我们为什么要了解芯片产业？

不仅因为芯片的运用在日常生活中无处不在，更因为芯片是数字世界的基础，在数字化技术深度嵌入人类社会的当下，理解芯片，也就理解了社会前进的方向。

 

一、芯片技术及给人类带来的改变

 

简单来说，芯片的本质就是半导体+集成电路。

半导体材料的运用是芯片能将人类带向信息时代的根本原因。人类控制电的效率得到质的跃升，也意味着使用电子完成指令、处理事务的能力得到了空前的解放。

 

但是想要实现复杂的控制，仅有一个晶体管并不够，必须将很多晶体管连到电路中，而其中最有效的办法就是采用集成电路——在半导体底衬底上用激光直接刻出线路。

 

一个指甲盖大小的芯片上有多少个晶体管呢？举个例子，华为麒麟990芯片，就是由103亿颗晶体管组成的。

 

今天，随着智能化的浪潮席卷社会，从目之所及的消费电子、家用电器，到正在风口上的新能源汽车，芯片越来越成为电子设备上不可或缺的器件之一。

 

并且，芯片产业的热潮还将持续延续下去。过去三十多年中，全球芯片产业保持了年均近10%的增速，2021年全球市场规模约为5600亿美元。

 

在可预见的未来，通过硬件、软件的协同发展，摩尔定律还将继续生效，芯片仍然是人类处理信息最主要的工具。

 

二、“卡脖子”与芯片产业的全球化分工  

 

许多人关注到芯片，是因为美国针对华为的芯片禁令。芯片是一个高精尖和专业化的产业，需要全球分工来协同完成，而美国在整个芯片产业梯队中处于领先地位并且垄断了核心技术。

芯片的生产过程可以分成三个步骤，分别是设计、制造和封测（封装和测试）。

 

1、芯片设计

芯片的版图设计就像建筑工程里的施工图，按照图纸厂商就可以开始生产。产业链上游的芯片设计是知识密集型行业，需要经验丰富的尖端人才。

 

其中一个关键工艺是被称之为“芯片之母”的EAD软件，这是芯片设计过程中必须使用到的软件，并且EDA软件的算法会直接决定芯片设计的优劣。因此EDA软件也是芯片产业中最容易被“卡脖子”的关键领域。

 

2、芯片制造

芯片的制造就是按照版图设计，通过上千的工艺步骤，从无到有在硅片上做出芯片。

 

制造环节是投入巨大，进入门槛极高的一环。在这方面占据全球超一半产能的企业是中国台湾的台积电，目前台积电最先进工艺可将制程推进到5nm级别。

 

在制造环节，少不了一个关键设备——光刻机，其中最高端的EUV（极紫外线光刻机）只有荷兰的阿斯麦尔（ASML Holding N.V）能生产。

 

3、封装测试

封测是芯片制造的最后一步，也就是芯片完成封装保护和性能测试，至此，一颗芯片制造完成。

 

国内封装业起步早、发展快，目前在全球已经具备一定的竞争力。

 

正因为芯片生产的每一步都需要非常高精尖的技术支持，并且每个环节都有把持该项前沿工艺的龙头企业和国家，因此中国在实现高端芯片比如手机处理器芯片的制造上，依旧道阻且长。

 

此外，目前全球半导体设备市场主要被美国及日本垄断，同时半导体生产还会用到大量的材料，而日本是全球半导体材料的龙头，在全球半导体材料市场占有的综合份额高达52%。

 

三、芯片技术前沿与中国芯片产业的前景

 

当前，中国是全球最大的半导体芯片消费市场。不过，在全球芯片产业格局中占据主导地位的依旧是美国。

 

作为后起之秀，中国的芯片产业虽然在短期内难以实现工艺的自主突破，但巨大的市场规模同样是发展芯片产业的关键要素，叠加资本投入和产业人才，在国际环境较好的情况，中国芯片产业在未来一段时间内实现快速追赶并非不可能。

 

不过，国产芯片要实现真正的赶超，可能需要依靠重大技术的突破或产业发展赛道的切换。

 

从长远来看，美国在芯片生态链中的核心地位依旧难以撼动，但中国通过加大投资及人才培养，有望建立自主产业链，建设本土可控的成熟制程产线，而新技术、新赛道上的突破，则能帮助国产芯片更好地迎头赶上。