电子元器件最精密的就是芯片。

而国内诸如小米、vivo、OPPO这样的手机厂商，都是靠其它供应商给他们提供芯片，自己没有能力研发。

华为则是从10多年前开始，组建了海思团队来研发芯片，至今还只是做到在低端机上使用。

芯片其实是半导体原件的统称。

往大了说其实就是集成电路板“本板”。一开始进行电流计算的，是一巨型的计算机。

有人用18000只电子管，6000个开关，7000只电阻，10000只电容，50万条线组成了一个超级复杂的电路，诞生了人类第一台计算机。

重达30吨，运算能力5000次/秒，还不及现在手持计算器的十分之一。

说简单也简单，说难也难，芯片，就是把这庞然大物，经过70多年的技术演进，越做越小。

承载的板子小了，是因为材料纯度极大的提升。

电路上的金属线小了，是因为用了光刻的技术。

……

芯片，就是这样简单纯粹，一堆进行0/1计算的电路板，做得越来越小，就是芯片。

唯一衡量芯片好坏的标准也是如此简单，计算能力。为啥Intel、高通的芯片就那么好，海思和联发科的芯片就没那么好。

答案很简单，计算能力没那么强。

芯片核心技术到底是个啥

技术研发有三条铁则：

1、研发就是烧钱烧时间，这是根本；

2、有需求或者认为有需求才会投入研发，这是动机；

3，研发第一步必然是探究已有的同类技术，俗称山寨。

把技术拆一拆，大概就这么几样东西：设计、材料、生产设备，而设备本身也是设计和材料，所以归根结底，技术可以笼统地说成材料加设计。

芯片设计是整个行业的最上游。

而芯片设计，即IC设计，作为集成电路产业链五大环节中的第一环，毫无疑问也是最重要的一环。如果连芯片的设计都无法完成，那么后续的其他环节自然也无法顺利的开展。

全球市场美国独大

芯片设计是将系统、逻辑和性能的设想转化为物理实现的过程，也是整个产业链中技术含量和利润率都相对比较高的环节。

目前市面上的芯片设计公司可以分为两类，即有自己生产工厂的，和没有自己生产工厂的。

在传统的芯片设计环节中，

美国的企业占据了全球一半以上市场，

中国台湾的芯片设计可以排在第二，

而中国大陆在经过了数年的集中发展之后，目前可以排在第三。

尽管排在第三，但是也仅占10%左右的市场，而且主要集中在技术相对比较简单的细分芯片中，和美国的差距仍然是巨大的。

目前全球前十的IC设计企业中，只有华为海思是中国大陆的企业。

像高通、博通、英伟达和英特尔等企业的核心产品，即电脑、手机的CPU和存储器等芯片，主要属于通用芯片分类，而这一类芯片的技术含量最高，也是目前我们国产化最难，进度最慢的细分市场。

国产芯片更多的集中在专用芯片领域，包括了消费电子、人工智能的芯片。

没钱=没有入场的资格

中国芯片公司的研发费用实在是太低了，这个行业就是一个资本密集型的行业，研发支出就好比入场券。

从每年研发费用看（预估）：

• 英特尔公司 超过 800亿元人民币，
• 台积电 超过 140亿元人民币，
• 高通公司 超过320亿元人民币，
• 博通公司 超过190亿元人民币，
• 美光科技 超过124亿元人民币，
• 联发科 超过100亿元人民币，
• 英伟达公司 超过 90亿元人民币，

国内芯片营业收入最高的10家公司研发费用（预估）：

• 华为海思 研发费用是56亿左右。
• 比特大陆 预计全年研发费用是12亿左右。
• 紫光展锐 研发费用是15亿左右。
• 中兴微电子 研发费用是9亿左右。
• 韦尔股份 研发费用8.4亿
• 紫光国微 研发费用5.0亿
• 汇顶科技 研发费用5.9亿
• 士兰微 研发费用2.7亿
• 兆易创新 研发费用1.6亿

集成电路大基金

大基金累计已投出1188亿元，二期“保底1500亿元”。

这里先讲一下集成电路大基金投资的方式：大基金主要是通过参股、定增的方式撒钱的，大基金给上市公司投一笔钱，占有一定比例股权，然后企业拿着这笔钱开展新业务和新的研发项目。

大基金主要投了中芯国际、三安光电、汇顶科技、兆易创新、长电科技、北斗星通、北方华创股份、长川科技、国科微电子、通富微电等企业。

芯片制造与中国技术

为了把30吨的运算电路缩小，工程师们把能扔东西全扔了，直接在硅片上制作PN结和电路。下面从硅片出发，说说芯片的逆袭之路。

第一：硅

硅的主要评判指标是纯度，你想想，如果硅原子之间有一堆杂质，那电子就别想在满轨道和空轨道之间跑顺畅。

无论啥东西，纯度越高制造难度越大。

用于太阳能发电的高纯硅要求99.9999%，这玩意儿全世界超过一半是中国产的，早被玩成了白菜价。芯片用的电子级高纯硅要求99.999999999%(别数了，11个9)，几乎全赖进口。

直到2018年江苏的鑫华公司才实现量产，只是目前产量少的可怜，还不及进口的一个零头。

难得的是，鑫华的高纯硅出口到了半导体强国韩国，品质应该不错。

不过，30%的制造设备还得进口……

电子级高纯硅的传统霸主依然是德国Wacker和美国Hemlock(美日合资)，中国任重而道远。

第二：晶圆

把这圆柱切片后得到的硅片也是圆的，因此就叫“晶圆”。

切好之后，就要在晶圆上把成千上万的电路装起来的，干这活的就叫“晶圆厂”。

晶圆加工的过程相当繁琐；

首先在晶圆上涂一层感光材料，这材料见光就融化，那光从哪里来？

光刻机，可以用非常精细的光线，在感光材料上刻出图案，让底下的晶圆裸露出来。

然后，用等离子体这类东西冲刷，裸露的晶圆就会被刻出很多沟槽，这套设备就叫刻蚀机。

再用离子注入机在沟槽里掺入磷元素，加热退火处理，就得到了一堆N型半导体。

完成之后，清洗干净，重新涂上感光材料，用光刻机刻图，用刻蚀机刻沟槽，用离子注入机撒上硼，就有了P型半导体。

整个过程有点像3D打印，把器件一点点一层层装进去。

华为麒麟1020芯片曝光，全球5nm最新工艺，将由台积电代工？

春节过后，国内的众多厂商都发布了自家的新旗舰手机。无一例外，这些旗舰手机用得都是高通骁龙865最新处理器，这款处理器自然也成为了2020年主流旗舰手机的标配！ 而近日，华为最新的处理器麒麟1020曝光，华为麒麟1020将采用ARM Cortex-A78架构。得益于5nm工

一块晶圆可以做多个芯片。

芯片放大了看就是成堆成堆的电路。

提个问题：为啥不把芯片做的更大一点呢？这样不就可以安装更多电路了吗？性能不就赶上外国了嘛？

这个问题很有意思，答案出奇简单：钱！

一块300mm直径的晶圆，16nm工艺可以做出100块芯片，10nm工艺可以做出210块芯片，于是价格就便宜了一半，在市场上就能死死摁住竞争对手，赚了钱又可以做更多研发，差距就这么拉开了。

中国军用芯片基本实现了自给自足，因为军用不计较钱嘛！可以把芯片做的大大的。另外，越大的硅片遇到杂质的概率越大，所以芯片越大良品率越低。总的来说，大芯片的成本远远高于小芯片，不过对军方来说，这都不叫事儿。

第三：架构

用70亿个晶体管在指甲盖大小的地方组成电路，想想就头皮发麻！一个路口红绿灯设置不合理，就可能导致大片堵车。

所以芯片的设计异常重要，重要到了和材料技术相提并论的地步。

七十年代，英特尔率先想出了一个好办法：X86架构。

随后英国ARM公司提出了2个轮子的汽车方案：ARM架构。

进入21世纪，智能手机横空出世，芯片的能耗和体积一下成了关注点，于是ARM架构一飞中天，几乎垄断了手机芯片。

最近有新闻说，中国和ARM要成立中方控股的合资公司，ARM欲借此重回芯片制造商的角色，中方当然走的还是市场换技术的路子。

有了基本架构，后面的设计依然是漫漫长征路，所以还得要有好工具，简称EDA软件。

Synopsys，Cadence，Mentor，三巨头几乎垄断了全球EDA市场，一水儿的美国公司。

直到最近，熬了三十年的华大九天终于露头了，这家中国电子信息产业集团的二级公司，连续多年以50%的年增长率狂追，算是站稳了脚跟。

第四：设计制造

但凡要处理信息，基本都有芯片，包括通信芯片、服务器芯片、手机芯片、电脑芯片等等。

早期的芯片复杂程度不算夸张，所以设计制造可以在同一家公司完成。

最有名的：美国英特尔、韩国三星、日本东芝、意大利法国的意法半导体；

中国大陆的华润微电子、士兰微；

中国台湾的旺宏电子等。

后来随着芯片越来越复杂，设计与制造就分开了，有些公司只设计，成了纯粹的芯片设计公司。

如，美国的高通、博通、AMD，中国台湾的联发科，大陆的华为海思、展讯等。

大名鼎鼎的高通就不多说了，世界上一半手机装的是高通芯片，AMD和英特尔基本把电脑芯片包场了。电脑和手机是芯片市场的两块大蛋糕，全是美国公司，世界霸主真不是吹的。

台湾联发科走的中低端路线，手机芯片的市场份额排第三，很多国产手机都用，比如小米、OPPO、魅族。

华为海思是最争气的，手机处理器芯片麒麟，市场份额随着华为手机的增长排进了前五。

最近华为又推出了服务器芯片鲲鹏920，5G基站芯片天罡，5G基带芯片巴龙5000，性能都是世界顶级的，隐隐看到了在芯片设计领域崛起的势头。

在大陆的芯片设计公司，台湾顶住了小半边天，另大半边天原本是塌着的，现在华为算是撑住了。

还有一类只制造、不设计的晶圆代工厂，这必须得先说台湾最大的企业：台积电。正是台积电的出现，才把芯片的设计和制造分开了。

2017年台积电包下了全世界晶圆代工业务的56%，规模和技术均列全球第一，市值甚至超过了英特尔，成为全球第一半导体企业。

晶圆代工厂又是台湾老大哥的天下，除了台积电这个巨无霸，台湾还有联华电子、力晶半导体等等，连美国韩国都得靠边站。

大陆最大的代工厂是中芯国际，还有上海华力微电子也还不错，但技术和规模都远不及台湾。

不过受制于台湾诡谲的社会现状，台积电开始布局大陆，落户南京。这几年台资、外企疯狂在大陆建晶圆代工厂，这架势和当年合资汽车有的一拼。

如果大陆能整合台湾的半导体产业，并利用灵活的政策和庞大的市场促进其进一步升级，中国追赶外国的步伐至少轻松一半。

第五：核心设备

芯片良品率取决于晶圆厂整体水平，但加工精度完全取决于核心设备，就是前面提到的“光刻机”。

光刻机，荷兰阿斯麦公司(ASML)横扫天下！不好意思，产量还不高，你们慢慢等着吧！无论是台积电、三星，还是英特尔，谁先买到阿斯麦的光刻机，谁就能率先具备7nm工艺。没办法，就是这么强大！

日本的尼康和佳能也做光刻机，但技术远不如阿斯麦，这几年被阿斯麦打得找不到北，只能在低端市场抢份额。

阿斯麦是全球唯一的高端光刻机生产商，每台售价至少1亿美金，

2017年只生产了12台，

2018年24台，

这些都已经被台积电三星英特尔抢完了，

2019年预测有40台，其中一台是给咱们的中芯国际，不过最近听说莫名其妙被烧了，得延期交货。

相比于光刻机，中国的刻蚀机要好很多，16nm刻蚀机已经量产运行，7-10nm刻蚀机也在路上了。

不过离子注入机又寒碜了，2017年8月终于有了第一台国产商用机，水平先不提了，离子注入机70%的市场份额是美国应用材料公司的。

涂感光材料得用“涂胶显影机”，日本东京电子公司拿走了90%的市场份额。

即便是光刻胶这些辅助材料，也几乎被日本信越、美国陶氏等垄断。

第六：封测

封测又又又是中国台湾的天下，排名世界第一的日月光，后面还跟着一堆实力不俗的小弟：矽品、力成、南茂、欣邦、京元电子。

大陆的三大封测巨头，长电科技、华天科技、通富微电，混的都还不错，毕竟只是芯片产业的末端，技术含量不高。

中国芯

国务院印发的《集成电路产业发展纲要》明确提出，2030年集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，产业实现跨越式发展。

从研发的过程来看，需求不缺，资金不缺，只要烧足了时间，没理由烧不出芯片。

当前，中国芯片的总体水平差不多处在刚刚实现零突破的阶段，虽然市场份额不多，但每个领域都参了一脚，而且势头不错，前景还是可期待的。