中國(guó)在半導(dǎo)體行業(yè)都有哪些厲害的“重器”！

　　高端制造不如德國(guó)、電子科技不如日本、人工智能不如美國(guó)……這是幾年前網(wǎng)絡(luò)上最常見(jiàn)的對(duì)中國(guó)制造的吐槽，大有恨鐵不成鋼的意味，那到底什么才是中國(guó)最拿得出手的呢?幾年前或許你會(huì)在腦袋里猶豫許久而得不出幾個(gè)像樣的答案。但現(xiàn)在，央視紀(jì)錄片《大國(guó)重器》第二季來(lái)告訴你答案了!

　　“工欲善其事必先利其器”，紀(jì)錄片通過(guò)近年來(lái)最引人注目的世紀(jì)工程，向觀眾展示了諸多高端利器，比如首次開(kāi)放的超級(jí)工廠，首次披露的核心技術(shù)關(guān)鍵突破，最先進(jìn)的世界級(jí)試驗(yàn)平臺(tái)，最高水平的中外裝備同臺(tái)競(jìng)技。那么，范圍縮小到半導(dǎo)體行業(yè)，中國(guó)又有哪些重要的武器推動(dòng)著行業(yè)的發(fā)展呢?

　　AI芯片

　　2018年的平昌冬奧會(huì)閉幕式上，由張藝謀執(zhí)導(dǎo)的“北京八分鐘”中，以“人工智能”為代表的中國(guó)新科技元素驚艷世界。24臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人“冰屏”與26名輪滑舞蹈演員傾情演出，變幻的燈光，美侖美幻的場(chǎng)景，傳統(tǒng)而富有底蘊(yùn)的中華文化與人工智能完美融合。

　　這些移動(dòng)機(jī)器人能在舞臺(tái)上如此靈活的完成任務(wù)的背后最主要是的有一顆強(qiáng)大的心臟——芯片。而中國(guó)也已經(jīng)掌握了人工智能芯片這個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)中的“重器”。

　　2016年，寒武紀(jì)發(fā)布了全球首款商用深度學(xué)習(xí)專用處理器IP——寒武紀(jì)1A處理器。這款處理器基于寒武紀(jì)科技所發(fā)明的國(guó)際首個(gè)人工智能專用指令集，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等關(guān)鍵人工智能任務(wù)上具備出眾的通用性和效能比，在1GHz主頻下理論峰值性能為每秒5120億次半精度浮點(diǎn)運(yùn)算，對(duì)稀疏化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的等效理論峰值高達(dá)每秒2萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算，同時(shí)支持八位定點(diǎn)運(yùn)算和一位權(quán)重。在若干關(guān)鍵人工智能應(yīng)用上實(shí)測(cè)，寒武紀(jì)1A達(dá)到了傳統(tǒng)的四核通用CPU 25倍以上的性能和50倍以上的能效。

　　2017年，寒武紀(jì)授權(quán)華為海思使用寒武紀(jì)1A處理器，搭載于麒麟970芯片和Mate 10系列手機(jī)中。寒武紀(jì)陳天石稱，經(jīng)過(guò)對(duì)比，寒武紀(jì)1A不靠蠻力、不靠稀疏化技術(shù)輕松打敗了蘋果A11處理器。此外，2017年寒武紀(jì)還正式發(fā)布了三款智能處理器：1A處理器的升級(jí)版，擁有更高性能的寒武紀(jì)1H16處理器;面向視覺(jué)領(lǐng)域的1H8處理器，有4種配置可選，主打拍照輔助、圖片處理、安防監(jiān)控，性能功耗比是1A處理器的2.3倍;面向智能駕駛領(lǐng)域的寒武紀(jì)1M處理器，性能是1A處理器的10倍以上。

　　陳天石還表示，2018年，寒武紀(jì)將推出分別主打推理和訓(xùn)練的兩款MLU芯片，一款是面向數(shù)據(jù)中心、中小型服務(wù)器的MLU100高性能芯片，偏重推理;另一款是面向企業(yè)級(jí)人工智能研發(fā)中心的MLU200高性能芯片，偏重訓(xùn)練。

　　比特幣芯片

　　近幾年，比特幣的行情持續(xù)走高，由此創(chuàng)造了很多一夜爆發(fā)的傳說(shuō)。而由此更是催生了一大批“挖礦”公司(比特幣挖礦就是利用電腦硬件計(jì)算出比特幣的位置并獲取的過(guò)程稱之為挖礦。)，而北京比特大陸科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱比特大陸)就是隨之誕生的“挖礦”巨頭。

　　比特大陸成立于2013年，由吳忌寒和芯片設(shè)計(jì)專家詹克團(tuán)(Micree Zhan)聯(lián)合創(chuàng)辦，是一家生產(chǎn)比特幣挖礦機(jī)、定制芯片、運(yùn)營(yíng)“礦池”(比特幣礦工工廠)的初創(chuàng)公司。僅用了5年左右的時(shí)間，比特大陸公司已有超過(guò)700多名員工，AI技術(shù)團(tuán)隊(duì)200余人。據(jù)預(yù)估，2017年比特大陸的銷售額預(yù)計(jì)達(dá)到驚人的143億人民幣，超過(guò)了國(guó)產(chǎn)手機(jī)芯片設(shè)計(jì)廠商展訊，榮登2017年中國(guó)十大集成電路設(shè)計(jì)公司排行榜第二名，僅次于華為海思。

　　比特大陸擁有低功耗高性能的16nm工藝集成電路的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，成功設(shè)計(jì)量產(chǎn)了多款A(yù)SIC定制芯片和集成系統(tǒng)，芯片出貨量達(dá)到數(shù)十億顆。2018年1月初，比特大陸帶來(lái)了全球首款張量加速計(jì)算芯片BM1680，以及板卡SC1/SC1+、智能視頻分析服務(wù)器SS1等重量級(jí)產(chǎn)品。這是一顆面向深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的張量計(jì)算加速處理的專用定制芯片，適用于CNN、RNN、DNN等深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理預(yù)測(cè)(Inference)和訓(xùn)練(Training)。芯片由64 NPU構(gòu)成，特殊設(shè)計(jì)的NPU調(diào)度引擎(Scheduling Engine)可以提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力，將數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)元核心(Neuron Processor Cores)。

　　比特大陸還通過(guò)在芯片內(nèi)集成高度定制的BMDNN Chip link芯片鏈路技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在高速SerDes上提供穩(wěn)定，靈活，低延遲的鏈路，可以使多個(gè)BM1680芯片一起工作，使其作為一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，提供更高的處理能力。

　　按照規(guī)劃，2018年比特大陸將發(fā)布第2代算豐AI芯片BM1682，計(jì)算力將有大幅提升。后續(xù)規(guī)劃中還有第三代、第四代等陸續(xù)發(fā)布。

　　內(nèi)存

　　中國(guó)的內(nèi)存、閃存芯片幾乎100%依賴進(jìn)口，從16年中到現(xiàn)在存儲(chǔ)芯片大漲價(jià)使得國(guó)內(nèi)消費(fèi)者付出了極大的代價(jià)，8GB單條內(nèi)存的價(jià)格是之前的三四倍，128/256GB SSD硬盤也翻了一倍多。也因此，內(nèi)存DRAM芯片顆粒國(guó)產(chǎn)化一直牽動(dòng)著千萬(wàn)國(guó)人的心，一方面是希望國(guó)產(chǎn)內(nèi)存內(nèi)存DRAM芯片顆粒大規(guī)模量產(chǎn)能打壓一下高昂的內(nèi)存價(jià)格，另一方面則是由于純粹的愛(ài)國(guó)精神和民族自豪感。

　　在紫光趙偉國(guó)入主XMC，成立了長(zhǎng)江存儲(chǔ)之后，國(guó)產(chǎn)3D NAND Flash有了前所未有的希望。在2017年底的第四屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)趙偉光就表示，在存儲(chǔ)領(lǐng)域，紫光已經(jīng)研發(fā)出了32層64G的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維閃存芯片，2018年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　長(zhǎng)江存儲(chǔ)是紫光公司收購(gòu)武漢新芯科技公司之后成立的存儲(chǔ)芯片公司，在武漢開(kāi)工建設(shè)國(guó)內(nèi)最大的存儲(chǔ)芯片基地，總投資超過(guò)了240億美元，目前建設(shè)的是一期工程，主要針對(duì)3D閃存，2017年9月產(chǎn)房提前封頂，進(jìn)展很順利。而在產(chǎn)房之外，3D閃存芯片的研發(fā)工作也在同步進(jìn)行中，17年底推出的首個(gè)32層3D是國(guó)產(chǎn)3D閃存芯片事業(yè)中的一個(gè)里程碑事件。

　　如果與三星、東芝今年量產(chǎn)的64層3D閃存相比，國(guó)產(chǎn)閃存還存在一定差距，32層堆棧是這些公司去年、前年就量產(chǎn)的了，不過(guò)國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片發(fā)展時(shí)間太短了，要實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的突破，過(guò)程自然要比三星等公司更艱辛。此外，這次順利長(zhǎng)江存儲(chǔ)順利推出32層堆棧的3D閃存為日后發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，因?yàn)樗麄儾⒉粶?zhǔn)備量產(chǎn)32層的，而是在明年直接量產(chǎn)64層堆棧的3D閃存，進(jìn)一步跟國(guó)際主流水平接軌。現(xiàn)在成功開(kāi)發(fā)32層3D閃存可為日后積累經(jīng)驗(yàn)，鍛煉隊(duì)伍。

　　根據(jù)長(zhǎng)江存儲(chǔ)的規(guī)劃，他們預(yù)計(jì)在2018年下半年正式開(kāi)始3D閃存生產(chǎn)，初期的產(chǎn)能只有5000片晶圓/月，不過(guò)一旦解決良率問(wèn)題，后續(xù)就會(huì)大規(guī)模量產(chǎn)，武漢基地的設(shè)計(jì)產(chǎn)能最終可以達(dá)到30萬(wàn)片晶圓/月，未來(lái)足以比肩SK Hynix、東芝這樣的公司的產(chǎn)能。

　　SiC

　　碳化硅是第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，與傳統(tǒng)的硅材料相比，熱導(dǎo)率提升3倍，飽和電子漂移速度提升兩倍，能耗降低20%以上，可以廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、通訊雷達(dá)和航空航天等重要國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍工領(lǐng)域。很長(zhǎng)一段時(shí)間，我們國(guó)家的碳化硅主要依賴進(jìn)口。

　　2018年2月，中國(guó)首條6英寸碳化硅生產(chǎn)線在北京亦莊成功通線，這證明我國(guó)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，提升了我國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，該產(chǎn)線的建成是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈貫通，從產(chǎn)業(yè)鏈源頭實(shí)現(xiàn)自主可控。

　　這條生產(chǎn)線由開(kāi)發(fā)區(qū)企業(yè)北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司投資完成，此次成功通線生產(chǎn)，有效提升了我國(guó)高端制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

　　7納米芯片刻蝕機(jī)

　　現(xiàn)階段半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能量產(chǎn)的最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)是7nm，臺(tái)積電全面領(lǐng)先。在7納米制程設(shè)備方面，囊括了5大設(shè)備商包括應(yīng)用材料(Applied Materials)、科林研發(fā)(LAM) 、東京威力科創(chuàng)(TEL)、日立先端(Hitach)、中微半導(dǎo)體。中微是唯一打入臺(tái)積電7納米制程蝕刻設(shè)備的大陸本土設(shè)備商。半導(dǎo)體芯片，是信息化時(shí)代的基石，也是當(dāng)今尖端制造的制高點(diǎn)。芯片制造，已經(jīng)進(jìn)入10納米到7納米器件的量產(chǎn)時(shí)代，是中國(guó)輸不起的領(lǐng)域，也是中國(guó)目前正在花大功夫發(fā)展的領(lǐng)域。

　　中微的7納米芯片刻蝕機(jī)是中國(guó)自主研發(fā)的第一批7納米芯片刻蝕機(jī)，是芯片制造和微觀加工最核心最先進(jìn)的設(shè)備之一。它采用的是等離子體刻蝕技術(shù)。利用有化學(xué)活性的等離子體，在硅片上雕刻出微觀電路。

　　7納米相當(dāng)于發(fā)絲直徑的一萬(wàn)分之一，這是目前人類能夠在大生產(chǎn)線上制造出的最小的集成電路布線間距，這已經(jīng)接近微觀加工的極限。在ICP芯片刻蝕中，關(guān)鍵尺寸的大小和芯片溫度有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。如果我們要求刻蝕均勻性達(dá)到1納米，那么整個(gè)芯片的溫度差異就要控制在2度以內(nèi)。中微自主研發(fā)的溫控設(shè)計(jì)，可以讓刻蝕過(guò)程的溫控精度保持在0.75度以內(nèi)，優(yōu)于國(guó)際水平。

　　氣體噴淋盤是刻蝕機(jī)最重要的核心部件之一，也是7納米芯片刻蝕機(jī)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。它的材料選擇和設(shè)計(jì)對(duì)于刻蝕機(jī)性能指標(biāo)的影響至關(guān)重要。中微和國(guó)內(nèi)廠家合作，研制和優(yōu)化了一整套采用等離子體增強(qiáng)的物理氣象沉積金屬陶瓷的方法，這種創(chuàng)新的方法極大地改善了材料的性能，其晶粒更為精細(xì)、致密，缺陷幾乎為零。相比國(guó)外當(dāng)前采用的噴淋盤，中國(guó)的陶瓷鍍膜噴淋盤壽命可以延長(zhǎng)一倍，造價(jià)卻不到五分之一。中微自主研發(fā)的7納米芯片刻蝕機(jī)讓中國(guó)芯片制造裝備補(bǔ)足短板、站上高端，與世界最先進(jìn)水平同步。

　　柔性顯示屏

　　關(guān)于未來(lái)的手機(jī)造型，現(xiàn)在業(yè)界都在做可折疊手機(jī)設(shè)想的概念圖，而要實(shí)現(xiàn)這么一款可折疊的手機(jī)，柔性顯示屏是關(guān)鍵。

　　作為全球最大的液晶面板需求市場(chǎng)，中國(guó)已成為全球擁有高世代液晶面板生產(chǎn)線最多的國(guó)家，智能屏、觸摸屏產(chǎn)量雙雙位居世界第一。

　　當(dāng)下，我國(guó)迎來(lái)了柔性屏?xí)r代，京東方成都B7廠率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，同時(shí)也是世界上第二條實(shí)現(xiàn)柔性屏批量生產(chǎn)的生產(chǎn)線，工廠面積接近7個(gè)“水立方”!在柔性屏量產(chǎn)前的極限測(cè)試中，在水中被測(cè)試用的柔性屏可以任意扭曲。低功耗、高分辨率僅有0.03毫米厚度的柔性屏，正在給終端顯示領(lǐng)域帶來(lái)全球性的革命。3000名工程師，10年儲(chǔ)備，4萬(wàn)個(gè)技術(shù)難關(guān)攻破。在《大國(guó)重器》中也介紹到，BOE(京東方)成都第6代柔性AMOLED生產(chǎn)線項(xiàng)目月產(chǎn)能4.8萬(wàn)片，主要生產(chǎn)中小尺寸柔性AMOLED顯示屏。項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后年投入57.6萬(wàn)片6代玻璃基板，達(dá)產(chǎn)年可出貨9000萬(wàn)片以上高端柔性顯示屏，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值有望超過(guò)300億元，這座超級(jí)工廠有望終結(jié)中國(guó)缺屏的窘境，引領(lǐng)中國(guó)走向柔性顯示屏的制造強(qiáng)國(guó)!

　　政策支持＋大基金的投入

　　此外，中國(guó)要發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)，還有一個(gè)很重要的“軟性”重器——政策支持和大基金的投入。

　　2017年3月，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中提到，加快培育壯大新興產(chǎn)業(yè)。全面實(shí)施戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，加快新材料、人工智能、集成電路、生物制藥、第五代移動(dòng)通信等技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)化，做大做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)集群。這是“人工智能”首度被列入政府工作報(bào)告。

　　2018年3月，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中指出“推動(dòng)集成電路、第五代移動(dòng)通信、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、新能源汽車、新材料等產(chǎn)業(yè)發(fā)展”，把推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展放在實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首位強(qiáng)調(diào)。

　　除了政策上的支持，國(guó)家在金錢上的投入也毫不含糊。2014年6月國(guó)家發(fā)布《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)推進(jìn)綱要》，從政策上完善落實(shí)一系列支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的措施，并設(shè)置了分階段目標(biāo);緊接著于2014年9月設(shè)立國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(俗稱“大基金”)，主要用于集成電路產(chǎn)業(yè)的投資，支持行業(yè)的發(fā)展壯大。

　　截至2016年年底，國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司"大基金"兩年多來(lái)共決策投資43個(gè)項(xiàng)目，累計(jì)項(xiàng)目承諾投資額818億元，實(shí)際出資超過(guò)560億元;已實(shí)施項(xiàng)目覆蓋了集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試、裝備、材料、生態(tài)建設(shè)等各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了在產(chǎn)業(yè)鏈上的完整布局，帶動(dòng)的社會(huì)融資超過(guò)了1500億元。

　　有了這一個(gè)個(gè)強(qiáng)有力的重器，未來(lái)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)定能推到一個(gè)此前從未有過(guò)的水平高度。