中科院院士支持孙凝晖院士的意见,中国芯片发展不能只靠华为垄断
前沿导读
前段时间,中国工程院院士孙凝晖对于华为的探讨,引起了轩然大波。孙凝晖院士指出,华为的发展模式是搞封闭式的技术垄断,将所有的资源整合到一起,集中力量办大事。但是华为这种封闭式的发展模式,不足以跟西方国家抗衡,需要有其他开放式的发展模式。
并且孙院士还在一定程度上认可华为的这种技术发展模式:我们并不是说华为的这种模式不好,不能这么发展,华为这种垄断式的技术发展效率更高、商业利益更大,把资源和利益集中到一起办大事的能力更强。
在最近的一段时间内,中国科学院院士何祚庥也在平台上面谈论到了这个话题。他认可孙凝晖院士之前对于中国芯片发展所做出的评价,表示要促进中国的芯片技术发展,决不能仅限于只有华为模式。
垄断式的发展模式
孙凝晖和何祚庥二位院士的言论,在网上已经引起了剧烈的讨论,有支持的声音,也有大量反对的声音。
核心的问题只有一个,那就是中国芯片的发展,是不是只有依靠华为这种封闭式的发展模式才能出头?不需要其他发展模式的企业?
目前来说,世界上这些国际巨头的半导体企业,基本都是IDM的产业模式,比如美国的应用材料、英特尔、IBM、德州仪器、韩国的三星等企业。从芯片的设计开始,到后来的制造、封装、对外销售,都是由自家的企业负责,并不会有第二个企业介入进来。
这种产业模式,就是孙凝晖院士所说的具有垄断、封闭式的技术发展模式。
虽说是封闭式的模式,但是在供应链体系上面,这些国际巨头还做不到完全的全栈自研,需要跟其他国家的企业进行合作,采购别人的设备材料。
拿光刻机举例,虽然都知道国际上面最先进的光刻机来自于荷兰的ASML,其次是佳能和尼康。但是ASML只是个零部件的整合商,并不是零部件的研发厂商。
一台正式商用的光刻机,内部零部件高达上万个,来自全球各地的供应商有5000多家。并不是单独的某个国家,靠着一国之力就可以从零将光刻机组建起来。
再来说说日本企业,日本是全球半导体制造材料的出口大国,在全球光刻胶的供应上面,日本企业占据了90%的市场份额。而在更先进的EUV技术领域,日本企业出口的光刻胶也基本上垄断了全球的市场。
不只是光刻胶,在其他许多芯片制造所需要的材料上面,日本企业的全球市场占比也是相当高的。
在这些被日本企业垄断的制造材料上面,一些西方国家的本土企业也可以研发出类似的产品,但是在实际的效果、良品率、成本上面,要差于日本企业。想要保证产品在市场上可以被消费者认可,那么就必须要去采购水平更高的厂商材料。
中国芯片的发展模式
目前来说,中国这些涉及半导体的厂商,只有华为是最适合走IDM模式的企业,但是华为完全没必要去走这种路线。发展这种模式的前提是,必须要有相应的上下游厂商一起协同发展,这样就会极大牵动整个产业链进行技术变革,压力相当大。
正常的商业模式就是国内外进行贸易往来,以华为为首的这些中国企业,需要依靠外国的设备材料来制造先进的电子产品;而外国的这些供应商,也需要中国庞大的消费市场来进行盈利,这是最完善的商业模式。
但是美国单方面对中国进行技术封锁,逼着华为这些厂商去进行全产业链的带动发展。这种经济脱钩有好有坏,好的一方面就是能倒逼中国的这些企业,进行快速的全栈供应链发展;坏的一方面,则是会切断国际贸易的发展,对于国与国之间来说,影响相当大。
孙凝晖院士还提到了一个很重要的关键点,那就是效率和商业利益。
包括前段时间,长江存储的董事长陈南翔也在访谈中说到过,现在中国半导体行业要发展的是一个产业,并不是一个学术性质的东西。需要拿产品说话,需要进行商业模式的变现,需要对以往的旧模式进行创新改革。
芯片行业要往前发展,必要的条件就是要将芯片往商业市场化方向进行推进,依靠消费市场,进行盈利,然后才可以继续下一步的产业发展。
华为背靠国际通讯业务,有着充足的研发资金,可以给消费者业务输血,这个是非常关键的因素。
在2020年的时候,华为跟长江存储合作,联合开发了一种SFS1.0的手机闪存芯片,应用在了华为mate40pro、pro+、RS上面。芯片是由长江存储提供的64层闪存颗粒,华为海思负责封装测试。
这种闪存芯片的读取速度在当时是断崖式的领先,对比同期的UFS 3.1,SFS1.0的读取速度是要明显强于UFS3.1,甚至已经达到了两年后UFS4.0的读取速度。
依靠着华为在旗舰手机上面的市场爆发,长江存储也跟着吃到了一波利润。在后来的大会上面,长江存储的CEO还公开感谢过华为。
这就是华为封闭式发展的一大优势,可以依靠着庞大的用户市场,带动供应链的利润增长。但是反过来说,如果没有长江存储的技术颗粒,华为也没有办法去研发SFS的闪存芯片,还是需要开放式的企业来跟华为进行协同发展,光靠着华为一家去整合所有的产业体系,不但投入很大,而且研发时间较长,会牵动整个产业模式进行变革。
中国芯片的发展模式,最合适的战术体系还是游击战术,主打的就是一个非常规性的竞争,灵活应对战局。
拿大疆的无人机举例,大疆的无人机并不是中国全自研的产物,里面也有很多来自于欧美国家的零部件和控制芯片,大疆只是负责进行组装,然后加持系统控制算法。
但就是靠着整合零部件,大疆的民用无人机做到了整个行业内的第一名,哪怕是被美国制裁后,大疆的市场占比依然居高不下。甚至还有部分美国的企业部门,通过各种方式来避开美国的审查,采购大疆的设备。
这就是典型的游击战术,在美国还没有注重无人机的领域,大疆率先入局,通过整合资源先占领市场,然后依靠着消费市场获得的利润,投入到视觉算法的研发中去。依靠着多年下来的视觉算法技术,大疆在无人机领域实现了垄断级别的技术水平。
美国的GO Pro公司,一开始是做运动相机的品牌,也跟大疆有过合作。但是在看到大疆的无人机发展起来之后,GO Pro眼红大疆的无人机利润,也投入资金去发展无人机业务。
一段时间之后,GO Pro的无人机上市,但是GO Pro的无人机不管是在质量上面、配置上面、还是在视觉避障的技术上面,都要远差于大疆的无人机。在卖出去一些产品之后,GO Pro宣布停止无人机业务的发展。
这时候,大疆选择反打一波。推出了自家的Action系列运动相机,去抢夺GO Pro的市场。
依靠在无人机领域开发的视觉和防抖技术,大疆的Action系列在市场上面大获成功。虽然没有将GO Pro完全打出市场,但是也在一定程度上重创了GO Pro品牌的市场份额。再加上影石360在运动相机领域的围追堵截,两大中国品牌在运动相机领域开始对洋品牌进行厮杀。
而且大疆在多年以前,将自家内部的视觉算法团队单独拉出来一部分,成立了卓驭品牌,专门为新能源汽车、燃油汽车提供智能驾驶的解决方案。
卓驭的智驾方案是视觉算法,并不是激光雷达,所以在成本上面,大疆的优势极大。再加上大疆玩无人机这么多年积累的视觉经验,20万以下的汽车市场,是卓驭智驾要重点推进的领域。
大疆的这种战术体系,正好对应了当年教员所创游击战的十六字诀:敌进我退、敌驻我扰、敌疲我打、敌退我追。
大疆在多年之前,就已经在消费电子产品上面开始跟华为合作。
大疆曾经专门为华为的mate30系列手机,推出了单独优化过的手持云台OSMO Mobile 3。这款云台可以跟华为的mate30系列手机进行瞬时配对,而且在手机内部内置了云台软件功能,不需要再下载相应的控制软件。
所以说,中国芯片以及中国科技企业的发展模式,肯定不是搞封闭式、垄断式就能完成技术跨越的,需要全产业链一起发展才行。
「干货」什么是芯片封装?
封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。利用一系列技术,将芯片在框架上布局粘贴固定及连接,引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定,构成整体立体结构的工艺。此概念为狭义的封装定义。通俗的说就是给芯片加一个外壳并固定在电路板上。
更广义的封装是指封装工程,将封装体与基板连接固定,装配成完整的系统或电子设备,并确保整个系统综合性能的工程。将前面的两个定义结合起来构成广义的封装概念。
一、为什么要进行封装
封装的意义重大,获得一颗IC芯片要经过从设计到制造漫长的流程,然而一颗芯片相当小且薄,如果不在外施加保护,会被轻易的刮伤损坏。此外,因为芯片的尺寸微小,如果不用一个较大尺寸的外壳,将不易以人工安置在电路板上。而这个时候封装技术就派上用场了。
封装有着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此,封装对集成电路起着重要的作用。
二、封装的作用
1、保护
半导体芯片的生产车间都有非常严格的生产条件控制,恒定的温度、恒定的湿度、严格的空气尘埃颗粒度控制及严格的静电保护措施,裸露的装芯片只有在这种严格的环境控制下才不会失效。但是,我们所生活的周围环境完全不可能具备这种条件,低温可能会有-40°C、高温可能会有60°C、湿度可能达到100%,如果是汽车产品,其工作温度可能高达120^C以上。同时还会有各种外界的杂质、静电等等问题会侵扰脆弱的芯片。所以需要封装来更好的保护芯片,为芯片创造一个好的工作环境。
2、支撑
支撑有两个作用,一是支撑芯片,将芯片固定好便于电路的连接,二是封装完成以后,形成一定的外形以支撑整个器件、使得整个器件不易损坏。
3、连接
连接的作用是将芯片的电极和外界的电路连通。引脚用于和外界电路连通,金线则将引脚和芯片的电路连接起来。载片台用于承载芯片,环氧树脂粘合剂用于将芯片粘贴在载片台上,引脚用于支撑整个器件,而塑封体则起到固定及保护作用。
4、散热
增强散热,是考虑到所有半导体产品在工作的时候都会产生热量,而当热量达到一定限度的时候便会影响芯片的正常工作。事实上,封装体的各种材料本身就可以带走一部分热量,当然,对于大多数发热量大的芯片,除了通过封装材料进行降温外,还需要考虑在芯片上额外安装一个金属散热片或风扇以达到更好的散热效果。
5、可靠性
任何封装都需要形成一定的可靠性,这是整个封装工艺中最重要的衡量指标。原始的芯片离开特定的生存环境后就会损毁,需要封装。芯片的工作寿命,主要决于对封装材料和封装工艺的选择。
三、封装的类型和流程
目前总共有上千种独立的封装类型并且没有统一的系统来识别它们。有些以它们的设计命名(DIP,扁平型,等等),有些以其结构技术命名(塑封,CERDIP,等等),有的按照体积命名,其他的以其应用命名。
芯片的封装技术已经历经好几代的变迁,技术指标一代比一代先进,包括芯片面积与封装面积之比越来越接近,使用频率越来越高,耐温性能越来越好,以及引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,可靠性提高,使用更加方便等等,都是看得见的变化。本文在此不做过多叙述,感兴趣的可以自行寻找并学习封装类型。
下面讲解一下封装的主要流程:
封装工艺流程一般可以分为两个部分,用塑料封装之前的工艺步骤成为前段操作,在成型之后的工艺步骤成为后段操作。基本工艺流程包括:硅片减薄、硅片切割、芯片贴装、成型技术、去飞边毛刺、切筋成型、上焊锡打码等工序,下面就具体到每一个步骤:
1、前段:
背面减薄(backgrinding):刚出场的圆镜(wafer)进行背面减薄,达到封装需要的厚度。在背面磨片时,要在正面粘贴胶带来保护电路区域。研磨之后,去除胶带。
圆镜切割(waferSaw):将圆镜粘贴在蓝膜上,再将圆镜切割成一个个独立的Dice,再对Dice进行清洗。
光检查:检查是否出现废品
芯片粘接(DieAttach):芯片粘接,银浆固化(防止氧化),引线焊接。
2、后段:
注塑:防止外部冲击,用EMC(塑封料)把产品封装起来,同时加热硬化。
激光打字:在产品上刻上相应的内容。例如:生产日期、批次等等。
高温固化:保护IC内部结构,消除内部应力。
去溢料:修剪边角。
电镀:提高导电性能,增强可焊接性。
切片成型检查废品。
这就是一个完整芯片封装的过程。芯片封装技术我国已经走在世界前列,这为我们大力发展芯片提供了良好的基础。
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