¿Por qué es tan difícil fabricar chips nacionales?
01 Situación actual de los chips domésticos
Los chips (también conocidos como microcircuitos, microchips, circuitos integrados) hacen referencia a chips de silicio con circuitos integrados. Son muy pequeños y se suelen utilizar en ordenadores. u otros componentes electrónicos del equipo. Como componente central de los electrodomésticos inteligentes, los chips siempre han actuado como "cerebro".
Según las predicciones de organizaciones profesionales, las importaciones de chips de China superarán los 200 mil millones de dólares (aproximadamente 1,218,5 millones de yuanes) este año, superando con creces el volumen de importación anual de petróleo. El delta del río Perla, que tiene la mayor demanda de chips y consume casi el 70% de los chips del país, no tiene fábricas de chips avanzadas.
Aunque la industria de diseño de chips de China se está poniendo al día, con el surgimiento de más de 500 empresas como Spreadtrum y Huawei HiSilicon, la mayoría de las empresas de diseño de chips de China son sólo diseñadores de gama baja. El año pasado, las ventas totales de las diez principales empresas de diseño de circuitos integrados fueron de sólo 22.600 millones de yuanes, mientras que Qualcomm, la número uno del mundo, facturó 1.365.438+800 millones de dólares estadounidenses (aproximadamente 80.300 millones de yuanes), lo que la sitúa entre las diez primeras. empresas de chips en China 3,55 veces las ventas totales de la empresa.
El dolor central de China: La proporción de chips de circuitos integrados centrales producidos localmente en China es cero, y el déficit comercial llega a 654,38 + 065,7 mil millones de dólares.
China parece tener muchas grandes empresas de alta tecnología, como Haier y Huawei, y también exportan muchos productos electrónicos cada año. Sin embargo, como núcleo del sistema de control electrónico, es necesario importar más del 80% de los chips.
En la actualidad, los chips auxiliares que realizan algunas tareas simples solo cuestan unos pocos centavos cada uno y representan alrededor del 50% del mercado interno, y estos chips son altamente reemplazables. Los chips que realizan trabajos complejos o centrales (como las CPU de las computadoras) cuestan desde 1 dólar estadounidense hasta miles de dólares. Casi todos son importados y son indispensables en el sistema.
02 Diseño y fabricación de chips
La mayoría de la gente sólo sabe que los teléfonos móviles, las computadoras y los dispositivos electrónicos se utilizan en todos los ámbitos de la vida. Los microcontroladores, los equipos CNC y los automóviles son inseparables de los chips, pero sólo unas pocas personas entienden el diseño y la fabricación de los chips.
El contenido tecnológico y el capital de los chips son extremadamente intensivos y la línea de producción cuesta decenas de miles de millones de dólares. Además, el talento también es un recurso escaso en esta industria. La tecnología es cara y difícil, y el cultivo del talento es difícil. Unas pocas grandes empresas monopolizan las tecnologías y los mercados de vanguardia de la industria.
El proceso de fabricación de chips se puede dividir a grandes rasgos en varios pasos, como el procesamiento de la oblea, la prueba del pin de la oblea, el ensamblaje y la prueba. Entre ellos, el proceso de procesamiento de obleas y el proceso de prueba de agujas de oblea son los procesos de front-end, y el proceso de ensamblaje y el proceso de prueba son los procesos de back-end.
Oblea se refiere a la oblea de silicio utilizada en la producción de circuitos integrados de semiconductores de silicio. Se llama oblea debido a su forma redonda. Después de obtener la oblea, el material fotosensible se recubre uniformemente sobre la oblea y la compleja estructura del circuito se transfiere al material fotosensible a través de una máquina de fotolitografía. La parte expuesta se disolverá y se lavará con agua, exponiendo así la compleja estructura del circuito. Luego se graba la superficie de la oblea mediante una máquina de grabado para exponer la porción de oblea de silicio.
Después de cientos de procesos complejos, como la implantación de iones, estas estructuras complejas tienen propiedades semiconductoras específicas, y se pueden fabricar cientos de millones de transistores con funciones específicas en unos pocos centímetros cuadrados. Cubiertos de cobre como cables, se pueden conectar cientos de millones de transistores.
Obleas desechadas después de cortar obleas calificadas.
Tras varios meses de procesamiento, una oblea integra varios kilómetros de cables y cientos de millones de dispositivos transistores en un espacio del tamaño de una uña. Después de las pruebas, se cortarán las obleas calificadas y el resto se desechará. Un verdadero chip nació después de mil opciones.
03 Dificultades en la fabricación de chips
Hay cuatro factores que restringen el desarrollo de la tecnología de circuitos integrados: consumo de energía, proceso, costo y complejidad del diseño. Entre ellos, la máquina de litografía es la más importante. más importante y el núcleo de la tecnología central.
La máquina de litografía es uno de los equipos principales en la fabricación de chips. Se puede dividir en varios tipos según su uso: hay máquinas de litografía que se utilizan para producir chips alineadores de máscaras para embalaje; Fabricación de LED. Las máquinas de fotolitografía utilizadas para producir chips son el mayor defecto de la fabricación de equipos semiconductores de China. Las máquinas de fotolitografía de alta gama que necesitan las fábricas de obleas nacionales dependen completamente de las importaciones.
Se afirma que las máquinas de litografía de alta gama son los instrumentos más precisos del mundo, con resoluciones que suelen oscilar entre diez nanómetros y varias micras. Es la flor de la industria óptica moderna y es extremadamente difícil de fabricar. Sólo unas pocas empresas en el mundo pueden lograrlo. Las principales marcas extranjeras son ASML de los Países Bajos (lentes de Alemania), Nikon del Japón (máquinas de fotolitografía de alta gama; Intel alguna vez le compró Nikon) y Canon del Japón. (Las máquinas de litografía de alta gama de ASML representan el 90% de la cuota de mercado mundial).
Por otro lado, la tecnología de fabricación de circuitos integrados de China está dos generaciones por detrás de sus homólogos internacionales. Se espera que en 2019 se fabriquen 14 productos a nanoescala en el país y 7 productos a nanoescala en el extranjero durante el mismo período.
El modelo de fundición a largo plazo ha provocado un desajuste entre las capacidades de diseño y las capacidades de fabricación, y la falta de tecnologías centrales ha causado problemas como el caos de inversión, la inversión en I + D y la falta de talentos en mi país; Como la industria de circuitos sigue estando en un estado en el que las tecnologías centrales están controladas por otros y los productos son de gama baja, no se pueden lograr cambios fundamentales a largo plazo.