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台积电断供、麒麟遭遇停产 为何芯片制造这么难？

本文作者刘东阳 ， 系通信行业资深人士 。
台积电断供华为一事 ， 再次成为热门话题 。 有消息称华为已经安排拉货 ， 具体数量不明确 。 但可以确定的是：从今天（9月15日）开始 ， 麒麟芯片停产了 。
台积电断供、麒麟遭遇停产 为何芯片制造这么难？
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为何“造芯”那么难？我们缺技术？资金？人才？基础学科？政策扶持？今天 ， 咱就聊聊这个 。 如有不足之处、错漏之处 ， 还请各位不吝赐教 。
1、行业分工高度垂直 ， 全球布局、全球参与 。
大体而言 ， 简单地可以分为设计、IP授权、晶圆代工（生产）、封装测试等几个大板块 。 高通（美国）、MTK（中国台湾）、华为海思（深圳）、紫光展锐（上海）等 ， 都属于设计公司 ， 俗称：Fabless 。 从IP授权公司（比如：ARM公司）那里拿到授权后 ， 自行设计芯片 ， 然后交给晶圆厂家（例如：台积电）代工生产 。 经过封测之后 ， 才能进行销售 。 手机行业里的IDH公司（也叫方案公司）、集成商（品牌厂家）则根据这些芯片的性能、功能 ， 设计好PCBA（主板） ， 再结合外围器件（屏幕、摄像头、电池等） ， 最终形成整机 。
2、IP授权公司 。
目前最大的是ARM（安谋）ARM的前身是艾康电脑（Acorn） ， 1978年在英国剑桥成立 ， 1990年成为独立的公司 。 2016年 ， 被日本软银以243亿英镑收购 。 这几天 ， 日本软银和美国英伟达在洽谈出售ARM事宜 。 如果400亿美金的收购价格成立 ， 那么毫无疑问 ， 这是半导体历史上 ， 截至目前最大笔的一次交易 。 与此同时 ， ARM也会变成一家美国公司 。 ARM的客户 ， 除了前文提到的那几家 ， 还有博通、英飞凌、意法半导体（ST）、德州仪器（TI）、三星、恩智浦（NXP）、索尼、日本电气（NEC）等国际一流大公司 。
3、晶圆代工厂 。
目前最大的企业是中国台湾地区的台积电（TSMC） 。 芯片的原材料是硅 ， 所以有人笑称芯片的“祖宗”是沙子 。 但从沙子变成芯片 ， 则要经过无数次的“千锤百炼”、无数道复杂的工艺 。 单晶硅锭完成之后 ， 要用金刚石锯进行切割 ， 切成厚度不能超过一毫米的晶圆片（wafer） ， 然后再经过研磨、抛光等工艺 ， 才能变成平滑、清洁的硅晶圆片 。 除了台积电 ， 还有格罗方德、三星等厂家进行晶圆代工 。
4、芯片进程 。
随着技术的不断发展 ， 芯片的进程 ， 从前几年的40纳米、28纳米、14纳米一路高歌猛进 。 现在已经突破了7纳米 ， 向更加先进的5纳米、3纳米挺进 。 目前大陆地区的厂家 ， 暂时还无法满足这个技术要求 。 所以 ， 麒麟芯片 ， 目前无法在国内进行代工生产 。 也有人提出：当进程达到1纳米的时候 ， 是“硅基”的极限 ， 将来一定会有别的材料出现代替硅 ， 并提出了“炭基”概念 。 不知道这个是否可行？
5、光刻机 。
荷兰的阿斯麦光刻机 ， 最近两年逐渐被人们所熟知 。 在这个领域 ， 阿斯麦一家独大、傲视全球 。 英特尔、台积电、三星都是它的股东 。 光刻是集成电路非常重要的工艺技术 ， 极其复杂 。 没有它 ， 晶圆片也就无法继续下去了 。
6、EDA（ElectronicDesignAutomation）软件设计 。
目前被美国的Synopsys（新思科技）、Cadence、MentorGraphics（明导国际）等三大企业占据 。 这三家在全球的市场份额 ， 超过了60% 。 EDA是设计芯片必需的软件工具 ， 没有它 ， 很多工作就无法开展 ， 芯片在产线上的“流片”也会成问题 。
7、时间沉淀 。
无须讳言 ， 国内的芯片行业 ， 与国外的同行对比 ， 我们的确起步慢 ， 存在时间差 。 2001年 ， 展讯在上海成立 ， 2003年发布6600B芯片 。 2004年 ， 海思半导体成立 ， 2012年发布K3V2 ， 2014年发布麒麟910芯片 。 这与国内半导体行业的整体发展状况 ， 有很大的关系 。 可喜之处 ， 就是我们在努力奔跑 ， 奋力追赶 。
8、人才与基础学科 。
与芯片行业有关的人才 ， 全世界都缺 。 两年前（2018年）就有报道指出：国内的人才缺口超过30万 。 因此 ， 行业内、厂家之间 ， 互相“挖人” ， 成为一种常态 。 设备可以买（假如别人愿意卖给你） ， 资金可以多渠道获取 ， 但人才实在稀缺 。 芯片的研发与制造 ， 已经不仅仅局限于半导体范畴 ， 还会涉及到物理、化学、生物、数学等众多学科 。 这些方面人才的培养与输出 ， 都上升到国家战略层面了 。
9、资金投入 。
芯片行业太烧钱了 。 一个12英寸的晶圆厂 ， 投资就达到200亿人民币 。 台积电2016年在南京建厂 ， 其投资额（30亿美元）就大体与此相当 。 芯片的研发费用 ， 动辄以十亿美金计算 。 这样巨量的资金投入 ， 不是哪个企业都能玩、敢玩的 。 除了国家扶持 ， 企业本身也需要募集大量的资金 。 台积电、MTK、三星、高通等都是上市公司 。 投入--再投入--再追加投入 ， 不断的循环 。 总之 ， 烧钱烧到你怀疑人生 。
10、勇气、胆识和韧劲 。
巨额的投入 ， 可能最后一无所得 ， 甚至负债累累、倾家荡产 。 穷尽一辈子甚至几代人的努力 ， 也不见得就一定能成功 。 芯片这个行业 ， 风险奇高无比 ， 往往是条不归路 。 太遥远的不提 ， 就看看这二十年来 ， 倒下了多少企业 ， 失败了多少案例 ， 就能明白这一点 。 足够的勇气、过人的胆识、十足的韧劲 ， 也是必不可少的因素 。
结语：
本文属于抛砖引玉、班门弄斧 。 芯片行业的事儿 ， 当然远远不止以上提到的这些 。 随便一个环节 ， 拆开来 ， 都会涉及到更多的细节 。 就行业本身而言 ， “速胜论”是不现实的 ， 我们要承认这个差距 。 不管是在时间上还是技术上 。 但一味退让也不行 ， 那样只会被别人“卡脖子”卡得更加厉害 。 自力更生、艰苦奋斗、迎难而上才是真正的出路 。 既然“被打醒”了 ， 那就一个字：干！
【台积电断供、麒麟遭遇停产 为何芯片制造这么难？】（部分资料来源于网络 ， 整理而成 。 同时感谢《芯事》一书提供的部分数据 。 致谢！）


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