关于芯片大大的坏消息?原作者正本清源 | 袁岚峰

导言:

最近,很多自媒体在转一个视频,标题叫《关于芯片大大的坏消息!》。这些人未经允许私自搬运我的演讲《中国芯片的正道何在?》,而且乱改标题,实在很不像话。我需要正本清源,提醒大家,我讲的是关于芯片的一些基础知识、一些基础的理解框架。

最近,很多自媒体在转一个视频,标题叫《关于芯片大大的坏消息!》。几天之内,我已经看到至少三个了,而且传播量都不低。然而实际上,这是我2020年11月29日在观视频年终秀上的演讲,标题是《中国芯片的正道何在?》。这些人未经允许私自搬运我的视频,故意不显示背景和我的名字,而且乱改标题,实在很不像话。

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 中国芯片的正道何在?

所以首先,我需要正本清源告诉大家这个演讲的出处见上,同时告诉大家这个视频的正规链接是https://www.ixigua.com/6917167952609575431,有700多万的播放。

视频链接:

西瓜视频:

https://www.ixigua.com/6917167952609575431

本视频发布于2021年1月13日,播放量已达735.1万

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然后,我需要提醒大家,我这个演讲并不是专门讲坏消息,实际上我是讲关于芯片的一些基础知识、一些基础的理解框架。如果你连这些都不知道,你对芯片的理解就连门都没入。

下面,我再来简单地介绍一下这个演讲的主要内容。人人都知道,我国被卡脖子最严重的领域是芯片。然而,非常多的人低估了这个挑战的难度,经常可以见到许多错误理解。

近年来,经常有人放“沸腾”的消息,引得外行一阵欢呼,甚至还有假借专家名义放沸腾消息的。然而每一次都遭到了辟谣,专家会告诉大家是媒体歪曲了他们的话。还经常有人给我转类似这样的消息“中国突破芯片技术,不再需要光刻机”,我每次都告诉他们,一看标题就是胡扯。就用常识想一下,华为的芯片问题解决了没有?有没有人能突破美国的封锁,正大光明地为华为生产芯片?目前显然都没有。这个明明白白摆在那儿,胡说八道骗流量有意思吗?

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如果真的想了解芯片,就应该从基础知识开始学起。芯片的力量来自哪里?来自半导体。因为半导体可以在导电和不导电之间转换,用导电和不导电表示0和1,就可以计算,可以存储,产生无穷的变化。

半导体是怎样在导电与不导电之间转换的?基本元件是三极管,更专业的名称是场效应管。对此最形象的描述来自一本书《图解芯片技术》,作者是清华大学材料学院田民波教授。三极管好比一个带水闸的水路。左边有个水源,右边有个水泵在抽水。但中间有个水闸,在水闸关闭时,是没有水流的。然后我们逐渐把水闸升起。一开始,水闸的底部仍然在水槽里,所以还是没有水流。当水闸底部升到水槽之上,就开始有水流了。水闸升得越高,水流就变得越大。把水流换成电流,就是对三极管的描述。左边的水源、右边的水泵和中间的水闸,就对应三极管的三个极,源极、漏极和栅极。水闸的高度,就对应栅极上的电压。

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芯片的28纳米、14纳米、7纳米等等是什么意思?其实就是栅极的厚度,专业的名称叫“栅长”。如果你能记住这些多少纳米是栅长,你的知识水平就超过了99.9%的人。

纳米成为常用单位,这是非常神奇的一件事。一纳米是10的-9次方米,大约只有10个原子的长度。现在一粒芝麻的面积上能排列上亿个三极管,这是多么惊人的奇迹!

由此就引出了芯片的一个特征:它是目前人类精密制造的最高水平。这就是为什么我们不能制定一个太乐观的时间表,因为精密制造正是中国跟世界先进水平相差最远的方向。

芯片制造难在哪里呢?其实每一步都很难,没有容易的。芯片制造分为五个步骤。

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第一,把沙子,也就是二氧化硅,转化成多晶硅。

第二,把多晶硅提炼成单晶硅,再把单晶硅切成一个个圆盘,也就是晶圆。

第三,在晶圆上制造各种器件。

第四,把芯片封装起来。

第五,做最后的测试。

前两步都很难,第三步又是难中之难。光刻就是其中的核心技术。光刻其实就好比传统的胶片照相技术,包括曝光、显影、定影等等。具体的操作是这样的。

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首先,在晶圆表面涂一层光刻胶。

然后,在晶圆上面放一层掩膜,要刻的图案就画在掩膜上。

然后,用光通过掩膜去照射下面的晶圆。这里的关键在于,光刻胶遇到光会发生化学反应。这样,图案就转移到了光刻胶上。

然后,把光刻胶去掉。但发生过化学反应的地方,就留下了。

最后,对没有光刻胶的地方进行刻蚀。这样,图案终于转移到了晶圆上。

近年来,每当报道一个中国在芯片方面的技术进展,立刻就有很多人欢呼可以取代光刻了,可以摆脱卡脖子了。其实这完全是误解。光刻真正的厉害之处,在于它保持这么高精度的同时,还能有很高的生产效率。

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现在制造一个芯片,需要经过300至500道工序,涉及精密机床、精密化工、精密光学等几乎所有领域的尖端技术。如果说芯片是现代工业技术的皇冠,那么它就是在其他好几顶皇冠的基础上累加起来的,是皇冠上的皇冠。

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中国芯片业的落后,看似是一个点,其实反映的是一大片。所以唯一的正道,就是把所有这些门类的基础都补上,都达到世界顶端。

如果不走正道,只知道自吹自擂、自欺欺人,那么永远都不会成功。只有付出艰苦的努力,做出巨大的改革,才能成功,才能奔向星辰大海。结合最近关于大基金腐败案和美国芯片法案的新闻(《内忧外患紧逼,中国芯片的前途何在?| 袁岚峰》),这些道理更应该传播给大家。

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