中国芯片技术的“瓶颈”是什么？

中国芯片技术的“瓶颈”是中国在芯片技术领域没有核心技术和自主研发能力，没有主导芯片从材料、设计到生产制备的全套技术中任何一个环节。

中国科学院院士、湖南先进传感与信息技术创新研究院院长彭练矛16日在湖南湘潭表示，针对中国半导体材料、制造工艺和芯片设计落后的状况，碳基电子大有所为，其对国产芯片技术突围具有重要价值和意义。

“没有芯片技术，就没有中国的现代化。实现由中国主导芯片技术的‘直道’超车，就是碳基电子的定位和使命。”彭练矛表示，碳基电子的终极使命就是在现有优势下扬长避短，从材料开始，全面突破现有的主流半导体技术，研制出中国人完全自主可控的芯片技术，在主流芯片领域产生重要影响。

15日至17日，由湖南先进传感与信息技术创新研究院承办的“碳基材料与信息器件研讨会”在湘潭召开，北京大学、清华大学、浙江大学、国防科技大学、中国科学院微电子研究所、电科集团等中国高校、科研机构以及企业的170余名代表参会。

彭练矛在会上作了题为“碳基电子的定位和使命”的主题报告。

和讯网－中科院院士彭练矛：碳基电子是国产芯片技术突围利器

中国芯片发展现状

1、发展很快，落后两代，技术受限，产品低端

中国的芯片制造技术在快速发展，同时存在工艺落后、产能不足、人才紧缺等问题。

中国集成电路行业共分芯片封装、设计、制造三部分，总体呈现高速增长状态。2004年至2017年，年均增长率接近20%。2010至2017年间，年均复合增长率达2082%，同期全球仅为3%-5%。

但是另一方面，中国集成电路制造工艺落后国际同行两代，预计于2019年1月，中国可完成14纳米级产品制造，同期国外可完成7纳米级产品制造；产能严重不足，50%的芯片依赖进口；同时中国的产能和需求之间结构失配，实际能够生产的产品，与市场需求不匹配；长期的代工模式导致设计能力和制造能力失配、核心技术缺失；投资混乱、研发投入和人才不足等问题，导致中国集成电路产业目前总体还处于“核心技术受制于人、产品处于中低端”的状态，并且在很长的一段时间内无法根本改变。

再具体一点的，数字电路部分的芯片设计我们还可以抄一抄、赶上来，但是在模拟电路部分，我们的晶振、AD采集卡等产品的精度还不够高，积累得还不够，核心技术还没有把握到手里。

2、在手机、矿机领域，“中国芯”已占有一席之地

虽然中国的芯片产业整体上还比较落后，但是这并不妨碍我们在一些具体的应用场景中造出自己的芯片。

举两个例子，一个是手机芯片、一个是新兴的区块链技术中的底层——“挖矿”用的计算芯片。

在移动互联网的大潮中，中国企业早早介入了手机芯片的研发之中，在手机这个应用场景中占有了自己的地位。

在区块链技术火爆的今天，矿机专用的芯片基本上已经被中国的产品所垄断。挖矿用的芯片起初只是普通电脑的CPU，后来是GPU、FPGA芯片，再后来中国的创业者通过把其中不必要的部件都减掉，造出来专门用来挖矿的芯片，把算力和能耗发挥到极致，再加上中国强大的基础制造体系，一举垄断了这个新兴的市场。

在传统芯片领域已经被巨头垄断的当今，一些面向专门的应用领域的芯片是中国未来实现弯道超车的重点，除了上面提到的手机芯片、矿机芯片，还有专门用于人工智能计算的AI芯片等等。

3、物联网下的三维“芯片”具有维度碾压上的优势

传统的芯片更多的是在硅片上画二维的电路，而随着物联网技术的兴起，万物互联对传感器技术提出了巨大的需求，一种在硅片上雕出来三维机械结构的新技术“MEMS”（微机电系统）逐渐走入了人们的视野。

MEMS的加速度计

相比于传统的传感器，MEMS传感器具有维度碾压上的优势，利用MEMS技术造的陀螺仪、麦克风、压力计等传感器用在导弹、手机和穿戴设备中，发挥着巨大的作用。

多个环节惊人突破！国产芯片突围倒计时

从美国对华为的制裁以及疫情影响导致全球缺芯，这些致命因素无疑加重了我国集成电路业的发展，我国部分高端芯片和元器件短期内无法实现国产替代，只能大规模依赖进口。

我国倚重进口主要缘于国产芯片与国际水平差距太大，而信号链芯片相较于电源管理芯片的设计更为复杂。我国在政策措施扶持下，中国集成电路新增产线的陆续投产以及快速发展的势头。

我国所需核心芯片主要依赖进口，中国芯片封装企业市场目前的占有率较高，部分在高端芯片器件封装领域有较大突破。集成电路产品在功能稳定的同时，需要更小的体积及更少的外围器件，有分析师预测到2030年集成电路产业将扩大至5倍以上。

半导体芯片作为数字时代的基石。

不仅是是信息技术产业的核心，更是保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，已经成为了全世界的必争赛道。芯片国产化替代已经到了加速的窗口期，这也将给A股的芯片板块带来巨大的投资机遇。

拜登签署了《芯片和科学法案》。美国在“芯片法案”中加入“中国护栏”条款，进一步限制和阻止中国芯片先进制造能力的发展。虽然美国出口管制政策短期对国内产业链有所影响，但中长期来看更加凸显国内半导体核心底层产业链自主可控的重要性。

香港万得通讯社报道，有数据显示，去年我们买了全球80%的芯片，国内依然是芯片最大的市场。中国芯片制造业要想实现突围，攻克“卡脖子”技术势在必行。近两年以来，除核心中企加大攻关、研发力度以外，中科院等顶尖科研机构也已“跑步”进场，宣布将把光刻机等列入其科研清单中。在中企和“国家队”共同发力的情况下，国产芯片多个环节惊人突破！实现芯片国产化的距离越来越近。

3月22日，中国电子 科技 集团有限公司官发方消息，中国电科旗下装备子集团日前已成功实现离子注入机全谱系产品国产化，可为全球芯片制造企业提供离子注入机一站式解决方案。

据悉，中国电科旗下装备子集团突破的产品包括：中束流、大束流、高能、特种应用及第三代半导体等离子注入机，工艺段覆盖至28nm，累计形成了413项核心发明专利。

2021年开始之后，中芯国际接连迎来了几个好消息。3月17日，中心扩建finfet该技术已经成功量产，第二代技术也正在风险是量产之中。所谓的fin fet机其实就是14纳米工艺改变的12纳米工艺，finfet第二代技术都是指n+1以及n+2制成工艺对标的是台积电的7纳米技术。行业人士猜测，如今正在进行风险试产的应该就是七纳米。毕竟七纳米是可以脱离EUV光刻机，进行多次曝光就可以生产制造出来的，而这一点台积电早就已经做了先例。前段时间，中芯国际与荷兰阿斯麦公司签订了一笔价值77亿的订单，其中就包括DUV光刻机，能够经过多次曝光，制造出7纳米芯片。

一旦中芯国际突破了七纳米工艺，就意味着中芯国际实际台积电以及三星之后第三家掌握这项技术的芯片代工企业。

此外，中芯国际拟于深圳扩建产能，生产28纳米及以上集成电路。3月17日，中芯国际公告，公司和深圳政府（透过深圳重投集团）拟以建议出资的方式经由中芯深圳进行项目发展和营运。依照计划，中芯深圳将开展项目的发展和营运，重点生产28纳米及以上的集成电路和提供技术服务，旨在实现最终每月约40000片12吋晶圆的产能，预期将于2022年开始生产。

据清华大学官网消息，2 月 25 日，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组联合国外科研人员发布了一项重大科研成果。该成果基于SSMB（Steady-state microbunching，一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束”）原理，能获得高功率、高重频、窄带宽的相干辐射，波长可覆盖从太赫兹到极紫外（EUV）波段，有望为光子科学研究提供广阔的新机遇。

大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。随着芯片工艺节点的不断缩小，预计对EUV光源功率的要求将不断提升，达到千瓦量级。基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率，并具备向更短波长扩展的潜力，为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。

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