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逆风破局:国产 “芯”70年交响曲

作者: 发布时间:2019-10-03 15:19

集微网消息,身处经济全球化的大浪潮中,国产化概念在某种程度上似乎正一点点被弱化。

但倘若核心技术永远受制于人,便是无异于置身砧板上的鱼肉。以智能手机行业为例,芯片就是这样关键的存在。

作为制造业的尖端领域之一,芯片行业技术壁垒相对较高,而中国也确实在这条国产化道路上走了很久。

凭一己之力奋力追赶

1956年党中央提出向科学进军的号召,同时受国外电子器件发展的影响与启示,提出了中国也要研究半导体科学,并把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。

1957年,几经周折抗争,林兰英回到中国任职于中科院应用物理所,先后负责研制成我国第一根硅单晶、第一根无错位硅单晶、第一台高压单晶炉、第一片单异质结SOI外延材料、第一根GAP半晶、第一片双异质结SOI外延材料,为我国微电子和光电子学的发展奠定了基础。

1959年,在林兰英的带领下,中国仅比美国晚一年拉出了硅单晶;同年,李志坚首次在中国用四氧化硅还原法获得了高纯度多晶硅,拉出了第一根钨丝区熔单晶硅。

1960年,中科院在北京建立半导体研究所,同年河北半导体研究所也正式成立,我国的半导体工业体系初步建成。

1965年,王守觉在约1平方厘米大小的硅片上刻蚀了7个晶体管、1个二极管、7个电阻和6个电容的电路,标志着新中国第一块集成电路的诞生。若以此时间节点计算,当时中国的集成电路落后美国大约7年。

1958年杰克 基尔比研发出世界上第一块基于锗的集成电路

1968年,北京组建国营东光电工厂,上海组建无线电十九厂,至1970年建成投产,形成中国集成电路产业中的南北两霸。 永川半导体研究所也在这一时期成立。随之而来的,便是PMOS、NMOS、CMOS电路相继研制成功,中国也因此实现了从中小集成电路发展到大规模集成电路的跨越。

1975年,中国大陆已经完成了DRAM核心技术的研发工作。王阳元领衔研制出我国第一批三种类型的1K DRAM动态随机存储器,它比美国英特尔公司研制的C1103要晚五年,但是较韩国要早四五年。

王阳元领导的课题组研制成功第一块三种类型的1024位MOS动态随机存储器

80年代起被日韩反超

但直到1980年后,中国开始停建缓建百余个大中型项目,压缩投资金额。中国电子产业与美国、日本的技术差距也随之迅速拉大。而韩国又在美国扶植下获得DRAM技术突破,进而实现了反超中国大陆。

其实在1973年1月5日,国家计委曾向国务院提交《关于增加设备进口、扩大经济交流的请示报告》,建议利用西方经济危机,在今后3至5年内引进价值43亿美元的成套设备,通称四三方案。

但之后却受国内政治因素和以美国为首的巴黎统筹委员会对中国长期的技术封锁影响,中国芯路被卡住了脖子。中国也因此拖了七年,才最终引进三条已经落后的3英寸晶圆生产线。

1981年中科院半导体所研制成功16K DRAM,比韩国晚两年

1982年江苏无锡江南无线电器材厂耗资6600万美元,从日本东芝公司全面引进彩色和黑白电视机集成电路生产线,其中就有3英寸全新工艺设备的晶圆生产线。到1984年,芯片产量达到3000万块,成为中国技术先进、规模最大的专业化工厂。时至今日,无锡仍是中国集成电路产业的一个重要基地。

1969年的江南无线电器材厂

1985年,中国第一块64K DRAM在该厂试制成功,这一进度比韩国晚了1年。

用战略发展技术

1986年,电子工业部在厦门召开集成电路发展战略研讨会,提出七五期间我国集成电路技术的531发展战略,即普及5微米技术,研发3微米技术,并进行1微米技术攻关。

1988年至1989年间,颇具规模的国有半导体企业包括上海贝岭微电子制造有限公司、上海飞利浦半导体公司、中国华晶电子集团公司相继成立。

1990年8月,中央决定实施908工程,规划总投资20亿元。其中15亿元用在无锡华晶电子,以建设月产能1.2万片的6英寸晶圆厂。但由于华晶电子从立项到投产用了整整7年时间,导致其投产即落后,最后不得已转为合资企业。

1993年改组的无锡华晶电子公司制造出中国第一块256K DRAM,此时已落后韩国整整7年。

尽管908工程过程十分坎坷,但也让中国芯片产业在其中汲取了教训和经验。随后在1995年,党和国家领导人确定了中国电子工业有史以来投资规模最大的一个国家项目——909工程。 其内容是建设一条8英寸、0.5微米技术起步,月加工2万片的超大规模集成电路生产线,而主体则是上海华虹集团。

1997年7月17日,由上海华虹集团与日本NEC公司合资组建的上海华虹NEC电子有限公司组建。华虹也不负众望,在2000年取得30.15亿元的销售额,利润达到5.16亿元。同时,其技术档次达到了0.35~0.24微米,生产的64MB和128MBSDRAM存储器也达到了当时的国际主流水准。

1998年2月28日,我国第一条8英寸硅单晶抛光片生产线建成投产。

随着九零工程的开展,1995—2000年半导体集成电路芯片行业的有效研发投入产值提升了200%,2004年随着九零工程项目全部完成,2000—2004年行业的有效研发投入产值再次提升了253%。

不靠化缘成立自己的门户

2000-2014年间,中国半导体集成电路芯片行业的有效研发投入基本是零增长, 但正所谓核心技术靠化缘是要不来的,中国芯片行业在这一时期也是不断自研出路。

以2000年初成立的优秀公司为例,中芯国际集成电路制造有限公司在2000年4月成立;展讯通信成立于2001年;中兴微电子成立于2003年;华为海思、兆易创新成立于2004年。

另一方面,中国芯在这一期间也取得了些许成就。2002年,龙芯1号在中科院计算所诞生。用一句话说就是:随着2002年8月10日清晨的微风,中国人只能用外国CPU造计算机的历史,一去不复返了。后来龙芯的芯片在北斗卫星等国防军工领域中也得到了广泛应用。

2007年12月,中芯国际的12英寸生产线建成投产。

2008年末,4核龙芯3号流片成功。

2009年1月,展讯发布全球首款40纳米低功耗商用TD-HSPA/TD-SCDMA多模通信芯片SC8800G。

2012年3月,三星投资70亿美元在西安建立芯片生产线,工艺技术水平为10纳米、12英寸硅圆片。

2012年6月,中芯国际将联合北京市相关机构共同筹集资金,在北京建设40纳米~28纳米生产线。

2014年,国家集成电路产业投资基金正式成立,外界称之为大基金,中国半导体行业的并购热潮随之被点燃。据不完全统计,各地已宣布的地方基金总规模已经超过2000亿元,成为我国集成电路生态系统中的重要支撑力量。

2015年10月,中芯国际连续宣布新厂投资计划,分别在上海和深圳各新建一条12英寸生产线;次年宣布启动天津8英寸产能扩充项目,预计将从4.5万片/月扩大至15万片/月,有望成为全球单体最大的8英寸生产线。

2016年10月19日,华为麒麟960芯片正式发布。

2019年,上海华虹有限公司无锡集成电路研发和制造基地12英寸生产线17日正式投片,开始55纳米芯片产品制造。

2019年9月6日,华为发布最新一代旗舰芯片麒麟990系列,包括麒麟990和麒麟990 5G两款芯片。

自立自强仍尚需时日

仍以智能手机芯片为例,有人说得芯者得天下。智能手机芯片的国产化在信息时代可以说对国民经济以及国家安全都至关重要。华为已在这条路上走出了自己的成绩,然而事实上,不同于独立设计生产的苹果、三星的芯片,大多数国产手机包括小米、中兴、vivo等不仅仍依靠着外国芯片,同时也依赖于美国谷歌的安卓操作系统。

尽管这看起来无论是对手机制造商还是芯片研发者来说,都是双赢的局面。但最近两年的中兴和华为事件却告诉我们,核心技术的自主可控替代化才是长胜的重要保障。

不能否认的是,2017年小米松果推出澎湃S1的成绩。但据数据显示,自2006年开始,集成电路产品就已超过石油成为我国最大宗进口产品。

同时,据1月份海关数据显示,2018年我国进口芯片数量达4175.7亿件,同比增长10.8%,而进口金额为3120.58亿美元,同比增长19.8%,同时2018年也是中国芯片进口额首次突破3000亿美元。此外,出口额却是846.36亿美元,进口额是出口额的3.7倍。

换句话说,现阶段我国芯片市场主要仍以进口为主,国产化率较低,尤其是DRAM、NAND存储器及电脑、服务器CPU等方面国产化率几乎为零。这样看来,中国芯真正实现独立自主确实仍有很长一段路要走!但这同样说明,未来中国的集成电路产业进口替代市场空间巨大!

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