当前位置： 石墨 >> 石墨前景 >> 芯片之战久矣,石墨烯新材料能助弯道超车吗
芯片之战久矣，美国国会把半导体拉升到国家最高战略层面，全力布局和管理先进的技术管制，为了保持住国际上的领先地位不惜重金投入。在半导体芯片市场上，经过近些年时间的博弈，让不少科技型企业的发展都受到了巨大的影响；在多重因素的影响之下，全球半导体芯片市场甚至还出现了芯片短缺的情况，除了我国的华为公司缺少芯片供应以外，芯片危机还蔓延到了电脑、汽车、手机等众多领域，为了解决芯片的危机，美国甚至还成立了所谓的“芯片联盟”，简称SIAC。
图片来源：百度图片芯片联盟成员包含高通、苹果、台积电、英特尔等芯片巨头公司，主要是美国本土企业或者控股的国外公司，范围几乎覆盖了整个半导体芯片产业链，但唯独没有一家中国大陆的公司加入；这一芯片联盟的成立，表面上看是为了解决现在全球芯片市场上的供应不足问题，但其实更多的还是为了防止中国在半导体芯片市场上崛起而形成的行业保护组织！
图片来源：百度图片一、中国芯片之痛
回顾年5月15日，华为被美国列入“实体清单”，美国对华为的限制措施再次升级，要求采用美国技术和设备生产芯片的企业，必先经过美国批准才能出售给华为，华为全线产品都受到影响特别是5G和手机领域。
图片来源：百度图片也再次将中国“芯片”受制于人的尴尬局面推至舆论的风口浪尖。“中国芯痛”“中国为何造不出强大芯片”的质疑此起彼伏。
当年衣食尚忧、吃糠咽菜，还能两弹一星上天，为什么当今富饶的中国，造不出好芯片？卡脖子工程究竟在卡在了什么环节？
图片来源：百度图片中国电子科技集团总经理、党委副书记吴曼青，曾在公开场合表示：“没有高端的集成电路制造装备，就没有中国集成电路的未来。”这句话可谓一语道破“中国芯”受制于人的症结所在，就是中国没有高端的芯片制造装备。而我们在高端芯片制造的道路上与美国的相比评估下来还有20年的差距！
二、“被围剿”之痛：
年，包括美国、澳大利亚、法国、荷兰在内的西方33个国家，签订实施的《瓦森纳协定》（《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳协定》），成为目前对中国高科技出口管制的主要“指导性文件”。
历经多次修改，《瓦森纳协定》现有42个成员国，包括军品、核材料、电子器件、电信与信息安全、传感与激光、导航与航空电子仪器、船舶与海事设备等9大类设备、商品，对中国实施出口管制。例如荷兰的ASML，若想出口给中国芯片企业7nmEUV光刻机，需要经过美国同意才可。从年起西方各国就已经做好了技术封锁的准备，受此影响，中国企业想在国际上采购高端集成电路制造装备，已成为奢望。
《二十国集团国家创新竞争力黄皮书》显示，中国在高端芯片领域关键核心技术对外依赖度很高，80%的高端芯片靠进口，自给率不足10%。而军用、航天级基本自给自足，中低档芯片除了能自产外，用于大量出口。
图片来源：百度图片来自海关的历史数据显示，年中国进口芯片数量为.7亿件，进口金额突破2万亿人民币（.58亿美元），占全球集成电路亿美元市场的近60%，也就是说中国是全球芯片市场最大的消费国，是中国石油进口1.万亿人民币的1.3倍，位列中国进口商品第一位。
图片来源：百度图片这是一场生死竞速，各方早已刀枪相向，而我们已无退路，唯有破釜沉舟与困境相向而行。
芯片制造犹如”蜀道“，蜀道之难难于上青天！
“国人非常努力前行，华为海思可以自研设计世界上最强的5nm制程芯片，但就是国内配套缺口太大”。
“配套”缺口关键的就是EUV光刻机，表面上荷兰ASML一家独大，实际其关键技术乃至股权结构与美国深深勾连，想避开长臂管辖只有自力更生一条路。有评价认为光刻机比原子弹、氢弹更难造：一个光刻机十几万个零件，每一个零件都要做到最顶尖的水平，这样才能做出来世界最先进水平。
另一个角度：有能力制造高端光刻机的国家要掌握加工氢弹的能力是不会有技术上的困难的，反之则无法成立。所以说高端芯片犹如蜀道，蜀道之难难于上青天！
图片来源：百度图片尽管ASML一直都在争取自由出货，不过，ASML的EUV光刻机却不能自由出货，从年就被美国限制了，甚至还两度发出警告，但依旧无果。
如今，ASML亮明了态度，就EUV光刻机作出了三个动作，情况是这样的。
首先，ASML宣布提升EUV光刻机的产能，计划在年和年共计交付EUV光刻机台，以满足市场对EUV光刻机的需求。明确表示要在中国内地建设光刻机维修中心，还要扩大在中研发中心的规模。
图片来源：百度图片图片来源：百度图片ASML还公布了年营收预期，要在年实现了营收亿欧元，折合人民币超亿元。ASML的营收主要来自EUV光刻机，毕竟，每台EUV光刻机的售价超1亿美元，是DUV光刻机售价的好几倍.据悉，中国市场是全球最大的芯片消费国，数据显示，全球芯片总产值高达亿美元，而中国市场就消费了全球六成的芯片供应量，可见市场之大。
其次，三星、SK海力士等企业不断在内地建设新工厂，这些都将增加EUV光刻机的需求。
最后，ASML面临两个方面的威胁，一个是国产光刻在快速发展，量产后，ASML的市场自然会受到影响；
三、打破“围剿”跨越式发展：
1、02专项计划
08年，国务院启动《国家中长期科学和技术发展规划纲要(–年)》，《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》位列大型飞机、载人航天与探月工程之前，在十六个重大专项的第二位，被称为国家“02专项”。02专项”目标，实现集成电路90nm制造装备产品化，若干关键技术和元部件国产化；研究开发出65nm制造装备样机；突破45nm以下若干关键技术，初步建立我国集成电路制造产业创新体系等。同时开展22-14nm前瞻性研究等。
图片来源：百度图片我国芯片企业在实施“02专项”的12年间，中国集成电路制造装备领域实现多项突破，并快速发展。
年2月，国内第一台具有完全自主知识产权的全自动引线键合机研发成功。年，国产首台中束流离子注入机，率先实现量产晶圆过百万片。中国电科研发的12英寸中束流离子注入机，在中芯国际先后完成55nm、45nm和40nm小批量产品工艺验证。年5月4日，属于中国自己的尖端世界级技术5nm蚀刻机，由中微半导体设备（上海）有限公司酝酿问世。蚀刻机虽然不如光刻机重要，但却不可或缺。虽然我们在局部的关键技术有所突破，但是关键技术突破不等于整体超越。
“芯片问题事关百年发展的长期战略问题，不能短视。”在年4月28日召开的5G和网络发展战略研讨会上，叶甜春表示，中国集成电路产业链创新不是三年五年的问题，而是十年二十年，甚至上百年的发展问题。我们要对其艰巨性、长期性，以及相应的持续难度攻关有充分的认识。芯片产业非一日之功，需要从战略的眼光来看待未来的发展！
图片来源：百度图片中电科电子装备集团有限公司党委书记、董事长左雷曾接受《企业观察报》记者采访时表示，核心技术买不来、要不来，也讨不来，核心器件受制于人、重大装备受制于人，中国未来的崛起与电子发展也会受制于人才。
“这个行业只有前三名，其它公司基本都是无法生存的。”左雷曾表示，这是一个世界级的产业，芯片制造商全球视野的采购装备，决定了集成电路制造装备企业想要生存，就要迈入世界一流企业梯队。
2、黑暗中前行、摸索中发展
集成电路制造装备产业素有“碎钞机”之称，是当前信息产品制造业中投资最大的产业，从投入到产出至少需要5年，就像无底洞一样，一台设备的研发投入往往需要几十上百台的销售收入来平衡，还要面临研发失败、进不了生产线的风险。
即使国产装备性能达到国际水平，也是让人望而却步的。对于集成电路芯片生产企业而言，一条完整的芯片生产线需要几十亿，甚至上百亿人民币。国产装备进入生产线，停一台机器，全线都要停，损失有时是难以想象的。
图片来源：百度图片在被断供芯片后，痛定思痛有良知和决心的企业已经放弃对于西方集团的期望，转而开始漫长的自研之路。有没有办法实现对美国半导体产业与技术的全面超越呢？那就只有终结美国开创的硅时代，这样才能实现芯片的全面领先。
算力要求越来越高导致芯片制程逐渐逼近极限，硅的缺陷也开始慢慢暴露，硅正在达到其性能的极限，各大半导体厂商对于3纳米以下的芯片走向都没有明确的答案。事这份报告宣称，到年，硅晶体管尺寸的缩小将不再是一件经济可行的事情。取而代之的是，芯片将以另一种方式发生变化。
目前新的芯片革命正在酝酿，新材料将通过全新物理机制实现全新的逻辑、存储及互联概念和器件，推动半导体产业的革新，芯片设备厂商、晶圆加工厂商、芯片设计厂商原有的垄断格局将彻底打破，主导国家将会获得新一代技术控制权，所有的技术积累都将全部清零。
由于科学家并不能确定什么样的材料能够替代硅，所以提出了许多的方案，比如石墨烯、碳纳米管、碳化硅、氮化镓等。中国则提出了利用碳纳米管来取代硅的方案，科学界普遍认为碳纳米管自身的材料性能远优于硅材料，这也是为什么中国会研究碳纳米管的原因。但碳纳米管由于内部充满杂质，将会失去原本具有运行速度快的优势，在技术难题面前，众多美国企业因为诸多原因选择了放弃。
图片来源：百度图片图片来源：百度图片3、技术创新、跨越式发展
但中国北大彭练矛教授发展全新的提纯和自组装方法，制备高密度高纯半导体阵列碳纳米管材料，并在此基础上首次实现了性能超越展现出碳管电子学的优势。这也标志着中国碳基芯片已经具备批量化制备的可能性，在芯片新材料革命中处在第一梯队。
图片来源：百度图片如果中国可以率先实现碳基芯片量产商用，那么中国将会在新一代材料革命中将占据主导优势，即使还需要光刻机，同性能的硅基芯片，对光刻机的精度要求没有这么高，甚至对光刻机的工艺要求也不一样，那ASML的市场垄断就会被打破，以中国的科技发展，完全可以向着实现国产化方向发展。
可以确定的是，硅芯片的极限在1nm左右，而碳基芯片可以做到1nm以下，硅基时代终结是迟早的事情。就看中国能否抢夺到主导权来。而这还需要中国半导体企业的配合，只有他们将碳基芯片运用于实际之中，碳基芯片才可以得到长足发展，从而形成一个完善的生态链。
图片来源：百度图片也就说手机如果搭载了这种碳基芯片的话，那么他的耐用时间会更加的长，同等增长的硅基芯片屏幕使用时间是3个小时，但是使用碳基芯片就会延长到9个小时，这是一个很大的优势。芯片厂商都在研发新技术，像新材料、新制造工艺中，其中，光电芯片和碳基芯片就不需要用到先进的EUV光刻机。有了这次中国碳基芯片的换道超车，而台积电也比较依赖美方的进口，台积电不再是唯一的选择，华为或将成为最大的赢家。
三个根本的问题：
图片来源：百度图片1、为什么中国没有光刻机？
我国在70年代就开始在半导体领域发力。荷兰的ASML这家公司那时候都还没有起步，要知道荷兰ASML公司年才成立，比我们晚了整整7年时间！但如今的ASML早已成为全球唯一一家生产和销售EUV光刻设备的公司。所以，很多人都表示，有时候我们提出的概念比别人早，但在行动方面却缺乏足够的认识。这才导致了今天中国科技公司无芯可用的尴尬局面！
2、芯片技术和光刻机哪个更重要？
我们要想做出高端芯片，首先要解决光刻机这个问题。按照他们的说法，我们只要有了光刻机，那么芯片技术就能解决？其实我认为这个解决问题的顺序搞错了，我们要先有高端的芯片技术，光刻机的问题自然就解决了。生产技术又是因为没有下游客户，赚不到钱投入迭代研发。
大家不妨想一下，荷兰ASML这家公司怎么来的，是因为有台积电，三星这样的大客户力捧，持续砸钱，才有EUV光刻机。台积电又是怎么成为全球最大的芯片代工厂？是因为高通、华为苹果等公司给台积电下订单。
3、第三代半导体弯道超车？
众所周知，美系科技公司现在掌握了半导体行业的高端技术，所以处于上游产业链的美国一出手，华为这边就难了，因为缺手机芯片硬生生的将荣耀手机整个产品线卖掉了。所以，我们现在要大力发展自己的第三代半导体技术，争取在这一领域实现弯道超车！
图片来源：百度图片面对美国等发达国家在芯片制造之路上的围追堵截，我们失去了外部的技术支持以及集体的技术封锁，我们只有自己动手丰衣足食，发扬艰苦奋斗的老一辈革命精神必将练就一个强大的中国芯产业链！
芯片光刻机之路漫漫其修远兮，需上下而求索也~
关于美国利用“芯片联盟”继续加大封锁，中国押注碳基芯片突围的话题，您有什么看法呢，欢迎在评论区留言参与讨论哈~~感谢您的支持！
本文为原创作品，图片来源于网络，如有侵权请告知！#人工智能#
