不止光刻機 國產自研晶片還有三大困難要解決
伴隨著近年來國產智慧手機行業的崛起，網上有關於國產晶片的話題就一直沒有斷過。
近期的行業缺芯潮，又一次將晶片問題推上了風口浪尖。這裡，我們提出一個問題：國產晶片發展需要解決的問題究竟是什麼？
很多朋友可能會想到光刻機，沒錯，光刻機很重要，但擋在國產晶片發展道路上的難題遠不止只有它那麼簡單。今天，我們就來探討下擋在國產晶片發展道路上的「三座大山」。
製造材料 矽片產能
房子有地基，大樹有根基，任何事物發展都依託於本源，晶片也不例外。我們都知道製造晶片的材料是硅。硅是地殼內第二豐富的元素，而脫氧後的沙子最多可包含25%的硅元素，以二氧化硅（SiO）的形式存在。
硅(SiO)一直被稱為半導體製造產業的基礎，既然硅是從沙子中提取出來的。那麼，沙子遍地都是，不可能缺少沙子，我們缺少的是從沙子里提取硅的技術。
硅錠晶片從設計到製造的過程極為複雜，從沙子中提取出硅，製成硅錠，硅錠切成硅晶圓片，然後交給晶片代工廠生產製造晶片。
在從沙子提取出硅的製程環節中，技術難點就在於它的提純度，不能低於99.99999%，也就是提取出硅的純度，它的雜質含量不能超過千萬分之一。
晶圓這就相當於如果硅晶圓片是8英寸（直徑200mm），空氣中的灰塵直徑是10萬分之一毫米，那麼按照硅的純度要求，就必須要控制不能超過2粒灰塵落在8英寸的硅晶圓上，這也是晶片製造離不開無塵車間的重要原因。
晶片之母 EDA軟體技術的欠缺
無論是電腦晶片，還是手機、汽車晶片等，都需要設計規劃，而晶片的設計，不僅需要人才研發能力的創新，更離不開EDA工具軟體的輔助。
這裡我們首先舉個例子，畫家繪畫除了需要自身的本領外，更離不開顏料、圖紙和畫板，好的繪畫工具可以讓繪畫的效率事半功倍。可以說，EDA工具軟體就如同畫家的繪畫工具。
具體來講，EDA是指以電腦為工作平台，融合應用電子技術、電腦技術、智慧化技術最新成果而研製成功的電子CAD通用軟體包，主要能輔助進行三方面的設計工作，即IC設計、電子電路設計和PCB設計。
要說積體電路發展初期，電路設計還並非太複雜，即使不藉助EDA軟體也能實現電路設計。
但隨著電路集成度越來越高，不依靠軟體單純靠人力就不可能完成設計。況且，晶片早已是納米級別的電路設計，EDA軟體更是不可或缺，正是如此，EDA軟體也被稱為「晶片設計之母」。
目前，全球最有名的三大EDA軟體公司，分別是美國的Synopsys、Cadence 和西門子旗下的 Mentor Graphics ，三大EDA軟體巨頭幾乎壟斷了全球 90%以上的EDA市場份額。而且，中國還是三巨頭最看重的業務增長市場。
某種意義上講，三大EDA巨頭都屬於美企，Mentor所屬的西門子工業軟體總部也在美國。受限於EDA管制，從一開始的晶片設計，晶片落地前的第一步可能就要被卡脖子。
當然，中國也有EDA軟體公司，其中最有實力的當屬華大九天，華大九天繼承國產最早的熊貓EDA系統，技術積累還是相當成熟的。但是，縱觀中國整個EDA行業，大多數企業很難做到全流程，因此還有很遠的路要走。
EDA工具的出現，極大地提高了電路設計的效率和可操作性，減輕了晶片工程師的負擔，給電子系統設計帶來了革命性的變化。
沒有EDA軟體設計，高端晶片就沒有辦法設計，晶片設計要想實現完全自主化，EDA軟體就是一個繞不開的問題。
晶片製造 光刻機技術的現狀
生產晶片原材料、設計晶片，到真正生產製造晶片就需要用到光刻機了。
眾所周知，無論是蘋果還是聯發科、高通等手機晶片，都需要台積電或三星代工生產，而目前用於製造這類高端晶片就需要用到極紫外（EUV）光刻機，而當下也僅有荷蘭ASML一家可提供可供量產用的EUV光刻機。
據悉，一台ASML光刻機重量可達180噸，內部零件多達10萬個，其中主要零部件來自於歐美幾十個發達國家。
荷蘭的光刻機德國提供蔡司鏡頭設備，日本提供特殊複合材料，瑞典提供工業精密機床，美國提供控制軟體等等。
荷蘭ASML也不可能僅靠自己就能造出高端光刻機，因為它涉及了全球的供應鏈體系，彙集了全世界各國的頂尖技術，缺少任何一個組件和環節都不行。
那麼，中國可以自主生產光刻機嗎？
其實早在去年，中國最強的光刻機生產商上海微電子已經攻破了28nm光刻機，雖然中國光刻機企業對比荷蘭ASML有著不小的差距，但作為獨立自主研究的成果，意義非凡。
總之，中國發展光刻機技術，需要政策支援、資金投入和人才培養，同時更需要時間。
寫在最後
2020年中國晶片的進口額攀升至近3800億美元(摺合人民幣超2.4萬億元)，約佔中國進口總額的18%。
晶片從設計、生產到量產落地，是一套極其複雜的工程，晶片行業發展這麼多年，從簡單到複雜，從低端到高端，並不是一蹴而就的。
國產晶片面臨的問題還有很多，但我們都處在解決這些問題的過程中，「趕鴨子上架」的做法不可取，唯有一步一個腳印，才能讓國產晶片的根基更牢固。
找到問題，解決問題，三座大山也阻擋不了國產晶片前進的步伐。
