说起芯片这个东西，就不得不从计算机的发展开始讲起。年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。目的是用来计算炮弹弹道。这部机器使用了个真空管，占地平方英尺，重达30吨，耗电功率约千瓦，每秒钟可进行次运算，这在现在看来微不足道，但在当时却是破天荒的。ENIAC以电子管作为元器件，所以又被称为电子管计算机，是计算机的第一代。电子管计算机由于使用的电子管体积很大，耗电量大，易发热，因而工作的时间不能太长。平均15分钟就要烧掉一个真空管。

这台计算机如此笨重而且不到15分钟就要停止工作开始检修，耗电量无比巨大的设备，对于当时来说却是意义巨大。在第二次世界大战中，敌对双方都使用了飞机和火炮，猛烈轰炸对方军事目标。要想打得准，必须精确计算并绘制出射击图表。经查表确定炮口的角度，才能使射出去的炮弹正中飞行目标。但是，每一个数都要做几千次的四则运算才能得出来，需要十几个人用手摇机械计算机算几个月，才能完成一份图表。而计算机只需要一秒钟就可以计算准确，所以在战争中，计算机对战争的胜利起到了决定性的作用。

随着第一台计算机的诞生，计算机技术和工业一直处于高速发展的阶段。计算机科学已成为一门发展快、渗透性强、影响深远的学科，计算机产业已在世界范围内发展成为具有战略意义的产业。计算机科学和计算机产业的发达程度已成为衡量一个国家的综合国力强弱的重要指标。而计算机的应用已经深入到社会的方方面面，无论是家里用的电视，洗衣机，微波炉，大到导弹，火箭，卫星等等国家战略设施，都离不开计算机的应用。

芯片，（也可以说是集成电路，微电路）应运而生，通俗点来说，芯片就是将无数的晶体管集成到指甲大小的一个地方。集成电路对于离散晶体管有两个主要优势：成本和性能。成本低是由于芯片把所有的组件通过照相平版技术，作为一个单位印刷，而不是在一个时间只制作一个晶体管，可以大批量的生产。而性能高是由于组件快速开关，消耗更低能量，因为组件很小且彼此靠近。年，芯片面积从几平方毫米到mm，每mm可以达到一百万个晶体管。

而让我们难过的是，中国在芯片制造上，至少落后了欧美等国家至少二十年。而芯片是中国输不起的战略领域，中国每年芯片进口的花费已经超过原油。甚至在多个领域的芯片，几乎完全被国外垄断，而在这些领域的芯片价格上，中国几乎没有话语权，只能用其他自己优势的方面作为交换，谁叫咱家自己没有呢？

那么就让我们来看看我们在芯片产业上，具体有哪些需要我们向别人学习和改进的地方。

首先第一个，就是原料---硅

学过化学的我们知道，硅在大自然中并不是什么稀罕物，我们常见的什么石英，石头，沙子，玻璃，这些物体的主要物质就是二氧化硅。那就有同学说了，咱中国地大物博，沙子还不到处都是，这玩意咱不缺。但是每年，中国向国外进口的硅，就达到了15万吨甚至更多。啥？咱沙子还要进口？也有同学可能明白了，我们需要的硅，可能并不简单。

芯片制造用到的电子级别的高纯硅，要求的纯度是99.%以上，至少要有11个9才能保证高端芯片生产。为什么？你把成千上万个和尘埃一样大小的晶体管，还没有头发丝粗的的连线放大，一粒杂质就等于是在高速公路上放了一个将路可以完全堵住的大石头。而目前我们国内能生产的，99.99%4个9的硅，只可以用于太阳能电池这种低端产业链，就像是汉能，天河光电等等光伏企业，而最高也只有99.%6个9的高纯硅，勉强应用于国产的部分低端芯片产业，而这部分在全球几乎超过一半都是中国生产的，这种国产高纯硅价格只有1美金1公斤，而美国Hemlock和德国Wacker等公司，直接向中国购买这种材料然后提纯到11个9的高纯硅，然后以50-80美金一公斤的价格，出售到中国。直到年，中国的江苏鑫华公司实现了11个9的高纯度硅量产，目前年产量达到了吨，鑫华半导体技术团队历经次生产试验，对项技术、设备优化改进，以70%的国产设备实现重大突破，其中30%的核心设备还是需要进口。不过中国终于迈出了第一步，值得庆贺！

第二个，就是晶圆

上面提到芯片主要材料就是硅，而把提炼到11个9的高纯硅切片，切割出来的是圆形的，所以也就叫晶圆。

切割完成后，就要在晶圆上将成千上万的电路组装起来，就好像在一个微观的世界里，把一个个的大楼，连接大厦的马路等等全部建设起来。简单来说，首先就是在晶原上涂一层感光材料，然后用精密无比的光刻机，在感光材料上刻出图案，把底下的晶圆漏出来，漏出来了之后再用刻蚀机，用离子冲刷这些裸露的地方，这个时候晶圆就会被刻出很多沟槽还有接触孔，然后光刻胶就会被除掉。紧接着就开始往这些沟槽和接触孔上开始堆叠电路，而为了

让这些电路能够顺利和准确的进行，刻蚀机的加工精度必须非常高，要达到纳米级。以16纳米制程的CPU来说，刻蚀过程的加工尺度为普通人头发丝的五千分之一，而加工的精度和重复性的误差更需要控制在这一数值的十分之一以下。

既然说到这是芯片制造的非常关键的一换，不得不说一下这两种设备。

光刻机

光刻机，荷兰的阿斯麦公司（ASML）几乎横扫天下，占据大部分市场份额，日本的两家光刻机公司（尼康和佳能）苟延残喘，基本上已退出光刻机市场，就连科技最发达的美国目前也不能独自完整生产出前道光刻机，只要求掌握最关键技术，和拥有ASML（阿斯麦）公司关键控股权。无论是哪家晶圆厂，只要买到ASML的光刻机，谁就可以率先具备7nm的工艺，没办法就是这么强大，而国内目前在光刻机还有比较大的差距，在年研制成功了首台90nm的高端投影光刻机，而由于这台机器采用了大量的国外元器件，在得知我国研制出光刻机后，默契的采取了关键元器件禁运，从此，这台样机就成了摆设。而ASML的光刻机每台售价至少1亿美金，年只生产了12台，年预计能产24台，这些都已经被台积电三星英特尔抢完了。还不是你有钱就可以买的到的，除了美国掌握了ASML的关键控股权，还制定了瓦森纳协定，敏感技术不能卖，尤其对中国。在高科技领域，美国近年来加强了对中国人的防范，不只限于美国本土，就连欧洲公司也受到了美国政府的压力，荷兰ASML被曝禁止招收中国籍员工。

让我们警醒的事实是：

年上海微电子的90纳米光刻机研制成功（核心部件进口）。

年美帝允许90nm以上设备销售给中国。之前是核心进口元器件禁售。

后来，中国开始攻关65nm光刻机，我国的清华大学等单位经努力攻关，不仅做出了满足90纳米光刻需要的工件台，针对28至65纳米光刻配套的双工件台也已研制成功，使我国成为世界上第二个研制出光刻机双工件台的国家。

紧接着年美帝允许65nm以上设备销售给中国，再后来我国研制出浸液控制系统样机。

ASML公司不得不与上海微电子重新建立合作伙伴关系，并声称，从来没有对中国出售最先进光刻机进行所谓的“禁运”，愿意随时给我国出口最高级的光刻机。我们终于在年，中芯国际获得了一台7nm的光刻机。

而在另一个关键设备刻蚀机上，中国要好的太多了。

中微半导体设备（上海）有限公司自主研制的5纳米等离子体刻蚀机最近经台积电验证，性能优良，将用于全球首条5纳米制程生产线。台积电计划明年进行5纳米制程试产，预计年量产。

而这时美国也非常宽容的解除了对中国刻蚀机的出口封锁。

在晶圆上注入硼磷等元素要用到“离子注入机”，年8月才终于有了第一台国产商用机。在这个市场上70%以上的市场份额又是美国应用材料公司的，紧接着涂感光材料，日本东京电子占领了90%的市场，即便是光刻胶这些辅助材料，也几乎被日本信越、美国陶氏等垄断。年至年，国内半导体产业计划投资亿美元，其中设备投资亿美元，再其中亿美元用于购买进口设备。研发投入的亿美元，仅仅相当于英特尔一家公司用于研发上的投入。

芯片制造最终的环节---封测:

芯片做好后，得从晶圆上切下来，接上导线，装上外壳，顺便还得测试，这就叫封测。

封测又又又是中国台湾的天下，排名世界第一的日月光，后面还跟着一堆实力不俗的小弟：矽品、力成、南茂、欣邦、京元电子。大陆的三大封测巨头，长电科技、华天科技、通富微电毕竟只是芯片产业的末端，技术含量不高。在这个环节，美国以及其他发达国家非常宽容的把这部分的生意，交给了中国。

从上面可以看出，在作为国家战略发展非常重要的芯片产业，绝大部分领域中国还处在任非常重，道非常艰难的状态，在面临这么大的压力下，中国芯片的总体水平差不多刚实现零的突破，虽然大多数半导体产业链的占有率比较低，但是已经涌现出一批非常优秀的芯片公司，江苏的鑫华公司，打破了原材料的垄断，生产出关键的半导体原材料纯度达到11个9的高纯硅。华为，联发科，展讯，陆续发布了5G的基带芯片，华为的麒麟,完全打破了高通在高端手机芯片的垄断，在国际通讯产业上大展拳脚。中微半导体，拥有自主知识产权的5nm工艺的刻蚀机量产，完全打破了国外的封锁。上海申矽凌微电子，在传感器领域实现了关键的突破，在应用非常广泛的温度传感器，温湿度传感器上，实现了高精度，高集成度，微功耗低成本的传感器方案，打破了欧洲盛思锐Sensirion和美国德州仪器（TexasInstruments）等欧美公司，在高端温湿度传感器领域的垄断。深迪半导体，在MEMS惯性传感器上也获得了突破，传感器技术已经不再是欧美等发达国家专属，在这个时代，还有更多这样的公司在中国不断涌现，这些优秀的芯片公司在中国不断的生根发芽，不断的发展壮大。

中国当自强！只有自己掌握了核心技术，才不会任人宰割，尤其是在中兴的芯片事件之后，更值得国人警醒。在发展中国“芯”的产业上，我们永远是坚定不移的。

相信未来，在中国类似的技术突破将会越来越多，并最终实现从量变到质变的转化。在国际的芯片产业上，中国终有一席之地！