỷ nguyên của sự khác biệt kinh nghiệm trong sự phát triển và hai lần khác biệt kinh nghiệm trong sản xuất hàng loạt. Đối với nhiều liên kết khác, chúng thậm chí chỉ mới bắt đầu.

Kiểm tra gói:

Những người bạn biết về chip có thể nghĩ rằng Trung Quốc đứng đầu thế giới trong việc đóng gói và thử nghiệm. Tuy nhiên, tình hình thực tế là máy kiểm tra đánh bóng được độc quyền bởi các công ty Nhật Bản và Mỹ, trong đó chất bán dẫn Jetta và Kexiu của Mỹ chiếm hơn một nửa các cơ sở niêm phong và thử nghiệm trong nước, tỷ lệ nội địa hóa của các cơ sở thử nghiệm chất bán dẫn dưới 10%.

Kiểm tra đóng gói

Sau khoảng cách giữa các chip bán dẫn của Trung Quốc và các tiêu chuẩn thế giới về thiết lập trước, sản xuất và thử nghiệm đóng gói, chúng ta không nên quá lạc quan. Trên thực tế, chúng tôi không phải là không có kinh nghiệm trong EDA, sản xuất, lithography và OEM. Huada Jiutian, Zhongwei điện tử, Hisilicon và các công ty khác đã đặt rất nhiều nền tảng trong các lĩnh vực khác nhau, Trong một số điểm và lĩnh vực, chúng ta thậm chí có thể so sánh với tuyến đầu. Điều chúng ta cần làm bây giờ là để ngày càng nhiều điểm xuất hiện, và cuối cùng hình thành một chuỗi công nghiệp bán dẫn trưởng thành và hoàn chỉnh thông qua sự tiến bộ phối hợp từ điểm đến khu vực, không còn được kiểm soát bởi những người khác.

Sau khi hiểu tình hình hiện tại và khoảng cách của công nghệ chip bán dẫn của Trung Quốc, chúng ta phải suy nghĩ sâu sắc về cách theo đuổi và vượt qua thành công.

Tình hình hiện tại của chip bán dẫn ở Trung Quốc

Trong một ngành công nghiệp mà vật lý cơ bản bị trì trệ (như sẽ được đề cập dưới đây), mặc dù Intel vẫn có những lợi thế lớn (thiết lập trước EDA, quy trình, v.v.), khoảng cách giữa các ngôi sao đang nổi và nó sẽ dần dần giảm. Trung Quốc đã mất thời gian tiến bộ trong ngành công nghiệp bán dẫn trong lịch sử, kết hợp với một số sai lầm trong việc ra quyết định, dẫn đến tình hình không hoạt động của ngành công nghiệp chip bán dẫn. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp quang điện của Trung Quốc trong những năm gần đây cũng đã phá vỡ các vật liệu silicon tinh thể cao cần thiết bởi một số lượng nhỏ các chất bán dẫn.

Tuy nhiên, vấn đề phải đối mặt vẫn rất khó khăn và gian khổ. Phần mềm kỹ thuật EDA cho các chip cài sẵn về cơ bản là độc quyền của Hoa Kỳ và Châu Âu; Máy in thạch bản cho các cơ sở chế biến chip vẫn được độc quyền bởi ASMEL của Hà Lan, với các cơ sở bao gồm một loạt các công nghệ cao được độc quyền bởi American Applied Materials Enterprise (Amat) và Collin Development Corporation (LAM); Ngoài ra, việc sản xuất chip đòi hỏi các nguyên liệu hóa học như axit hydrofluoric và photoxelate, tất cả đều được cung cấp bởi Toyo (Hàn Quốc bị cắt đứt bởi Toyo, gần như dẫn đến việc ngừng sản xuất chip). Ngay cả khi điều kiện phần cứng đáp ứng quy trình sản xuất, kinh nghiệm cài đặt trước công nghiệp tích lũy được từ chip Intel (sắp xếp và kết hợp mạch cửa và các hình thức triển khai chức năng thành công) không thể bắt kịp qua đêm. Chúng ta cần phải học trong hơn một thập kỷ hoặc thậm chí hai mươi năm.

Các vấn đề đối mặt với chuỗi công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc:

Sự tiến bộ của công nghệ không thể tách rời khỏi thị trường vốn. Hãy bắt đầu từ quan điểm của vốn để phân tích sự thúc đẩy của thị trường chip và vốn đằng sau nó.

Trước hết, ngành công nghiệp chip có một tính năng đáng chú ý và độc đáo là tốc độ nâng cấp của nó khá nhanh. Không giống như các ngành công nghiệp khác, cũng có một lượng nhu cầu lớn trong thị trường giá thấp và chi phí thấp. Thông qua lợi thế giá, chúng ta có thể bắt đầu từ cấp thấp, dần dần mở rộng thị trường, tích lũy tài năng và chuyển sang cấp cao. Đối với chip, thị trường luôn là chip cao cấp với hiệu suất tuyệt vời, và hầu như không có thị trường hạng thấp.

Thứ hai, đối với các công ty có công nghệ chip tiên tiến, mặc dù phát triển và thiết lập sẵn chip và thiết lập dây chuyền sản xuất đòi hỏi rất nhiều đầu tư, thị trường chip mới lớn như vậy. Đồng thời, một bộ công nghệ trưởng thành như chống quang chính xác cao cũng có thể đảm bảo sản xuất quy mô lớn. Đầu tư phát triển sẽ sớm bị pha loãng bởi một lượng lớn hàng hóa.

Ngoài ra, phát triển chip của Trung Quốc, Trung Quốc không thiếu vốn (chi hàng chục tỷ vào Phát triển) và những người giữ vị trí trong khoa học và công nghệ phát triển cơ bản (tuy nhiên, nó thiếu tích lũy kinh nghiệm chip). Tuy nhiên, đầu tư vốn chú ý đến tỷ lệ đầu vào sản xuất. Nhóm vốn lo ngại rằng các sản phẩm đầu tư hàng chục tỷ thậm chí không thể bắt kịp với quy trình bán dẫn chính thống (chip đầu cuối), và chỉ có thể phát triển các sản phẩm cũ. Chi phí phát triển cao như vậy không bị pha loãng bởi thị trường, nhưng giá chip trung bình và hạng thấp đắt hơn. Đầu tư giống như một lỗ vô đáy, vì vậy công ty không có động lực thực hiện đầu tư và phát triển quy mô lớn, đó là bản chất của sự tiến bộ khó khăn của ngành công nghiệp chip.

Nói một cách đơn giản, vì lợi thế của động cơ đầu tiên, vòng tròn thói quen cuộc sống của CPU đã được hình thành. Máy tính để bàn x86, cánh tay nhúng và phần mềm và phần cứng tròn thói quen cuộc sống là trưởng thành và ổn định. Đi bộ dọc theo con đường nước ngoài sẽ bị chặn bởi rào cản bằng sáng chế. Nếu bạn xây dựng vòng tròn thói quen cuộc sống của riêng mình, như đã đề cập ở trên, bạn chỉ có thể hy vọng rằng đất nước có thể mua nó. Thị trường không cần chip hạng thấp. Thật khó để cứu mạng sống trên thị trường.

Làm thế nào để phát triển ngành công nghiệp chip bán dẫn?

Tôi phải thừa nhận rằng sau khi phân tích các lý do trên dẫn đến sự chậm trễ phát triển chip ở Trung Quốc, làm thế nào có thể thay đổi khả năng?

Luật Molle dần dần mất hiệu quả

Như đã đề cập ở trên, với quá trình dày đặc, các chip quy trình 3nm hiện đang được phát triển và sẵn sàng để được đưa vào sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, sự cải thiện hiệu suất, xử lý bề mặt và tốc độ mật độ không tỷ lệ trực tiếp, cho thấy luật của MOLLE đã dần dần bắt đầu mất hiệu quả của nó. Dựa trên giả định rằng vật lý cơ bản đã không bị phá vỡ, sự cải thiện mật độ của các chip bán dẫn trên toàn thế giới sẽ bị trì trệ, và chúng ta chỉ có thể liên tục tối ưu hóa và đặt trước các quy trình tốt hơn. Điều này cũng cho đất nước chúng ta một cơ hội một lần trong đời. Nếu chúng ta không tiến, chúng ta sẽ lùi lại. Tuy nhiên, chúng ta vẫn phải thừa nhận rằng kinh nghiệm thiết lập sẵn chip của nó đã tích lũy trong nhiều thập kỷ. Trong một chi tiết nhỏ, các chức năng được thực hiện thành công bằng cách thiết lập trước tinh tế và khéo léo có thể khiến chúng ta tự hỏi trong nhiều thập kỷ hoặc thậm chí 20 năm.

Các công ty chip hàng đầu rút khỏi thị trường Trung Quốc

Như đã đề cập ở trên, các công ty bán dẫn khổng lồ có lợi thế động cơ đầu tiên sẽ dựa vào nghiên cứu khoa học mạnh mẽ và kinh nghiệm của họ để duy trì tốc độ nâng cấp. Tuy nhiên, thị trường chỉ cần các chip mới nhất và mạnh nhất, tương đương với độc quyền toàn bộ thị trường chip và rơi vào vòng tròn ác liệt của không có lợi nhuận thị trường và không có sức mạnh để đầu tư vào phát triển, Do đó, việc theo đuổi ngành công nghiệp bán dẫn sẽ khó khăn hơn nhiều so với các ngành công nghiệp khác.

Tuy nhiên, hiện nay chính sách cấm vận chip của một quốc gia đã chủ động rút khỏi thị trường Trung Quốc. Mặc dù đây không phải là tin xấu nhỏ đối với các công ty công nghệ cao của Trung Quốc và nhiều người sẽ cảm thấy hiệu suất giảm khi sử dụng các thiết bị điện tử chip sản xuất trong nước, nhưng nó mang lại cơ hội một lần trong đời cho sự phát triển của ngành công nghiệp chip Trung Quốc. Đối với chúng tôi, chúng tôi có thể cần phải chịu đựng sự thiếu hiệu suất của chip tự sản xuất trong một thời gian ngắn. Tuy nhiên, nhìn rộng hơn, đây là một bước cần thiết để thành công trong việc đạt được sự thịnh vượng. Dưới áp lực của bối cảnh thị trường phi khách quan này, trình độ công nghệ chip của Trung Quốc sẽ được theo đuổi thành công.

Với sự thay đổi trong động lực của các hoạt động quốc tế và thương mại, để loại bỏ sự phụ thuộc của ngành công nghiệp bán dẫn ở nước ngoài, Trung Quốc cũng đã công bố một loạt các chính sách. Vào ngày 4 tháng 8 năm tôi phát biểu, Hội đồng Chính phủ in và phân phối "bao nhiêu chính sách chính trị liên quan đến việc cải thiện sự tiến bộ chất lượng cao của ngành công nghiệp mạch tích hợp và ngành công nghiệp phần mềm trong giai đoạn mới", trong đó bày tỏ rằng các công ty mạch tích hợp với chiều rộng dây chuyền dưới 28nm và thời gian quản lý hơn 15 năm sẽ được miễn thuế cá nhân doanh nghiệp trong vòng 10 năm.

Chỉ trong năm nay, Intel, nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, cũng đang chuẩn bị outsource kinh doanh chip của mình cho TSMC. Ngoài tư duy kinh doanh, có những yếu tố sẽ mất hiệu quả của luật MOLLE về chính công nghệ. Theo luật này, sự cải thiện công nghệ sản xuất chip sẽ chậm lại hoặc thậm chí trì trệ. Do đó, Intel không mong muốn theo đuổi các quy trình chip 7Nm và 5nm mới nhất.

1- Định luật Moore:

Luật này được đề xuất bởi Gordon Molle, một trong những người sáng lập Intel. Ý nghĩa nội tại cốt lõi của nó là số lượng bóng bán dẫn có thể chấp nhận được trên một mạch tích hợp có kích thước bề mặt đơn vị phẳng hoặc vật thể tăng gấp đôi sau khoảng 24 tháng, tức là hiệu suất của bộ xử lý tăng gấp đôi sau mỗi hai năm (quy luật này chỉ là kinh nghiệm của ngành, không phải là quy luật vật lý tự nhiên). Định luật này cũng áp dụng cho sự phát triển của dung lượng lưu trữ trình điều khiển máy tính, đã trở thành cơ sở cho nhiều công ty công nghiệp dự đoán trước về hiệu suất.

Luật Molle dần dần mất hiệu quả:

Tuy nhiên, nghiên cứu mới nhất cho thấy chip quy trình 3nm thế hệ đầu tiên tương tự như chip 5nm, mật độ của nó tăng 70%, và tốc độ tăng 10% ~ 15%. Tuy nhiên, cuối cùng, hiệu suất của chip chỉ được cải thiện 25% ~ 30%. Bề mặt cải thiện hiệu suất không tương ứng trực tiếp với sự cải thiện mật độ và tốc độ. Do đó, các chip hiện đại với quy trình 3nm mới nhất có thể đã gặp phải giới hạn của luật nốt ruồi vật lý.

1. xâm nhập rào cản

Nguyên nhân của sự thất bại có liên quan đến vật lý cơ bản và cơ học lượng tử. Cơ học cổ điển cho rằng các vật thể đi qua rào chắn, chẳng hạn như electron, cần vượt quá năng lượng ngưỡng+công suất tia. Cơ học lượng tử nhận ra rằng ngay cả khi năng lượng hạt+chuỗi nhỏ hơn năng lượng ngưỡng+chuỗi và các đợt nảy nhỏ, các đợt nhỏ vẫn có thể vượt qua rào cản.

2.Khả năng thâm nhập rào cản

Tất cả chúng ta đều biết rằng cơ học lượng tử là nghiên cứu các hạt quy mô vi mô, và các mạch tích hợp tinh tế trong chất bán dẫn xảy ra phù hợp với quy luật này. Hãy sử dụng t để chỉ ra hệ số xác suất của các electron xâm nhập rào cản, và a đại diện cho chiều rộng rào cản.

Như bạn có thể thấy ở trên, xác suất xuyên thủng electron giảm nhanh chóng khi chiều rộng rào cản A tăng. Có thể kết luận rằng khi rào chắn rất rộng, sự khác biệt năng lượng+chuỗi là rất lớn hoặc khi hạt có khối lượng lớn, hệ số xuyên thủng T 0. Ngược lại, rào chắn càng hẹp, nó càng dễ dàng đi qua và tạo ra hiệu ứng đường hầm lượng tử.

Nhìn vào các chip tích hợp cao bây giờ. Khoảng cách của mạch ống tinh thể ngày càng hẹp hơn, nghĩa là rào cản tiềm năng ngày càng hẹp hơn. Khi nó nhỏ đến một khoảng cách nhất định, xác suất của đường hầm lượng tử sẽ tăng đáng kể. Bằng cách này, suy nghĩ bình thường và hoạt động của chip sẽ trở nên không trật tự, và không thể cải thiện hiệu suất.

Sự kết thúc của luật Molle sẽ mang lại gì cho chúng ta?

Nhìn lại 20 năm qua, hiệu suất trung bình của máy tính hoặc điện thoại thông minh đã tăng gấp đôi trong vòng hai năm và nhanh chóng nôn ra cái cũ để chấp nhận cái mới. Với sự phát triển lặp đi lặp lại của phần mềm ứng dụng, chúng tôi cũng đã chuyển đổi nó thành FMCG nhiều lần. Chúng được xác định bằng cách bỏ phiếu cho các quy trình IC và chip nhỏ hơn, chính xác hơn và nhanh hơn. Nếu những tiến bộ trong công nghệ bán dẫn cơ bản bị đình trệ, các thiết bị điện tử hiện tại của chúng ta sẽ trở thành hàng tiêu dùng không dễ bị hao mòn. Chip sẽ cố gắng đạt được sự cân bằng giữa sự ổn định và chi phí. Cuối cùng, chúng sẽ trở thành những mặt hàng tiêu dùng không dễ bị mòn, chẳng hạn như tủ lạnh, điều hòa không khí và TV. Nếu chúng ta tiếp tục, biên lợi nhuận của nhà sản xuất cũng sẽ giảm.

Tóm lại, nếu các nhà sản xuất lớn không thể phát triển chip chính xác hơn (hiệu suất cao hơn) và giá cả phải chăng hơn sau 3nm, công nghệ chip có thể bị đình trệ trong tương lai. Tuy nhiên, có hai khía cạnh cần thảo luận. Nếu bạn không tiến lên, bạn sẽ lùi lại. Sự trì trệ của toàn bộ ngành công nghiệp bán dẫn cũng có thể mở ra một số cơ hội cho sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn Trung Quốc. Tuy nhiên, chúng ta phải nhận ra rằng việc tích lũy công nghệ không xảy ra trong một sớm một chiều. Trong khi vật lý cơ bản đang gặp khó khăn, kinh nghiệm cài đặt trước chip trong vài thập kỷ qua không dễ dàng vượt qua. Các thiết lập trước chi tiết thông minh và giá trị tối ưu hóa đã được suy nghĩ trong nhiều năm.

4. Siêu máy tính

Đây là một siêu máy tính được gọi là siêu máy tính. Hiệu suất của nó tiếp tục được cải thiện theo định luật MOLLE như thể nó không bị ảnh hưởng gì. Siêu máy tính của chúng tôi sức mạnh kỳ diệu TaihoLight có các hoạt động dấu phẩy động (runpoint) trong điều kiện lý tưởng, và thậm chí một số người kiêu ngạo và thống trị thế giới, nhưng điều đó có đúng không?

Trước hết, chúng ta cần làm rõ một khái niệm. Siêu máy tính tập trung vào việc làm việc cùng với nhiều bộ xử lý, tức là thu thập hiệu suất. Nó không đặc biệt tập trung vào trải nghiệm của một bộ xử lý duy nhất. Tất nhiên, từ quan điểm của tỷ lệ tiêu thụ năng lượng, hiệu suất của một bộ xử lý duy nhất cũng rất quan trọng. Sức mạnh ma thuật của chúng tôi Taihu ánh sáng là để xếp chồng nhiều chip hơn trên cơ sở rằng quá trình của một chip duy nhất tụt sau Intel hai thế hệ. Nó phụ thuộc vào kiến trúc liên kết tuyệt vời để thực hiện thành công một khía cạnh nhất định của máy tính, vượt quá kinh nghiệm.

Nói chung, giống như việc thêm card đồ họa độc lập khi chơi trò chơi, bạn cũng có thể thêm rtx3090 nếu bạn có tiền. Bạn chỉ cần cố gắng cài đặt trước một kiến trúc cho phép nhiều card đồ họa thực hiện các thao tác song song để chơi nhiều sức mạnh tính toán hơn, và bạn luôn có thể thêm tiền (một cách khác tiền có kinh nghiệm, nhưng tiếc là nó không thể được thêm vô thời hạn).

1. Các chỉ số cốt lõi của siêu máy tính là gì?

Tất cả chúng ta đều biết rằng siêu máy tính tìm cách thu thập hiệu suất. Tuy nhiên, nếu bạn thêm 1000 chip, đỉnh tính thực tế chỉ là 100 chip, điều này quá đắt tiền. Do đó, quốc tế nói chung cho rằng chỉ số có ý nghĩa nhất của siêu máy tính là tốc độ. Đó là tỷ lệ phần trăm của đỉnh được tính toán đến đỉnh lý thuyết, tức là hiệu suất mà nó có thể thực hiện.

(Lưu ý: giá trị đỉnh được tính toán được thu được thông qua quy trình Linpack, là một tiêu chuẩn được chấp nhận quốc tế. Là một quy trình song song nguồn mở cho các phương trình thứ nhất siêu lớn)

2. Tỷ lệ siêu tính toán

Tỷ lệ ở đây đề cập đến tỷ lệ xử lý song song. Trước khi nói về tốc độ, trước tiên chúng ta hãy hiểu một khái niệm. Tính năng độc đáo của các thủ tục song song là chia một vấn đề lớn thành bao nhiêu vấn đề nhỏ được tính toán bởi nhiều bộ xử lý. Đồng thời, nó cũng bỏ phiếu về nhu cầu trao đổi giá trị giữa nhiều bộ xử lý, tức là giao tiếp, Nói chung, thủ tục nối tiếp chủ yếu là sơ suất trong thời gian giao tiếp trong bộ nhớ (nó cần được tối ưu hóa trong bối cảnh yêu cầu hiệu suất khắc nghiệt như thư viện số lớn). Đối với siêu máy tính của các thủ tục song song, trên thực tế, nhiều máy tính độc lập được kết nối với nhau thông qua mạng, đó là một loại giao tiếp giữa các nút. Hiệu suất của mạng trực tiếp bỏ phiếu về thời gian giao tiếp và ảnh hưởng đến tỷ lệ cuối cùng. Siêu máy tính thông thường sẽ coi là thích hợp để sử dụng một mạng riêng, ít nhất là băng thông 10 Gigabit.

Sau khi hiểu các khái niệm trên, hãy xem công thức sau:

Thời gian chạy chương trình song song=Thời gian chạy bộ xử lý+Thời gian truyền thông

Tỷ lệ xử lý song song = thời gian xử lý hàng loạt / thời gian xử lý song song * số lượng bộ xử lý X100%

Có thể thấy từ công thức trên rằng khi chúng ta nghĩ rằng phù hợp để sử dụng song song (bao gồm tính dị đồng) để giảm thời gian chạy của các thủ tục, nó có khả năng làm tăng thời gian giao tiếp. Trong điều kiện hiệu suất của một loại bỏ duy nhất được cố định vĩnh viễn, cách tối ưu hóa giảm mạng là rất quan trọng. Chỉ số tỷ lệ trực tiếp cân nhắc liệu nó có đáng làm như vậy, Rốt cuộc, bạn đã giành chiến thắng một chiếc xe tăng với 100 ngựa, đó không phải là vấn đề của sự tự hài lòng.

Một điều chúng ta phải thừa nhận là kể từ Thế chiến II, không có sự đổi mới bước tiến nào trong khoa học vật lý cơ bản. Nhìn vào các ngành công nghiệp trong lĩnh vực năng lượng, vật chất, vật liệu v.v., không có nhiều tiến bộ và cải tiến so với những năm 1950 và 1960 sau Thế chiến II. Nó là hơn để tiến hành các lý thuyết cơ bản như cơ học lượng tử trong Khoa học ứng dụng. Bán dẫn cũng xuất hiện trong nghiên cứu lý thuyết băng thông năng lượng trong cơ học lượng tử. Ứng dụng của nó đã tạo ra ngành công nghiệp CNTT ngày nay đang cải thiện nhanh chóng.

Ngành công nghiệp CNTT

Ngành công nghiệp CNTT:

Ngành công nghiệp vẫn có thể phát triển nhanh chóng là ngành công nghiệp CNTT dựa trên kinh nghiệm điện toán chip. Chúng ta không thể không tự hỏi liệu sự tiến bộ của ngành công nghiệp CNTT có gặp phải một nút thắt cổ chai khi hoạt động mà các bóng bán dẫn mang theo trải nghiệm và tiến gần đến giới hạn vật lý và định luật Molle dần biến mất? Điều đó tạo ra một vấn đề cho chúng ta. Việc cải thiện lực lượng lao động sẽ bị đình trệ sau khi động lực tiến bộ kinh tế biến mất. Khi dân số và ham muốn tăng lên đến một mức độ nhất định, nếu nền kinh tế không được cải thiện, sẽ có những mâu thuẫn xã hội lớn. Chỉ với những đột phá và tiến bộ trong khoa học và công nghệ, chẳng hạn như năng lực sản xuất của ba cuộc cách mạng công nghiệp tăng lên, lực lượng lao động mới đưa mọi người ra khỏi bẫy Malthus.

Trong tình hình hiện tại mà 7Nm được thương mại hóa, các chip 5nm và 3nm gần giới hạn, và luật của MOLLE sẽ mất hiệu quả của nó, lối thoát cho các chất bán dẫn trong tương lai và thậm chí là ngành công nghiệp CNTT là ở đâu? Có lẽ một ứng dụng khác của cơ học lượng tử liên quan đến các lý thuyết khác như rối loạn lượng tử, tức là truyền thông lượng tử và máy tính lượng tử.

Tính toán lượng tử:

Điện toán lượng tử chắc chắn là một cuộc cách mạng khác trong lĩnh vực điện toán. Chúng ta thể hiện đơn vị thông tin nhỏ nhất, đó là máy đếm chuyển bit. Chúng tôi sử dụng ống tinh thể để nhận ra thành công liệu mạch đã được bật và thể hiện 0 hoặc 1 hay không. Máy tính lượng tử luôn thể hiện vòng quay của một proton. Đồng thời, do trạng thái lớp trên nhau của lượng tử, một proton có thể tồn tại trong nhiều điều kiện cùng một lúc, tức là, nó lưu trữ một loạt các biến, tiếp tục di chuyển về phía trước, và nhận ra thành công hoạt động song song (đồng thời) đa mục đích. Với kinh nghiệm trong tính toán, nó được tăng cường theo cấp số nhân tự nhiên và tỷ lệ tính toán tăng hàng trăm lần.

Ví dụ, sự tương tác giữa hệ thống bao gồm các thực thể nhất quán lượng tử và nền xung quanh của nó sẽ gây ra sự biến mất nhanh chóng của các đặc tính lượng tử. Quá trình này được gọi là "decoherence", chỉ có thể mở rộng đến vài phần mười giây. Với sự gia tăng số lượng bit lượng tử, khả năng tiếp xúc với nền xung quanh tăng lên, Làm thế nào để kéo dài thời gian liên quan đã trở thành chìa khóa; Ngoài ra, tính toán lượng tử sẽ gặp phải ảnh hưởng của calo và kích động ngẫu nhiên, thường được gọi là tiếng ồn, dẫn đến kết quả cuối cùng không chính xác và như vậy; Nền tảng hoạt động của nó cũng cực kỳ khắc nghiệt, và nhu cầu của nó gần hoàn toàn không.

Outlook:

Sản xuất chip bán dẫn là một ngành công nghiệp coi trọng sự tích lũy khoa học và công nghệ cơ bản, và cần phù hợp của toàn bộ chuỗi công nghiệp trong nhiều lĩnh vực. Không có lối tắt để tiến bộ chip. Chúng ta cần bước ra từng bước. Trong bối cảnh chiến tranh hoạt động kinh doanh hiện tại, chúng tôi đã nhận ra sự nghiêm trọng của các công nghệ quan trọng được kiểm soát bởi những người khác, và tin rằng chúng tôi sẽ tăng đầu tư và cuối cùng có tiến bộ tốt trong lĩnh vực bán dẫn.

Để tiếp tục thoát khỏi sự cạnh tranh ở cấp quốc gia, chúng ta nên nhận ra rằng những đột phá công nghệ trong lĩnh vực chip bán dẫn sẽ không chỉ mang lại lợi ích cho một quốc gia mà còn mang lại tin tốt cho sự tiến bộ chung và sự tiến bộ của toàn dân. Một khi công nghệ đã được thực hiện thành công, không có cách nào để phá vỡ bẫy Malthus, tất cả những gì chúng ta có thể làm là thiết lập một nền tảng nghiên cứu tốt, tôn trọng, nuôi dưỡng và đánh giá tài năng, phá vỡ khoa học cơ bản và cuối cùng thành công trong việc đạt được sự tiến bộ và cải thiện hình thái xã hội phổ quát của mọi người.

IPCB sẽ chia sẻ với bạn.