Cómo se fue estableciendo paso a paso la hegemonía de Estados Unidos, Japón y Corea del Sur en el campo de los chips

El 7 de agosto de 2020, Yu Chengdong de Huawei declaró públicamente que los chips de alta gama HiSilicon Kirin estaban "agotados". La empresa de diseño de chips más fuerte de China tiene su futuro encerrado delante de nuestras narices.

Huawei HiSilicon lanzó su primer chip Kirin en 2009. Aunque la respuesta fue mediocre en ese momento, marcó el comienzo del despegue de Kirin, y ha habido avances considerables cada año desde entonces: Kirin 925 lideró el Mate7 en el campo de alta gama; Kirin 955 ayudó a que las ventas del Huawei P9 superaran los 10 millones... Los chips de desarrollo propio se han convertido en el arma más importante para que los teléfonos móviles de Huawei dejen atrás a sus rivales nacionales.

Sin embargo, el 7 de agosto de 2020, los chips de alta gama de la serie Kirin se vieron obligados a retirarse anticipadamente. Yu Chengdong dijo que las series Kirin 990 y Kirin 1000 más avanzadas de la serie Kirin no lo serán. Disponible después del 15 de septiembre. Producción, Huawei Mate40 se convertirá en el canto del cisne de los chips de alta gama de Kirin. La razón por la que están agotados es simple: afectado por la prohibición estadounidense, TSMC ya no fabricará para Huawei.

TSMC no está exenta de resistencia. La tecnología de procesos de alta gama es difícil de encontrar a nivel mundial, y TSMC en realidad tiene una voz fuerte, y hace unas semanas superó a Intel para convertirse en la empresa de semiconductores más grande del mundo. Por lo tanto, TSMC también ha intentado mediar ante la prohibición estadounidense, pero mientras Estados Unidos mencione el nombre de una empresa, los ejecutivos de TSMC pueden tener sudores fríos. Esta empresa es: Fujian Jinhua.

Fujian Jinhua se fundó en 2016 con el objetivo de lograr avances en el campo de los chips de memoria. Fujian Jinhua es un proceso integrado de IDM, es decir, el diseño, la fabricación y el embalaje están completos. Una vez que se lanza el producto, impulsará y mejorará todo el proceso de semiconductores en China continental. La inversión de la primera fase de Jinhua ascendió a 37 mil millones de yuanes y también inició una cooperación técnica con UMC, la segunda fundición más grande de Taiwán.

El personal de I+D trabajó duro día y noche. Más de un año después de su creación, Jinhua construyó una línea de producción de 12 pulgadas y estaba lista para ponerla en producción. Inesperadamente, fue golpeada por el puño de hierro. capitalismo.

En diciembre de 2017, Micron Technology de Estados Unidos comenzó inmediatamente a atacar a Jinhua por robar derechos de propiedad intelectual. Jinhua no se quedó atrás. Las dos partes se demandaron mutuamente en Fuzhou, China y California. , Estados Unidos. Justo cuando la situación era tensa, la administración Trump, que la había estado observando durante mucho tiempo, lanzó una guerra relámpago el 29 de octubre de 2018: se incluyó a Fujian Jinhua en la lista de entidades y se prohibió estrictamente a las empresas estadounidenses cooperar.

Después de que se emitió la prohibición, el personal de apoyo de I+D de Applied Materials, una empresa estadounidense que cooperaba con Jinhua, hizo las maletas y evacuó el mismo día. Las otras dos empresas estadounidenses, Kelei y Fanlin, también lo hicieron rápidamente. Recordó a sus empleados que vinieron a cooperar. Lo que es más grave es que debido a que el equipo contiene originales estadounidenses, la europea ASML y la japonesa Tokyo Electronics también han suspendido el suministro de equipos a Jinhua.

Cuando los empleados de Jinhua recordaron la escena de la retirada de la inversión extranjera, concluyeron: "Estas personas simplemente nos dieron tiempo para despedirnos.

El progreso de la producción en el sitio web oficial de Fujian Jinhua". está estancado en 2018 El día de la producción de prueba, no hubo ninguna actualización y la página del producto mostraba directamente "Página en construcción". El 10 de mayo del año pasado, el Financial Times afirmó que Jinhua había comenzado a buscar arrendar o vender sus fábricas. En solo una ronda, el jugador semilla responsable del avance en el almacenamiento de China fue derribado en la línea de salida.

La "Lista de entidades" es como un aviso de defunción que puede hundir a una empresa en el infierno en un instante. La determinación y la intensidad de las sanciones estadounidenses han hecho temblar a TSMC, que también utiliza componentes centrales y soporte tecnológico central de Estados Unidos. De manera similar, Samsung, que originalmente estaba interesado en quitarle la palma a TSMC, no tiene ni idea; SMIC también declaró implícitamente que es posible que no pueda ser OEM para "ciertos clientes".

¿Por qué estas empresas no están dispuestas a tocar la "escala inversa" de Estados Unidos? En el campo de los semiconductores, ¿Estados Unidos realmente domina el mundo? No precisamente.

Aunque el valor de producción de la industria de semiconductores de EE. UU. representa aproximadamente el 47% del total mundial, y tiene una ventaja absoluta en términos de volumen, otros "jugadores poderosos" como Corea del Sur, Europa y Japón; Taiwán y China continental también tienen sus propias fortalezas y competir con ellas no es un abismo insuperable.

Por ejemplo, Corea del Sur tiene una ventaja abrumadora en el campo de los chips de memoria con un valor de producción de 150 mil millones de dólares estadounidenses, y los dos gigantes (Samsung y Hynix) ocupan el 65% del mercado;

Europa tiene tres empresas en el campo de los chips analógicos. Las empresas líderes (Infineon, STMicroelectronics y NXP) nunca han salido del top 20 del mundo desde los años 80.

Japón no sólo tiene chips de reconocimiento de imágenes incomparables, sino que varias empresas encabezadas por Shin-Etsu Hitachi también controlan firmemente los materiales upstream de los semiconductores en todo el mundo.

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Basándose en el enorme mercado downstream, China continental se ha desarrollado rápidamente en el campo del diseño de chips en los últimos años. No solo Huawei HiSilicon, uno de los diez principales gigantes del diseño de chips del mundo. Nació, pero la escala general de diseño de chips también ocupa el segundo lugar en el mundo.

A juzgar por la solidez de sus libros, estas empresas pueden incluso "desamericanizar" la industria de los chips y trabajar juntas para crear un teléfono móvil sin chips estadounidenses. Pero cuando Estados Unidos impuso la prohibición 515, personas poderosas de todos los ámbitos de la vida no se atrevieron a desobedecer.

La situación de una superpotencia y múltiples potencias parece ser como un "tigre de papel". Bajo la hegemonía de los Estados Unidos, puede ser la "verdad" actual que muchos fabricantes de semiconductores están divididos y gobernados. Lo que todo el mundo teme son en realidad las dos espadas afiladas que posee Estados Unidos: los equipos de chips y las herramientas de diseño. Estas dos espadas, junto con los materiales japoneses, forman las tres cartas extremadamente poderosas de la hegemonía de los semiconductores entre Estados Unidos y Japón: equipos, herramientas y materiales.

Entonces, ¿qué tienen de aterrador las tres espadas que sostienen Estados Unidos y Japón? ¿Cómo podemos amenazar a los poderosos gigantes tecnológicos de todos los ámbitos de la vida? Sólo entendiendo estas respuestas podremos entender el camino de Huawei hacia el avance.

1. Equipo: cerebro externo para la fabricación de chips

Para la industria en general, los fabricantes de equipos solo venden palas. Usted simplemente paga el dinero y obtiene los productos, pero para los fabricantes de equipos de semiconductores; son diferentes, no solo proporcionan equipos y venden palas, sino que también brindan servicios completos y venden sus cerebros. Se puede decir que son los cerebros externos de los fabricantes de chips.

Los costes de fabricación de chips son elevados y sólo controlando la tasa de rendimiento en torno al 90 podremos evitar perder dinero. Pero debe saber que la fabricación de chips comienza con mil procesos. Esto lleva al hecho de que incluso si la tasa de aprobación en cada paso es 99, el rendimiento final se acercará a 0 con la acumulación de múltiples tiempos de 0,9*0,9. Por lo tanto, para no perder dinero, la tasa de aprobación de cada paso debe controlarse en 99,99 o incluso por encima de 99,999.

Para lograr esta situación, se imponen requisitos extremadamente altos a la complejidad del equipo. En cuanto a la máquina de litografía EUV más avanzada actual, hay más de 100.000 piezas, 40.000 pernos y más de 3.000 líneas en un solo equipo. Sólo la manguera tiene dos kilómetros de largo. Un equipo tan grande pesa 180 toneladas y para un solo envío se necesitan 40 contenedores, 20 camiones y 3 aviones de carga.

Lo más importante es que aunque se vuelva a comprar el equipo, está lejos de ser tan sencillo como guardarlo, enchufarlo y encenderlo como si fuera un frigorífico con televisión. En términos generales, se necesita un año para depurar y ensamblar una máquina de fotolitografía de alta precisión. El ensamblaje de piezas, la configuración de parámetros, la depuración de módulos, incluso el apriete de los tornillos y la temperatura externa afectarán los resultados de producción. Incluso si un metro pasa a un kilómetro de distancia, puede provocar el fallo colectivo de la mayoría de los equipos.

Este también es un "problema común" con todos los instrumentos de precisión. Por ejemplo, hace diez años, instrumentos valorados en 400 millones de yuanes en 12 laboratorios de alta precisión de la Universidad de Pekín fallaron repentinamente. La razón fue que la Línea 4 de Beijing, ubicada a 13,5 metros de profundidad bajo tierra, pasó por la puerta este de la Universidad de Pekín y produjo una vibración. de 1 Hz ~ 10 Hz, por esta razón, el laboratorio de alta precisión de la Universidad de Pekín tuvo que moverse colectivamente.

Por lo tanto, cada vez que el equipo de fabricación de semiconductores se opere durante un período de tiempo, es necesario contactar al personal de servicio original de fábrica especializado para realizar ajustes en el sitio. El gigante holandés de máquinas de litografía ASML tuvo una vez un cliente que quería reemplazar componentes ópticos. Como los ingenieros de ASML no podían viajar al extranjero en ese momento, invitaron a los destacados empleados del cliente a estudiar en la empresa. Les llevó casi dos meses dominar una sola pieza. Habilidades de reemplazo.

Por lo tanto, los gigantes de los semiconductores como ASML y Applied Materials no solo vendieron el equipo sino que también establecieron un enorme equipo de soporte de unas 2.000 personas en China. Entre ellos, el segundo mayor ingreso de Materiales Aplicados son los servicios, que representan más del 25% de los ingresos, están creciendo de manera constante y los ingresos están garantizados durante sequías e inundaciones.

Lo aterrador de las fábricas de equipos es que "una generación de equipos, una generación de tecnología, una generación de productos" no sólo determina el proceso de fabricación de la planta de fabricación, sino que también controla firmemente la fabricación. Planta a través del servicio postventa en mano. A medida que la tecnología se vuelve cada vez más sofisticada, la voz de los fabricantes de equipos también aumenta.

La fortaleza de los fabricantes de equipos se puede reflejar claramente en los beneficios. En los últimos cinco años, el efecto principal de los fabricantes de chips se ha vuelto cada vez más obvio, pero el margen de beneficio neto de los fabricantes de equipos upstream ha aumentado significativamente: el margen de beneficio de Lam aumentó de 12 a 22, y Applied Materials aumentó de 14 a 22. 18. Si el OEM quiere que los clientes intimiden a la tienda, eso simplemente no existe.

Por eso, durante sesenta años, Estados Unidos ha utilizado diversos medios para asegurar su dominio absoluto en el campo del equipamiento.

Según el ranking de 2019 de los principales fabricantes de equipos de semiconductores del mundo, los cinco principales fabricantes de equipos de semiconductores del mundo representan el 58% de los ingresos de la industria global. Entre ellas, Estados Unidos ocupa sólo tres puestos; los dos restantes son la japonesa Tokyo Electronics y la otra holandesa ASML. Casualmente, ambas empresas cuentan con el apoyo de Estados Unidos.

En concreto, Applied Materials (AMAT), Lam (LAM) y Kelei (KLA) son empresas americanas consolidadas.

Entre ellos, Fanlin tiene una cuota de mercado de más del 50% en máquinas de grabado. Applied Materials no solo ocupa el mismo lugar que Fanlin en el campo de las máquinas de grabado, sino que también representa la mitad del mercado en implantación de iones, pulido químico y otros segmentos de equipos subdivididos, incluso hasta el 70%. Kelei ocupa más del 50% del mercado en el campo de equipos de inspección frontal de semiconductores y su participación de mercado en equipos de medición de recubrimientos ha alcanzado el 98%.

El gigante de las máquinas de litografía ASML parece ser una empresa holandesa, pero en realidad tiene un corazón americano. Alrededor del año 2000, el mercado de máquinas de litografía todavía se encontraba en la etapa de litografía DUV (ultravioleta profunda), la Nikon japonesa era la verdadera dominadora. Sin embargo, en lo que respecta a la etapa de litografía EUV (ultravioleta extrema), Nikon fue eliminada bajo el liderazgo de. Estados Unidos.

La razón es simple. La tecnología EUV es extremadamente difícil: el salto del DUV tradicional al EUV significa que la fuente de luz se acorta drásticamente de 193 nm a 13,5 nm. Esto requiere un láser de 20 KW para bombardear gotas de estaño de 20 micrones a una frecuencia de 50.000 veces por segundo para vaporizar el estaño líquido en plasma. Esto equivale a que una pelota de ping pong golpee una mosca dos veces durante un huracán con una frecuencia de 50.000 veces por segundo.

En ese momento, la institución de I+D EUV más avanzada del mundo era la alianza EUV LLC encabezada por Intel y el Departamento de Energía de Estados Unidos. Incluía a Motorola, AMD, IBM y tres importantes laboratorios nacionales afiliados al Departamento. de Energía. Podría describirse como un colectivo Lo mejor de la investigación científica estadounidense. Se puede decir que solo ingresando a la alianza EUVLLC se puede obtener un boleto EUV.

En ese momento, Estados Unidos consideraba a los semiconductores japoneses como su principal enemigo, por lo que naturalmente rechazó la solicitud de Nikon de Japón para unirse. Sin embargo, ASML garantizó que se comprarían 55 piezas a proveedores estadounidenses y estarían sujetas a revisiones periódicas. . Sólo entonces entró en el juego de Estados Unidos, de estrella en ascenso a "espectáculo de belleza imperial".

Estados Unidos no solo abrió la puerta a ASML, sino que también hizo un regalo: permitió a ASML adquirir el líder estadounidense en tecnología de máscaras Silicon Valley Group, el actor estadounidense de soluciones e inspección de litografía Brion y el estadounidense Cymer, líder en fuentes de luz ultravioleta, y otras empresas. El corazón técnico y el espíritu de I+D de ASML están marcados con las barras y estrellas. Eso no es sólo estar a merced de Estados Unidos.

En los primeros años, Tokyo Electronics era solo un agente de equipos para Fairchild Semiconductor, el antepasado de los semiconductores estadounidenses. Posteriormente, produjo conjuntamente equipos semiconductores con la American Thermco Company. es una empresa de propiedad totalmente japonesa, pero Tokyo Electronics también tiene la sangre de empresas estadounidenses corriendo por ella.

Por ello, en junio de 2019, ante la primera ronda de prohibiciones estadounidenses, Tokyo Electronics declaró: "Aquellos clientes chinos a los que se les prohíbe hacer negocios con Applied Materials y Lam, no haremos negocios con ellos". "Tenemos acuerdos comerciales entre nosotros". Las severas palabras mostraron el avance y retroceso de la empresa y de los fabricantes de equipos estadounidenses.

En este punto, Estados Unidos ha establecido una iniciativa firme en el campo de los equipos basándose en años de "acumulación de tiempo" y "tecnología de proceso" de ultra alta precisión. Los recién llegados no pueden conseguir ni el tiempo ni la tecnología de la noche a la mañana.

2. EDA (software de diseño): la "cuerda de oro" bajo el efecto de red ecológica

Si los equipos son una espada estranguladora para la producción de chips, entonces EDA es sin duda la "cuerda de oro". La cuerda "en el proceso de diseño del chip no es fatal, pero puede hacer que el" Sun Wukong "se quede restringido y no tenga dónde usarlo.

La "cuerda dorada" de EDA se divide en tres partes: en primer lugar, es la "biblioteca de materiales de software PS" para diseñadores de chips, que puede diseñar chips a partir del trabajo manual de dibujar líneas en dibujos durante décadas. Hace, se ha convertido en una actividad mental de "organizar y combinar materiales y tocar códigos" en el software. Además, ahora hay miles de millones de transistores en sólo un chip del tamaño de una uña. Este tipo de volumen de ingeniería es simplemente una fantasía sin EDA.

Una esquina del diagrama de circuito del procesador Intel Pentium de hace 20 años. La densidad actual de transistores ha aumentado más de 1.000 veces.

En segundo lugar, el secreto de EDA reside en su. rica biblioteca de IP. Es decir, las funciones de uso frecuente deben estandarizarse en módulos que se puedan llamar directamente sin necesidad de que la empresa de diseño las rediseñe. Si el diseño de chips es como un chef cocinando, el software son los utensilios de cocina y la propiedad intelectual es el paquete de materiales.

De hecho, las empresas gigantes de EDA suelen beneficiarse de la exclusividad de su propiedad intelectual. Por ejemplo, Cadence tiene una gran cantidad de IP de circuitos analógicos y también es el rey del diseño de circuitos analógicos y de señal mixta, mientras que la biblioteca IP de Synopsys está más inclinada hacia la síntesis de CC y el análisis de sincronización de PT, por lo que Synopsys es líder en; Los chips digitales dominan el campo.

Entre las tres principales empresas de propiedad intelectual del mundo, las empresas EDA representan dos, con una cuota de mercado total del 24,1. En los ingresos de Synopsys a lo largo de los años, las licencias de IP son el segundo negocio más grande después de las licencias de EDA.

Otra función importante de EDA es la simulación, que consiste en ayudar al chip diseñado a encontrar y llenar huecos. Después de todo, el costo de una cinta (producción de prueba) llega a millones de dólares, lo que equivale a las ganancias de una pequeña empresa de diseño durante más de medio año. Hay un dicho que circula ampliamente en la industria: si el diseño no se simula, la película se romperá.

Un profesor de la Universidad de California hizo un cálculo estadístico. El coste de diseño de un SoC en 2011 fue de aproximadamente 40 millones de dólares. Sin EDA, el coste de diseño se habría disparado a 7.700 millones de dólares, un aumento de 7.000 millones de dólares. casi 200 veces.

Por lo tanto, EDA es conocido como el mayor apalancamiento en semiconductores. Aunque el valor de producción global es de solo más de 10 mil millones de dólares estadounidenses, puede influir en el desarrollo del mercado global de circuitos integrados de más de 500 mil millones y. la industria electrónica vale billones.

EDA es muy eficiente y fácil de usar, entonces, ¿cuál es el estado de la autonomía de mi país? Es una pena que sea más vergonzoso que el sistema operativo.

La participación global del mayor fabricante de EDA de mi país, Huada Jiutian, es casi 1, mientras que los tres principales fabricantes estadounidenses Synopsys (Synopsis Technology), Cadence (Kaedeng Electronics) y Mentor Graphics (Mentor Technology, 2016 Adquirido por Siemens en 2007 ), ocupa más del 80% del mercado.

Esto ha llevado al hecho de que, aunque el diseño de chips de mi país ocupa el segundo lugar en el mundo, si Estados Unidos lo encarga, el diseño de chips enfrentará una "crisis de herramientas", y es difícil para una mujer inteligente. hacer una comida sin arroz. Sin embargo, dado que el software ha sido pagado, ¿no está bien utilizar la versión anterior?

Lamentablemente no es posible.

Porque detrás de esto hay una red ecológica donde los proveedores de EDA, los proveedores de IP y las fundiciones se integran entre sí. EDA se actualiza constantemente. Las nuevas versiones corresponden a bibliotecas IP y archivos PDK actualizados. PDK, el paquete de diseño de procesos, también incluye corriente, voltaje, materiales, procesos y otros parámetros en el proceso del chip, que son datos esenciales para la producción de fundición. La nueva EDA, la nueva IP y la nueva tecnología se promueven y se integran entre sí.

Por lo tanto, usar la versión anterior del software estará "fuera de contacto" en todas partes: no podrá obtener la última biblioteca de IP de diseño al realizar el diseño y no podrá igualar los últimos EDA y PDK requeridos por el proceso. cuando buscamos una fundición. Si las cosas siguen así, la tecnología se volverá cada vez más atrasada y habrá cada vez menos socios. Pero dado que EDA es solo el código 0101, ¿no sería mejor encontrar algunos expertos del equipo de craqueo?

Desafortunadamente, es casi imposible.

Cada software EDA tiene un software de cifrado Flexlm integrado cuando sale de fábrica, que bloquea el EDA y los dispositivos instalados uno por uno, incluido el número de host, el disco duro del dispositivo, la tarjeta de red, la fecha de uso y otros. información. La longitud de la clave de Flexlm es de 239 bits, lo que dificulta mucho el descifrado por fuerza bruta. Si se utiliza la CPU de alto rendimiento de Intel para descifrarlo, se necesitarán unos 4.000 núcleos-año. En otras palabras, utilizar una CPU de 40 núcleos llevará 100 años.

Por supuesto, también puede utilizar un enfoque distribuido para seguir aumentando el número de CPU y reducir el tiempo. Sin embargo, incluso si el crack tiene éxito, cuando se trata de la nueva biblioteca de IP, el fabricante de EDA la verificará nuevamente mediante "tiempo de modificación, tamaño de archivo, confirmación de la fuente de IP" y otros métodos, y luego será rechazada. Una sensación de acidez surgió espontáneamente, como si hubiera cavado un túnel subterráneo durante cien años y luego hubiera golpeado una roca.

El craqueo no es efectivo ni transparente y va en contra de la actitud de mi país hacia la protección de la propiedad intelectual. Por tanto, todavía depende de empresas como BGI Jiutian para desarrollarse. Entonces, ¿qué ancho tiene esta salida? De hecho, no es difícil simplemente escribir un conjunto de software. La clave es contar con una gran cantidad de propiedad intelectual, PDK y apoyo y cooperación de las industrias ascendentes y descendentes. Un avance en un solo punto puede no ser efectivo. Se requiere un avance integral de la legión, y esto no se puede lograr de la noche a la mañana.

3. Materiales: el último bastión de la artesanía

En 2019, Japón y Corea del Sur tuvieron conflictos, y ambas partes se mostraron muy rígidas, sin embargo, después de que Japón cortara el suministro de varios. No pasó mucho tiempo antes de que Lee Jae-yong, director de Samsung de Corea del Sur, volara a Japón para pedir ayuda. Más tarde, incluso fue a Bélgica y Taiwán, China, para intentarlo. hacer un desvío para comprar o recolectar algún inventario para sobrevivir.

Es lógico que Corea del Sur también sea un país fuerte en semiconductores, y Samsung sea un actor importante en el campo del diseño y la fabricación. Sin embargo, al enfrentarse a cientos de millones de dólares en materiales, lo es. un desastre.

¿Es realmente tan difícil el material? Para ser honesto, las materias primas semiconductoras son muy abundantes. Por ejemplo, las obleas de silicio están hechas de arena en todo el mundo. Sin embargo, no es fácil realizar la "libertad material" de los semiconductores. Es necesario abrir los dos canales de Ren y Du: "pureza" y "fórmula".

La pureza es un camino sin fin. China ha logrado obleas de silicio fotovoltaicas de producción propia. La pureza general es de 6 a 8 nueves, o 99,999999, pero la pureza de las obleas de silicio semiconductoras es de 11 nueves y sigue mejorando. De tres a cinco dígitos más después del punto decimal significa que el contenido de impurezas difiere entre 1.000 y 100.000 veces.

¿Qué tan grande es esta brecha? Supongamos que las impurezas contenidas en las obleas de silicio fotovoltaicas equivalen a un cubo de arena esparcido en el patio de recreo; entonces el requisito para las obleas de silicio semiconductoras es que sólo se pueda acomodar un grano de arena en un área tan grande como dos campos de fútbol.

Entonces, ¿por qué hay que reducir el contenido de impurezas a un nivel tan bajo? Debido a que el tamaño de un átomo es sólo 1/10 de nanómetro, incluso unas pocas impurezas de tamaño atómico que aparecen en un chip de silicio bloquearán completamente un canal de circuito y provocarán fallas locales en el chip. Si el contenido de impurezas es mayor, incluso se mezclará con átomos de silicio, cambiando directamente la estructura de disposición atómica de la oblea de silicio y cambiando por completo la eficiencia conductora de la oblea de silicio.

La superficie de silicio grabada y las partículas de estaño son como la luna brillante que se eleva detrás de la pirámide.

Para lograr tal pureza se requiere una combinación perfecta de ciencia y tecnología.

Por un lado, se necesita una gran cantidad de instrumentos científicos básicos para ayudar. Por ejemplo, en el proceso de producción de materiales, los átomos metálicos penetrarán en el propio equipo, lo que afectará a su pureza, por lo que es necesario mejorarlo constantemente. También es difícil confirmar la pureza. Al igual que los gases especiales, se necesitan instrumentos especiales para detectar niveles de contenido de impurezas de una parte por mil millones (nivel PPB). Para superar esta dificultad, no sólo será necesaria la ayuda de empresas de semiconductores, sino también de ópticas como Olympus.

Por otro lado, también se requiere acumulación de procesos desde el laboratorio hasta la fábrica. La fabricación de materiales no solo requiere equipos de alta producción, sino que incluso los tapetes y los trapeadores de la fábrica son suministros especiales de alta calidad. Además, las diferencias de temperatura y humedad en el taller de producción también afectarán la pureza del material, por lo que tenemos que llegar al estándar mediante pruebas repetidas.

Y la alta pureza es sólo el primer paso, y la configuración de los materiales compuestos (como los fotorresistentes) es una brecha difícil de superar. Si la "pureza" es una ciencia artística, entonces la "receta" es una ciencia metafísica.

De hecho, ya sea purificación o configuración, los principios teóricos básicos y la tecnología del proceso no son difíciles. Sin embargo, cómo seleccionar materiales y mezclarlos para lograr el efecto final requiere un alto grado de confianza en reglas generales, lo que a menudo se denomina "know-how" en la industria.

Los mismos materiales, diferentes proporciones tendrán diferentes efectos; al igual que cuando usamos rojo, amarillo y azul para combinar, diferentes proporciones pueden producir diferentes colores. Incluso si usa la misma fórmula y el mismo proceso, tendrá efectos diferentes o incluso muy diferentes bajo diferentes condiciones de humedad, temperatura e incluso luz.

Estos parámetros que afectan a los efectos materiales no pueden obtenerse mediante cálculos precisos, sólo pueden prepararse, experimentarse, observarse, registrarse y mejorarse una y otra vez en laboratorios y talleres. A veces, pueden ser necesarios varios años para conseguir una mejora del 10%. Sin embargo, aunque este aumento de 10 sólo captura un mercado valorado en decenas de miles de millones, afecta a la industria de semiconductores de un billón de dólares.

Por lo tanto, ya sea purificación o fórmula, lo que realmente se requiere es un largo período de paciencia y extrema concentración. Esto no puede evitar hacer que la gente piense en el dios japonés del sushi que solo hace sushi toda su vida, mientras que un aprendiz solo necesita practicar durante cinco años simplemente retorciendo toallas. Aunque en la vida esta perseverancia parece un poco pedante y ridícula, de hecho, las mejores en el campo de los materiales son las empresas japonesas.

Según estimaciones de SEMI, la participación de las empresas japonesas en el mercado mundial de materiales semiconductores alcanzó el 66% en 2019. Entre los 19 materiales principales, 14 de las cuotas de mercado de Japón superaron el 50%. En los campos de los cuatro materiales principales que representan 2/3 del valor de producción: obleas de silicio, fotoprotectores, gases especiales para electrónica y pegamento para máscaras, Japón tiene una participación del 70% en los tres. En el campo de la última generación de fotoprotectores EUV, tres empresas japonesas han solicitado más de 80 patentes en la industria.

Después de que Japón obtuvo una ventaja en la capacidad de producción de materiales, utilizó los servicios para vincular estrechamente a sus clientes.

Muchos materiales semiconductores son extremadamente corrosivos y tóxicos. Un proveedor de gas especial describió una vez que una vez que el gas se fuga, una sola botella puede acabar con toda la población de la ciudad de Xiamen. Por lo tanto, los fabricantes de chips sólo pueden entregar el transporte, el almacenamiento, las pruebas y otros aspectos de los materiales al proveedor "padre" del material.

Por otro lado, los materiales son pequeños pero potentes. En la fabricación de semiconductores, si los materiales que valen decenas de miles de dólares no cumplen con los estándares, la mayoría de los productos que cuestan miles de millones de dólares en las líneas de producción serán desechados. Por lo tanto, los fabricantes solo elegirán proveedores que hayan sido certificados y tengan una cooperación a largo plazo. . Los nuevos jugadores casi no tienen posibilidades de jugar en la mesa.

Para las empresas de materiales, cuanto más los utilicen en sentido posterior, más comentarios obtendrán y habrá más soporte de casos y más oportunidades de verificación para mejorar los procesos y las proporciones, ampliando así aún más la brecha con sus perseguidores. . Para aquellos que llegan tarde, la situación empresarial se puede describir en una frase: si no pueden ponerse al día, cada paso será en vano.

La capacidad de Japón para lograr este logro es en realidad inseparable de la dirección planeada para Japón por el "sabio de la administración" japonés Kazuo Inamori en la década de 1980: bajo la condición de que los países avanzados europeos y americanos no estén dispuestos a transferir tecnología, El pueblo japonés no tiene otra salida que llevar adelante sus propias "características de mejora" inherentes. Todo tipo de empresas deben ser minuciosas en sus respectivos campos profesionales y alcanzar lo último en tecnología, no menos que cualquier país del mundo en esta profesión; cualquier empresa.

Este tipo de artesanía ha permitido a Japón superar a Estados Unidos y convertirse en líder en el pequeño campo de los materiales.

4. Dónde salir

Cuando estábamos investigando la industria, teníamos la fuerte sensación de que China parecía haber caído en una situación desesperada que se remontaba infinitamente bajo la presión. de Estados Unidos:

Después de descubrir que el chip estaba atascado, tuvimos el ascenso de Huawei HiSilicon en el campo del diseño de chips, pero luego descubrimos que se necesitaba un gran avance en el campo de la fundición cuando Core; Cuando China Micro y Northern Huachuang contraatacaron el equipo y obtuvieron ganancias, descubrieron que los componentes centrales del equipo todavía estaban en aumento; Los componentes también progresaron y descubrieron que: los materiales del chip todavía estaban atascados en el cuello.

Y cuando continuamos rastreando la fuente paso a paso y "viendo desde la parte inferior de la imagen", descubrimos que todo volvía a la "ciencia básica" que Ren Zhengfei había enfatizado innumerables veces antes.

Mirando hacia atrás, sin el moderno sistema binario establecido en 1703, no habría lenguaje de máquina doscientos años después; si no fuera por el descubrimiento de Braun del efecto de rectificación física en 1874, entonces la mayor parte de la máquina; Los idiomas no habrían existido. La invención y aplicación del transistor se produjeron siglos después; la física del plasma y la química de los gases son las bases necesarias para equipos clave como las máquinas de grabado.

Entre las universidades estadounidenses, 7 están clasificadas entre las diez mejores del mundo en física, 6 están entre las 10 mejores en matemáticas y 5 están entre las 10 mejores en materiales. El fuerte predominio de la ciencia básica se ha convertido en una fuente de fortaleza para las empresas estadounidenses de semiconductores.

Detrás de las fuertes disciplinas básicas se encuentra el sistema estadounidense de apoyo a las disciplinas básicas que ya había sentado las bases en 1957: brindando apoyo financiero a las disciplinas básicas universitarias y liderando la implementación de aplicaciones a través de proyectos de súper ciencia y tecnología.

Cuando Estados Unidos y la Unión Soviética competían por la hegemonía, el lanzamiento por parte de la Unión Soviética del primer satélite artificial del mundo estimuló a los gobernantes estadounidenses. Esto también se convirtió en un importante punto de inflexión en el desarrollo de la ciencia y la tecnología estadounidenses. :

Por un lado, para mantener "Estados Unidos lidera el camino" y el gobierno comenzó a pagar directamente a las instituciones de investigación. La financiación de la investigación básica de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) a las universidades aumentó de 7 millones de dólares en 1955 a 200 millones de dólares en 1968. En 2018, la financiación de NSF para investigación básica alcanzó los 4.200 millones de dólares. El gobierno federal de Estados Unidos proporcionó la mitad de esta financiación para investigación básica de 50 años.

Cabe mencionar especialmente que la NSF ofrece cada año becas a miles de estudiantes de posgrado en disciplinas básicas, entre los que han nacido 42 premios Nobel.

Por otro lado, Estados Unidos ha lanzado un superproyecto para implementar resultados de investigación y desarrollo. En 1958, se estableció la NASA y se lanzaron los proyectos de alunizaje Apolo y del transbordador espacial que desafiaron los límites de la tecnología humana.

En el proceso de investigación del transbordador espacial que requiere 2,5 millones de piezas (en comparación, una máquina de fotolitografía tiene alrededor de 100.000 piezas y un automóvil sólo más de 10.000 piezas), se ha utilizado un gran número de tecnologías de última generación. Las tecnologías han encontrado su camino y estas tecnologías de vanguardia "impopulares" en ese momento se transformaron en productos civiles asesinos (como corazones artificiales y cámaras infrarrojas nacidas de piezas de transbordadores espaciales) cuando las condiciones maduraron.

La derrama tecnológica del transbordador espacial no es un caso aislado. Los imanes superconductores utilizados en los equipos de resonancia magnética de los hospitales también se utilizaron en el desarrollo del acelerador de partículas estadounidense "Tevatron". Los súper proyectos de ciencia y tecnología de Estados Unidos se han convertido en campos experimentales, campos de entrenamiento militar y fuentes de transformación civil para logros científicos básicos.

De hecho, dominar la fuente de tecnología a través de la investigación básica y luego extenderse gradualmente para establecer la hegemonía industrial, este camino no es solo una patente de los Estados Unidos, sino que también debería ser la elección de varios industriales. potencias, y también se enfrenta a la represión de los Estados Unidos es un camino verdaderamente factible. Los príncipes, generales y primeros ministros preferirían tener los de su propia especie. Evite la trampa interminable de la "sustitución interna y el avance hacia arriba" y alcance el objetivo del "desbordamiento descendente de la investigación básica".

De hecho, Japón también ha experimentado las dificultades y la represión que enfrentamos.

A finales de la década de 1980, Estados Unidos lanzó un ataque sorpresa contra la industria japonesa de semiconductores: se utilizaron el bloqueo político, la supresión comercial y la opresión arancelaria. En particular, cultivó a un "nuevo hermano", Corea del Sur. para exprimir la industria japonesa de semiconductores. En unos pocos años, Japón perdió su posición como potencia número uno en semiconductores del mundo. Los departamentos de semiconductores de Panasonic, Toshiba y Fujitsu, los tres modelos de los que se enorgullece la industria japonesa de semiconductores, se han vendido sucesivamente.

Ante la represión de Estados Unidos, Japón optó por adentrarse en materiales de alta precisión, intercambiando tiempo por espacio e ingenio por confianza.

En 1989, Corea del Sur hizo esfuerzos para subvencionar los chips de memoria, mientras que el Ministerio de Industria y Comercio Internacional de Japón formuló un "Plan Básico para la Investigación y el Desarrollo de Materiales Polímeros de Silicio" con una inversión de 16 mil millones de yenes. centrándose en subsidiar el silicio orgánico liderado por la empresa Shin-Etsu Chemical.

En 1995, en vísperas de que Corea del Sur lanzara su segunda ronda de guerra de precios de almacenamiento, la japonesa Tokyo Onka (TOK) comercializó el fotoprotector KrF, rompiendo el monopolio de IBM en Estados Unidos durante más de 10 años. y En los cinco años siguientes, la tecnología de sus productos se convirtió en el estándar de la industria y lideró el mundo.

En 2005, Samsung se convirtió en líder en chips de memoria, mientras que Toppan Printing Co., Ltd. adquirió el negocio de fotomáscaras de DuPont de Estados Unidos por 71 mil millones de yenes, convirtiéndose en el líder en fotomáscaras.

En los días en que Corea del Sur estaba expandiendo plenamente su capacidad de producción y compitiendo con otras fábricas de semiconductores, Japón avanzaba gradualmente hacia el trono de la hegemonía de los materiales. La espada de la hegemonía fue arrebatada de las manos de los estadounidenses, que parecían tener una ventaja insuperable.

Pero, ¿se debe el éxito de Japón simplemente a un cambio en el campo de batalla? Aparentemente no. En los últimos 30 años, Japón ha ganado 16 premios Nobel en los tres campos de las ciencias naturales, 6 de los cuales están en el campo de la química, y estos son la base sólida para el ascenso de Japón.

¿Cómo es la investigación básica en mi país? En 2018, los gastos de investigación básica de mi país representaron solo el 5% del gasto total anual en I+D, y esta fue la proporción más alta en 10 años. Durante el mismo período, la proporción de investigación básica en Estados Unidos fue de 17 y la de Japón de 12. En varios foros escolares de todo el país, hay un sinfín de publicaciones que instan a los jóvenes y jóvenes a cambiar de materias básicas a materias aplicadas, como computadoras financieras.

Por eso, algunas personas bromean diciendo que hay más personas estudiando circuitos integrados en Lujiazui que en Zhangjiang.

En julio de este año surgió un mito sobre la dimisión colectiva de más de 90 personas de cierto instituto de la Academia de Ciencias de China. Es cierto que cada uno tiene la libertad de elegir una carrera, pero lo que hay que advertir es el por qué de la elección de cada uno. El largo ciclo, la débil transformación y los bajos ingresos de la investigación sobre temas básicos hacen que los investigadores se vean pequeños ante el aumento de los precios de la vivienda y las decenas de miles de millones de dólares en ganancias fraudulentas.

Ren Zhengfei se lamentó una vez: Cuando un país desarrolla la industria, la política anterior era arrojarle dinero, pero arrojarle dinero no funciona.

Nuestro país se ha acostumbrado a construir puentes, caminos y casas con sólo tirarle dinero. Pero no se puede gastar dinero en chips, hay que gastar dinero en matemáticos, físicos, químicos...

Hace 64 años, la Unión Soviética despertó a Estados Unidos lanzando un satélite. Mientras los estadounidenses intensifican su "enfrentamiento a corto plazo", también están gestando "innovaciones a largo plazo", iniciando así avances y liderando en muchos campos. Ahora, una tras otra, las prohibiciones también nos han despertado a muchas industrias en nuestro país. son sólo superficialmente grandes y tienen una necesidad urgente. Él es fuerte de corazón.

El dolor de estas crisis siempre hace que la gente se arrepienta. En las últimas décadas, la realidad de que seremos derrotados si nos quedamos atrás nos recuerda una y otra vez que sólo logrando innovación y avances en las capacidades tecnológicas básicas podremos ganar la próxima era.