来自 科技 2021-10-21 10:27 的文章

轩辕传奇声望坐标 中国芯片的极限突围

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文/挖数

来源:挖数(ID:washu66)

2018年初,日本时报发表了一篇《为什么中国造不出像样的半导体?》的文章,提到中国大陆目前是世界最大芯片市场,但国内使用的半导体只有16%是国产,大陆每年在芯片进口上要花2000亿美元,甚至超过了石油进口。

文章还提到中国大陆在发展芯片的路上有以下障碍:

1、时间障碍:中国大陆在70年代才开放商业,而现代芯片是1958年左右发明的,存在20年的发展时间差;

2、资金障碍:几十年来,劳动密集型产业是中国大陆致富的途径,而半导体需要动辄几十亿的前期投入,而且要10年甚至更久才能见效,鲜有中国企业有这等财力或经验能进行这种理性投资;

3、技术障碍:日韩可以从美国购买技术或者与之结成伙伴关系,但中国大陆没法那样做,收购美国半导体公司常被否决,日韩等也对中国大陆的收购采取类似严厉的审核。

从以上陈述,我们大概能知道为什么国家在芯片上这么焦虑。

芯片对于国家是头等大事,但对于一个普通人却远在天边,很多人不知道芯片到底是个什么玩意,这里挖数试着通俗讲一下。

芯片的由来

说到芯片,这也跟发明大王爱迪生有关,1883年,爱迪生正在为寻找电灯泡的灯丝材料而犯愁,他无意中做了一个小小的实验,在真空电灯炮内部碳丝附近装了一小截铜丝,希望铜丝能阻止灯泡的碳丝蒸发。

实验失败了,但却发现没有连接在电路里的铜丝,竟能因接收到碳丝发射的热电子而产生微弱的电流,他为这一发现申请了专利,命名“爱迪生效应”。

后来爱迪生的助手,英国物理学家约翰·弗莱明利用“爱迪生效应”发明了世界第一只电子二极管,又称真空二极管。

电子管起到对电流信号的放大作用,是早期电视机、收音机等电子产品不可或缺的元件,但电子管的体积跟手掌一样大,耗电又多,世界上第一台计算机就是用电子管做的,用了1.8万只电子管,占地170平方米,重30吨。

为了把电子管的体积缩小,1947年美国贝尔实验室的三个科学家肖克利、布拉顿和巴丁发明了可以替代电子管的晶体管,这是一种用锗和硅等材料做成的元件,它可以做的非常小,有多小呢?用现在的技术,60亿枚晶体管所占的面积不过是一张银行卡的大小而已。

三个人因此而获得了1956年的诺贝尔物理学奖。

有了晶体管,各种电子设备才可以做得足够小,但晶体管是分散独立的,大批量制造耗时耗力,1958年美国德州仪器的工程师杰克·基尔比发明了集成电路,这种技术可以把很大数量的晶体管印刷到一块硅片上,从而实现了晶体管的规模化生产。

基尔比和他制作的第一块集成电路

基尔比由此获得了2000年的诺贝尔物理学奖,而集成电路也就是我们常说的芯片。

芯片是把晶体管等器件小型化,并集成到一块硅片(又称晶圆)上的一种电子器件,它是一种非常精密的器件,对制造工艺的要求非常高。

英特尔和高通

英特尔是PC的芯片霸主,高通是手机的芯片霸主,提到芯片都绕不开这两家美国公司。

英特尔

1955年,上文提到的晶体管发明者肖克利离开贝尔实验室,在硅谷创建了肖克利半导体实验室,后来公司的八名员工联合辞职,于1957年创建仙童半导体公司,到了1968年,仙童半导体其中两位创办人罗伯特·诺伊斯和高登·摩尔辞职,同年创建英特尔公司。

随着个人计算机崛起,英特尔将自己的业务专注到个人计算机的芯片,也就是CPU,从此业绩起飞,成为全球在PC领域最有利可图的硬件供应商。

90年代PC开始普及时,英特尔的股价也跟着飞涨,巅峰时期的市值达到 3233亿美金,垄断了全球PC芯片超过90%的市场份额。

英特尔目前在PC芯片的主要竞争对手是AMD,有趣的是AMD也是仙童半导体的离职员工创建的。

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