比芯片封锁更可怕,美芯片专家多数是华人,国内半导体开始觉醒

比芯片封锁更可怕,美芯片专家多数是华人,国内半导体开始觉醒,第1张

中国一家民企华为,因为在5G领域一下子超越了美国,更因为没有在美国上市,美国也无法动用资本的手段来控制华为。

所以能拿到台面上的方法都无效之后,美国连借口也懒得找了,直接联合欧洲各芯片厂商封锁芯片供应,还有中国台湾的台积电,都加入到围堵华为的队伍中。

没有理由,只有目的,那就是想挤死华为,进而迟滞中国的5G产业发展。

而且这也不是美国唯一的手段,美国的铁杆盟友、五眼联盟的澳大利亚频频在国际事务中攻击中国。

为了拖慢中国崛起的步伐,美国似乎已经恼羞成怒,拉开了对中国极限施压的序幕!

华为承受了很大压力,因为芯片的断供,华为产能和销售额大幅缩水,手机在国内的市场占有率退出了前四,持续研发的资金也受到影响。

既然手机的芯片不卖给我们,那么,我们自己生产不可以吗?

答案是,不可以。

因为制造手机芯片所用到的7纳米制程的光刻机为荷兰阿斯麦尔公司(ASML)所有,而该公司也在美国的授意或威胁之下,不肯把光刻机卖给中国。

这一次随着华为被制裁,也曝出了一个令国人更加震惊的消息,原来在芯片行业让西方人高歌猛进的研发团队,竟然也是一群黄皮肤黑眼睛的人!

而对于如今要在半导体行业发力的中国而言,这是一个必须要予以深刻反思的问题。

中微半导体股份有限公司董事长兼总经理尹志尧说:全球芯片领域的专家,在芯片界排名前十的行业里,或者创始人、或者CEO竟然都是华人。

其中最著名的就是杨培东,杨培东出生于1971年,在国内完成大学学习后赴美留学,之后一直在美国工作,更是在2016年当选为美国科学院院士,在半导体制造领域拥有极高的权威。

正是这群人紧紧地扼住了中国芯片业发展的咽喉,限制了中国在5G通讯领域的发展。

在这里,我们并不能简单地把这类人归于不爱国的范畴而大加指责,因为这里有个矛盾,那就是国家的理想与个人理想之间的矛盾。

限于国家发展的共性规律,当年国内确实没有发展半导体的环境,为了自己能学有所成,他们选择了到海外发展,所以造成了我国在半导体领域的人才流失,导致美国芯片专家多数是华人的现象。

好在近几年,我国在芯片领域的布局,这类人才大量流失的情况有了一定改善。

当年我们为什么在实际上没有重视芯片

这么明显的命门,为什么就轻易被美国抓住呢?

说出来,令人心酸,不是中国人没看出来,因为二十年前,手机在我国悄然兴起,低廉的制造成本使它受到了青年人的追捧,以拥有一款小巧的手机为荣。

巨大的手机市场,催生了对芯片的强劲需求、芯片制造业一片大好。

但在1990年到2001年前后发生了几件事,让我国不得不重新审视国家的产业发展方向。

1993年7月23日,美国公然断掉GPS导航系统,在公海逼停我国银河号货轮,强迫银河号接受美国检查;

紧接着,2001年4月1日,在中国南海,我国的歼-8型81192战机被美国的一架EP-3电子侦察机撞损后坠海,飞行员王伟失踪。

这一系列的事件让我们认识到我国在国防、在军事上要比肩美国,还有很长的路要走。

那个时候,是发展综合性的军力国力最重要,还是发展几十年以后才有可能被打压的手机芯片重要?答案不言而喻。虽然国防军工也要芯片,但芯片不是全部。我们只能一步步解决。

一个小小的芯片怎么就会影响到国家的产业布局呢?

别看芯片小,它可是烧钱的行当,2000年,我国改革开放成效见长,国力有了很大增强,GDP突破10万亿大关,但是用钱的地方还是太多,一个指甲盖大小的芯片有多烧钱呢?

可以说,是越小越烧钱!

而且芯片的研发周期长,技术风险大,把钱砸进去,也不一定能看到结果,一旦研发方向出现错误,前期所有的钱就相当于丢进了水里,实在是一个烧钱烧到绝望的行业。

单以制造芯片所用到的光刻机举例就可以说明问题,就算是现在以一台EUV(极紫外)光刻机横行全球芯片业的荷兰阿斯麦尔公司(ASML),也是靠不断海量资金的融入才能维持产品的升级迭代研发。

阿斯麦尔公司为了筹集EUV光刻机的研发资金,于2012年提出“客户联合投资计划”:客户先通过注资的方式成为股东,然后拥有优先订货权。

也就是加钱抢票的意思。

通过这种手段,阿斯麦尔公司把研发资金的压力及风险转嫁到了客户身上。

谁也不知道,究竟要往“风险”里面砸多少钱,花多长时间,一旦公司实力稍差,在研发还未完成时,自己的公司就爆仓了,前期所投的钱也血本无归。

但客户们为了早人一步实现产品升级,也只好甘心情愿冒着被阿斯麦尔公司当杀猪盘的风险继续投资。

通过这一项计划,阿斯麦尔公司从美欧日手里筹来了53亿欧元资金,折合人民币500亿,占到了当年我国国防预算的7.4%。

听起来不多,但这仅是“首付”,之后还要源源不断地砸钱,其它相关产业如晶元的提取制作都得花钱,如果把钱都给了芯片,那么我们的高铁和北斗卫星的事关国防民生的项目又怎么能不受影响。

我们的国力决定我们只能有选择地发展而不能全面铺开。有些零部件只能暂时采取国际分工的方式,甚至暂时受制于人。

如果那个时候就去和美欧比烧钱,无疑会掉入他们的圈套。

但华为的崛起令世界都来不及反应!

美欧、甚至连我国自己都没想到,华为能成为通讯行业的一匹黑马,更成为5G领域的领头羊,这才是美国不能接受的。

在美国的印象中,本来觉得自己在通讯行业还能在原地等中国二十年,或者是十年。

没想到华为像头灰犀牛一样狂奔着冲到他们跟前,并很快把他们甩在身后。

美国人不敢再装绅士了,于是对华为痛下杀手,意图再次封印中国的 科技 发展。

建国后,我们的尖端 科技 一路狂奔,走到今天,可以说接近于西方,甚至有些地方还远远强于西方,比如华为手里的5G技术。

但越尖端的前沿 科技 越需要一个雄厚的产业链为之支撑。

一条产业链的模式大概是这样子的,原材料——粗加工——精加工——制造业——尖端 科技 。

这条产业链理想状态应是均匀的,由于我们在尖端 科技 这个链条上跑的太快,把精加工与制造业这两个链条相对性地拉细。

换言之,我国的精加工与制造业是赶不上高端 科技 的需求的。

这就是我们有求于美欧、日本的地方。

精加工与制造业就是支撑我们高 科技 发展的命门所在,在电子集成方面,我们被拉细的环节就是芯片制造业!

对此西方发达国家心知肚明,他们的制裁,像是一支箭射向了阿基琉斯之踵,芯片断供瞬间让华为遭遇巨大危机!

哀而不伤,痛而不亡的芯片断供

事实上,美国这一招确实狠辣,打痛了华为,但却打不死华为,更达不到拖慢我们在芯片业的发展脚步的目的。

说起来,有人可能不信,阿斯麦尔公司引以为傲的7纳米制程应用最多的地方也就是手机通讯行业,而对于国防角度来说,并不是太卡脖子的事。

就连美国人当年引以为傲的外星 科技 ——F-22上面使用的处理器——PowerPC-603E,1995年研发,其芯片制程还没有步入纳米级,尚处于微米级别,硬要换算成纳米大概也就是500纳米制程;

美军卖遍全球的“神机”——F-35战斗机,其搭载芯片制程45纳米,而现在我国的芯片水平已经攻入了28纳米甚至是14纳米制程以内了。

也就是说,满足我国国防需要的芯片,我们是能够造出来的。

其次,美国制裁华为,到底打疼了没有?确实打疼了,可是普通人有没有感觉到?相信很多人没有感觉到,因为除了华为手机,我们还有其他手机可选。

其实回过头来,才能看明白,二十多年前国家在权衡利弊后,做出的决策虽然艰难,却是正确的。

这种疼,有可能在二十年前国家就意识到了,但我们当时只能选择更加重要的方面。

因为手机如果没了华为,我们还可以选择其它手机,如果我国的北斗导航卫星没了,我们如何选择?如果我们的歼20没有了,我们该如何选择?如果我们的高铁没了,我们又该作如何选择?

相比之下,81192飞行员王伟,才是我们身上最痛的地方,是我们不能再忍受的。

所以二十年前选择国防、航天、高铁、粮食安全,忍痛做出暂时的取舍是正确的,为的是不再让银河号事件重演,不再让我们的国土受到侵犯。

其实我们早已悄悄发力

我们要一直放弃半导体芯片行业吗?当然不会。

2018年4月16日晚,美国商务部发布公告称,美国政府在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品。

换言之,是对中兴下达了封杀令。

短短一年后,又将q口对准了华为,并决心要彻底毁掉华为!

这一次我们并没有忍气吞声,国家的力量开始下场帮忙!二十年来欠芯片行业的,我们今天要还!

清华大学和西安 科技 大学开始开设半导体相关专业培养人才,其它知名大学也积极跟进,并与市场充分融合,虽然目前在光刻机等方面,与国际上还有相当大的差距,但却也以肉眼可见的速度在缩小。

大概从2009年开始,中国已经在芯片行业发力,一路攻坚克难,国产首套90纳米高端光刻机已经成功研制。

2020年6月,上海微电子设备有限公司透露,将在2021-2022年交付首台国产28nm工艺浸没式光刻机。

这个成果标志着国产光刻机工艺从以前的90nm一举突破到28nm,有了阶段性的飞跃。

差距还很远,但我们已经迎头追赶。

同样,我们在这个行业也准备弯道超车,我国光电所微细加工光学技术国家重点实验室研制出来的SP光刻机是世界上第一台单次成像达到 22纳米的光刻机,结合多重曝光技术,可以用于制备10纳米以下的信息器件。

这不仅是世界上光学光刻的一次重大变革,同时也意味着在光刻领域,我们找到了一条更为便捷的生产工艺,研发成本和周期进一步降低,其意义在于有可能抢到工业4.0的第一赛道。

虽然面对未来,我们还有更长的路要走,但毕竟我们是看到了曙光。

正如70年前,西方封锁核技术,但我们的原子d还是在罗布泊炸响。

十年前,封锁高铁、盾构机技术,但我们现在的高铁和地铁却世界一流!制出一流芯片,还会远吗?

我们青年对于国内芯片及光刻产业最大的支持,就是该学习的好好学习,将来投身于国家的芯片产业,发挥作用;

该工作的努力工作,为国家做贡献,只要不被国外的智库干扰了发展思路,不给国家添乱,我们就成功了。

为什么这一次遇到发达国家的打压,我们觉醒了,选择不再忍了?其实一切都是经济说了算。

因为2020年,除去疫情影响,我国的GDP是101.6万亿,人均GDP连续两年超1万美元。

是2000年的十倍。

占到美国经济发展总量的70%还多,手里更是握十万亿左右的外汇,甚至比美国人自己手里的现金都多,殷厚的家底才是我们反击的底气。

我们并不是觉醒,其实一直都睁着眼睛,看着敌视我们的国家在表演。

作者/朱公子

第三代半导体

我估摸着只要是炒股或者是关注二级市场的朋友们,这几天一定都没少听这词儿,如果不是大盘这几天实在是太惨了,估计炒作行情会比现在强势的多得多。

那到底这所谓的第三代半导体,到底是个什么玩意?值不值得炒?未来的逻辑在哪儿?

接下来,只要您能耐着性子好好看,我保证给它写的人人都能整明白,这可比你天天盯着大盘有意思的多了!

一、为什么称之为第三代半导体?

1、重点词

客官们就记住一个关键词—— 材料 ,这就是前后三代半导体之间最大的区别。

2、每一代材料的简述

①第一代半导体材料: 主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料。

兴起时间: 二十世纪五十年代。

代表材料: 硅(Si)、锗(Ge)元素半导体材料。

应用领域: 集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业。

历史 意义: 第一代半导体材料引发了以集成电路(IC)为核心的微电子领域迅速发展。

对于第一代半导体材料,简单理解就是:最早用的是锗,后来又从锗变成了硅,并且几乎完全取代。

原因在于: ①硅的产量相对较多,具备成本优势。②技术开发更加完善。

但是,到了40纳米以下,锗的应用又出现了,因为锗硅通道可以让电子流速更快。现在用的锗硅在特殊的通道材料里会用到,将来会涉及到碳的应用,下文会详细讲解。

②第二代半导体材料: 以砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)为代表,是4G时代的大部分通信设备的材料。

兴起时间: 20世纪九十年代以来,随着移动通信的飞速发展、以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网的兴起,以砷化镓、锑化铟为代表的第二代半导体材料开始崭露头角。

代表材料: 如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。

应用领域: 主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。

因信息高速公路和互联网的兴起,还被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和 GPS 导航等领域。

性能升级: 以砷化镓为例,相比于第一代半导体,砷化镓具有高频、抗辐射、耐高温的特性。

总结: 第二代是使用复合物的。也就是复合半导体材料,我们生活中常用的是砷化镓、磷化铟这一类材料,可以用在功放领域,早期它们的速度比较快。

但是因为砷含剧毒!所以现在很多地方都禁止使用,砷化镓的应用还只是局限在高速的功放功率领域。而磷化铟则可以用来做发光器件,比如说LED里面都可以用到。

③第三代半导体材料: 以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、金刚石为四大代表,是5G时代的主要材料。

起源时间: M国早在1993年就已经研制出第一支氮化镓的材料和器件。而我国最早的研究队伍——中国科学院半导体研究所,在1995年也起步了该方面的研究。

重点: 市场上从半年前炒氮化镓的充电器时,市场的反应一直不够强烈,那是因为当时第三代半导体还没有被列入国家“十四五”这个层级的战略部署上,所以单凭氮化镓这一个概念,是不足以支撑整个市场逻辑的!

发展现状: 在5G通信、新能源 汽车 、光伏逆变器等应用需求的明确牵引下,目前,应用领域的头部企业已开始使用第三代半导体技术,也进一步提振了行业信心和坚定对第三代半导体技术路线的投资。

性能升级: 专业名词咱们就不赘述了,通俗的说,到了第三代半导体材料这儿,更好的化合物出现了,性能优势就在于耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低。

有一点我觉得需要单独提一下:碳化硅与氮化镓相比较,碳化硅的发展更早一些,技术成熟度也更高一些;两者有一个很大的区别是热导率:在高功率应用中,碳化硅占据统治地位;氮化镓具有更高的电子迁移率,因而能够比碳化硅具有更高的开关速度,所以在高频率应用领域,氮化镓具备优势。

第三代半导体的应用

咱们重点说一说碳化硅 。碳化硅在民用领域应用非常广泛:其中电动 汽车 、消费电子、新能源、轨道交通等领域的直流、交流输变电、温度检测控制等。

咱先举两个典型的例子:

1.2015年,丰田 汽车 运用碳化硅MOSFET的凯美瑞试验车,逆变器开关损耗降低30%。

2.2016年,三菱电机在逆变器上用到了碳化硅,开发出了全世界最小马达。

而其他军用领域上,碳化硅更是广泛用于喷气发动机、坦克发动机、舰艇发动机、风洞、航天器外壳的温度、压力测试等。

为什么我说要重点说说碳化硅呢?因为半导体产业的基石正是 芯片 ,而碳化硅,正因为它优越的物理性能,一定是将来 最被广泛使用在制作半导体芯片上的基础材料

①优越的物理性能:高禁带宽度(对应高击穿电场和高功率密度)、高电导率、高热导率。而且,碳化硅MOSFET将与硅基IGBT长期共存,他们更适合应用在高功率和高频高速领域。

②这里穿插了一个陌生词汇:“禁带宽度”,这到底是神马东西?

这玩意如果解释起来,又得引申出如“能带”、“导带”等一系列的概念,如果不是真的喜欢,我觉得大家也没必要非去研究这些,单说在第三代半导体行业板块中,能知道这一个词,您已经跑赢90%以上的小散了。

客观们就主要记住一个知识点吧: 对于第三代半导体材料,越高的禁带宽度越有优势

③主要形式:“衬底”。半导体芯片又分为:集成电路和分立器件。但不论是集成电路还是分立器件,其基本结构都可划分为“衬底 -外延-器件”结构,而碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。

④生产工艺流程:

原料合成——晶体生长——晶锭加工——晶体切割——晶片研磨——晶片抛光——晶片检测——晶片清洗

总结:晶片尺寸越大,对应晶体的生长与加工技术难度越大,而下游器件的制造效率越高、单位成本越低。目前国际碳化硅晶片厂商主要提供4英寸至6英寸碳化硅晶片,CREE、II-VI等国际龙头企业已开始投资建设8英寸碳化硅晶片生产线。

⑤应用方向:科普完知识、讲完生产制造,最终还是要看这玩意儿怎么用,俩个关键词:功率器件、射频器件。

功率器件: 最重要的下游应用就是—— 新能源 汽车

现有技术方案:每辆新能源 汽车 使用的功率器件价值约700美元到1000美元。随着新能源 汽车 的发展,对功率器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的增长点。

新能源 汽车 系统架构中,涉及到功率器件包括——电机驱动系统、车载充电系统(OBC)、电源转换系统(车载DC/DC)和非车载充电桩。碳化硅功率器件应用于电机驱动系统中的主逆变器。

另外还应用领域也包括——光伏发电、轨道交通、智能电网、风力发电、工业电源及航空航天等领域。

射频器件: 最重要的下游应用就是—— 5G基站

微波射频器件,主要包括——射频开关、LNA、功率放大器、滤波器。5G基站则是射频器件的主要应用方向。

未来规模:5G时代的到来,将为射频器件带来新的增长动力!2025年全球射频器件市场将超过250亿美元。目前我国在5G建设全球领先,这也是对岸金毛现在狗急跳墙的原因。

我国未来计划建设360万台-492万台5G宏基站,而这个规模是4G宏基站的1.1-1.5倍。当前我国已经建设的5G宏基站约为40万台,未来仍有非常大的成长空间。

半导体行业的核心

我相信很多客官一定有这样的疑问: 芯片、半导体、集成电路 ,有什么区别?

1.半导体:

从材料方面说 ,教科书上是这么描述的:Semiconductor,是常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的一类材料;

按功能结构区分, 半导体行业可分为:集成电路(核心)、分立器件、光电器件及传感器四大类。

2.集成电路(IC, integrated circuit):

最经典的定义就是:将晶体管、二极管等等有源元件、电阻器、电容器等无源元件,按照一定的电路互联,“集成”在一块半导体单晶片上,从而完成特定的电路或者系统功能。

3.芯片:

半导体元件产品的统称 ,是指内含集成电路的硅片,是集成电路的载体,由晶圆分割而成。硅片是一块很小的硅,内含集成电路,它是计算机或者其他电子设备的一部分。

为什么说集成电路,是半导体行业的核心? 那是因为集成电路的销售比重,基本保持在半导体销售额的80%。

比如,2018年全球4700亿美元的半导体销售额中,集成电路共计3900亿美元,占比达84%。

第三代半导体的未来方向

中国半导体业进入IDM模式是大势所趋,其长久可持续性我非常认可。但是讲到IDM,又有一堆非常容易混淆的概念,篇幅实在是太长了,咱们就不再拆分来讲了,你只要知道IDM最牛逼就完事了!

IDM: 直译:Integrated Design and Manufacture, 垂直整合制造

1.IDM企业: IDM商业模式,就是国际整合元件制造商模式。其厂商的经营范围涵盖了IC设计、IC制造、封装测试等各个环节,甚至也会延伸到下游电子终端。典型厂商:Intel、三星、TI(德州仪器)、东芝、ST(意法半导体)等。

2.IDM模式优势:

(1)IDM模式的企业,内部有资源整合优势,从IC设计到IC制造所需的时间较短。

(2)IDM企业利润比较高。根据“微笑曲线”原理,最前端的产品设计、开发与最末端的品牌、营销具有最高的利润率,中间的制造、封装测试环节利润率较低。

(3)IDM企业具有技术优势。大多数的IDM企业都有自己的IP(知识产权),技术开发能力比较强,具有技术领先优势。

3.IDM重要性

IDM的重要性是不需要用逻辑去判断的,全球集成电路市场的60%由IDM企业所掌握。比如三星电子、恩智浦、英飞凌、NXP等。

4.中国为什么要发展IDM模式?

IDM模式的优势: 产业链内部直接整合、具备规模效应、有效缩短新产品上市时间、并将利润点留在企业内部。

市场的自然选择: 此外,中国已成为全球最大的集成电路消费市场,并具有丰富的劳动力资源,对于发展自有品牌的IDM具有市场优势和成本优势。

现在,无论是被M国的封锁倒逼出来,还是我们自主的选择,我们都必须开拓出一条中国IDM发展之路!

现状: 目前国内现有的所谓IDM,其制造工艺水平和设计能力相当低,比较集中在功率半导体,产品应用面较窄,规模做不大。我知道,这些事实说出来挺让人沮丧的,但这就是事实。

但正因为我们目前处在相对落后的阶段,才更加需要埋头苦干、咬牙追赶,然后一举拿下!

本来写这篇文章的时候不想说股的,但还是提几只吧,也算是给咱们国家的半导体事业做一点点微小的贡献。

射频类相关优质标的:卓胜微、中天 科技 、和而泰、麦捷 科技 ;

IDM相关优质标的:中环股份、上海贝岭、长电 科技


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