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简单聊聊芯片设计、芯片制造为什么这么难?

Editor's Note

分享一篇芯片行业观察者的文章。简单聊聊芯片设计、芯片制造为什么这么难?
做芯片的人有两种,要么是聪明绝顶,要么是白头到老!

The following article is from 集成电路 IC Author 火灭萤空

之前分享过一篇文章,经典USB转串口芯片遭盗版!侵权单位罚款400万,两员工判刑!看过的朋友,可能大致了解了这起芯片侵权事件是公司作案,而且涉案金额巨大!
为什么有人会选择破解、逆向成熟的芯片呢?
这是因为芯片从设计、流片、封装、测试,到大批量生产上市,需要太多的资金和时间的投入,成本实在太高!不如直接抄袭成熟的芯片设计,可以大大降低研发成本!当然,走捷径的后果是判刑、罚款


个晶体管大概有30个工艺参数,一道光刻大概有20到30个参数,一个28纳米的工艺流程,约有1000步工艺。对于一道工艺或者一种器件,如果我们有10个参数搞不懂,或者需要进行优化,想做排列组合实验,每个参数做两个条件(偏大,偏小),则有1024个实验需要做。这里面还是假设设备、材料、算法全都是没问题的,伍强教授无奈的念叨.......


很多事情,不是喊喊口号就能解决的!


 所以说,碰到一个复杂系统,比如说一个芯片工艺,或者说一台复杂设备,像光刻机几十万个零件,如果大家要说好不好有没有做出来?什么时候做好?就要问这几十万个零件,我们做的怎么样。” 伍强说。他们是怎么从无到有的?五十年的探索与投入!技术积累需要几代人的积累,弯道超车在这块似乎不太现实。专业的人做专业的事,专业的人说专业的话。

难道比制造两弹(氢弹原子弹)还难吗?


 难多了!芯片没有理论壁垒,没有技术壁垒,有的只是工艺壁垒。教材里把处理器原理讲的很明白,差距就在工艺问题。工艺壁垒没有捷径,只能拿钱砸!有一帮靠谱的人,有一套靠谱的制度,投入大量的时间,这东西就造出来了。当然,如果你能接受半吨重的笔记本电脑,一公斤重的手机,那么芯片对中国来说就不难。理论上,我们拥有顶级设计芯片的能力,但工艺落下了几十年的技术积累。

那么,境外集成电路一般怎么做?


 伍强表示,没有一家企业能把整个集成电路行业、整个生态创办起来。所以境外一般是由大公司为主导,如美国的intel、IBM的处理器,日韩企业的存储器,我国台湾地区的代工等等。每个企业的成功产品背后,都有制造标准与规范,每个企业都与供应商保持着协同研发与合作关系。同时,它们还针对共性技术,建立研发联合体。此外,国外还会制定科学的技术发展路线图,避免投资浪费,恶性竞争等干扰,也可以提供技术指导,激励各方努力地投入。

对于国内芯片产业的发展,伍强建议,由国家部门组织或者参与,由权威学术或工业机构牵头成立共性技术研发联合体。
为什么我国集成电路人才缺口这么大?


 以北京大学和清华大学为例,清华北大的本科生,每年就是不到一个班。近期每年培养出的符合人才培养素质标准的本科学生有十到二十名,十年培养一百名到二百名。其他集成电路的兄弟院校培养的是百名的量级,十年是千名。现在全国几十所院校,满足不了集成电路行业的人才需求,人才培养总量,不乐观。产业人才的供给与产业发展的增速,不匹配。

学习集成电路就好比修仙一样,有九层境界:



一层境界:对器件特性有基本了解,电路设计局限于照本宣科;

二层境界:开始理解电路设计,常常捧着教科书在草稿上狂算一气;

三层境界:认为设计出真正能用的电路很难,认为博士论文和真正的芯片有距离;

四层境界:有过重大流片失败的经历,重新系统性学习大学毕业时卖掉的课本,逐渐明白芯片设计的本质是需要很多合理的折中;

五层境界:开始有比较熟悉的设计方法,但不知道如何优化手头的工具;

六层境界:明白这个世界上只有最合适的设计,没有最好的设计,且形成一套属于自己的设计方法;

七层境界:对高精度系统和高速度系统都有自己独有的看法和经验;

八层境界:成功做出芯片成为家常便饭;

九层境界:对很多电路都了如指掌,可以提前预测很多技术的下一轮发展方向,很少有画电路图的时候,多数时间在打高尔夫或钓鱼。



这个世界,练到九层境界的人都是凤毛麟角的存在!至于是否存在九层之外的神仙,没人说起过。大家都以九层为目标,潜心修炼着。期望着有一天成为至强的存在,相信自己能够改变世界!
做芯片的人有两种,要么是聪明绝顶,要么是白头到老!
在决定选择集成电路之前,请认真考虑。接下来的路一定是坎坷的,但前方一定是光明的!
如何判断一款芯片是否侵权?
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