中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
▎◈中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
中国科学院是中国自然科学最高学术机构,成立于1949年11月,是中国自然科学与高技术研发中心;中国科学院拥有11个分院、100多家科研院所;中国科学院拥有国家级重点实验室130多个、拥有野外观测研究站70多个;中国科学院拥有正式职工7万多人,在校研究生8万多人。虽然说中国芯片很少提到中国科学院,但是中国科学院在芯片制造领域的丰硕成果是众所皆知的,中国科学院在芯片领域的领军作用是不可磨灭的!
中国科学院是研究基础科学的,那么他们对芯片技术有研究吗?在芯片领域能够起到领军作用吗?
l中国科学院研发成功极紫外光学镜头)
中国科学院是研究所有门类的基础科学,在芯片领域也是硕果累累,只不过他们的科研成果主要是理论技术方面的,要想将理论技术成果转化为实用技术,要走一条很长的商品化转换之路,一般是科学院将研究成果转交给商业化公司去运作,从理论到实践完全看商业化公司运营能力,运营能力强的商业公司很容易就能将理论技术转化为实用技木!运营能力弱的公司理论转化实用就慢长得多!甚至有些理论很长时间也转化不成实际应用。比如爱因斯坦研究认为,只要给他撬棍,他能够将地球撬起来!百多年过去,全世界许多科学大咖都认同爱因斯坦的这个理论,但直到今天也没有人实现!这也意味着理论与实践还是巨大鸿沟的,想要跨越这个鸿沟还是需要付出不少努力和代价的!
中国科学院在芯片领域研究广泛,成果众多,在世界上也是首族一指的,主要问题是理论转化为实际应用中效率的问题。
(中国科学院EUⅤ光源,双工件台突破)
中国在芯片制造领域已经是全世界最先进了。世界上最先进的芯片制造企业台积电是中国台湾省的企业,第二名中芯国际是中国上海市的企业,只是由于受到外国卡脖子,制约了中芯国际的发展。我们在芯片制造领域最大的短板就是光刻机。中国科学院为了解决芯片领域受制于人卡脖子的问题,在2020年9月16日正式成立光刻机科研小组,立争在短时间内取得重大突破,为中国芯片领域添砖加瓦,彻底摆脱卡脖子的问题,为中国经济建没作出巨大贡献!到目前为止,中国科学学院带头研发的DUV光刻机已经是很先进的了;EUV光刻机的各子系统也取得了丰硕成果,相信在很短的时间内就能制造成功,到时卡中国脖子的芯片制造将一骑绝尘,那些不许中国购买的菏兰EUV光刻机将会失去中国市场,留在家里当玩具自己欣赏吧!
▎✳中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
你说的这个国家级的科学院,在科学中的定位,是研究基础科学,他们的成果需要转交给实用技术专长的商业公司来进行商品化。全世界大概都是走的这个技术开发路子,其中美国走的最好。最典型的例子就是EUV光刻机,就是美国的国家级科研机构研究出了成功,然后转让给了荷兰ASML,再经过商业化就变成了现在的EUV光刻机。
国家级的科学院,经费来自国家,国家的资金则是所有纳税人的付出,理论上全中国的纳税人都拥有这些科学院研究出来的成果。因此,很显然,科学院自己去直接商业化成果,就涉及到产生的利润是属于国家还是科学院本身的问题了。因此,将成果有偿作价转让给商业化公司是一个最好的解决方法。由商业公司自筹资金进行商业化研究,这时产生的利润就没有所有权问题了。
目前中国芯片领域内的问题就是“商业化”的问题。国家科学机构已经将基础研究完成,但找不到足够水平的商业公司来承担“商业化”工作,或者商业公司技术水平的问题,无法快速将成果“商品化”。这不是国家科研机构能解决的事情。
现在EUV光刻机就不说了。DUV光刻机的所有子系统的原理性研究,都分别由国内的国家研究机构完成,并将成果也转让给了商业公司。现在DUV光刻机所有的问题,都是商业化问题,而不是原理性问题。这不就是说明了,国家研究部门已经完成了任务,掉链子的部分是商业公司。
这也不能指责商业公司。商业公司都是无利不起早的商业机构,目的是赚钱,而不是做出不挣钱的光刻机。因此,作为自负盈亏的商业公司,不仅仅是要研究出光刻机,更重要的是研究出能赚钱的光刻机。但芯片制造设备市场就那么一点大,投入巨资研发,很可能无法获得预期的回报。所以,商业公司在研发光刻机时不积极,就很正常了。
所以,如果一切都按照市场来办事,大概芯片的问题就更容易解决了。但很显然,总有人认为“最不能相信的就是市场”,所以,芯片就变成了现在这个局面了。
▎◉中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
中科院下设12个分院,115个研究单位,3所大学(中国科学院大学、中国科学技术大学,与上海市共建上海科技大学)、130多个国家级重点实验室和工程中心,此外中科院控股企业多达237家。
中国科学院是中国自然科学最高学术机构,在国家重大科技任务中发挥了关键和中坚作用。
中国科学院涉及芯片的机构
中科院下设机构涉及多个学科,其中涉及计算机、芯片领域的有计算技术研究所、微电子研究所等研究单位。
中科院计算所被誉为“中国计算机事业的摇篮”,我们熟知的寒武纪、联想、中科曙光、科大讯飞等均是由计算所孕育而来。
中科院旗下部分控制企业 数据来源:企查查,零壹智库
中国科学院的芯片成果
2001年8月的一个清晨,当龙芯第一代产品龙芯1号成功启动操作系统时,龙芯CPU首席科学家胡伟武和团队在中科院计算所实验室大声欢呼。
2002年8月,我国首款通用CPU龙芯1号流片,正式宣告终结了中国计算机产业“无芯”的历史。
2016年10月,龙芯第三代处理器3A3000研制成功,龙芯距离掌握信息产业核心技术更近了一步。
龙芯3号
中国科学院大学录取通知书嵌入龙芯
中国科学院大学李树深校长给2019级本科新生的信中嵌入了一枚“龙芯三号”实物芯片。
2022年7月19日新一代龙芯3号系列处理器配套桥片龙芯7A2000正式发布。其高速I/O接口达到市场主流水平,并内置自研GPU核心,可形成独显方案,极大降低系统成本,提升新一代龙芯3号CPU在桌面与服务器的整体性能表现。
除了龙芯系列芯片,近些年孵化出的芯片企业在各个方向都有突破,还有例如寒武纪“独角兽”之称的AI芯片、中科晶上的5G通信基带芯片、中科物栖的物联网芯片、中科驭数的DPU芯片等。
中科院与华为联手
中国信创正进入黄金期,目前国内的“四巨头”:中国电子、中国电科、华为和中科院。
中科院的科研机构更多的是在基础研究方面做出贡献,而在市场应用方面,除了下属的芯片公司之外,还与华为等企业进行紧密合作。
举例:2022年华为与中科院联手,发力DRAM内存市场,将推出3D DRAM芯片技术,与传统的DRAM技术相比,3D DRAM芯片技术可以减少器件面积,并支持多层重叠。
图自:麒麟公众号
“补芯之路”困难重重,曙光已现
阿里云智联网科学家、芯片策略组长丁险峰博士看来,中国芯片研发的现状是散而小。
半导体芯片是一个需要高投入、规模效应的产业,投资周期长、风险大。中国在芯片领域起步太晚,差距明显。
“孟晚舟事件”之后,面对欧美在芯片领域的全面封锁,中国的芯片产业“知耻后勇”。
2022年全球收入增长最快的20家芯片公司,有19家来自中国。而去年同期这个数字只有8家。前三甲国芯科技涨幅高达338%、寒武纪涨幅144%、创耀科技达136%,均超过100%。
星星之火已呈燎原之势。
中国芯片目标是在2025年实现自给率70%,所以,让子弹再飞一会。
▎≜中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
谈起到中国的芯片,很多网友会提到华为、中芯科技,以及到中科院似乎科院在芯片领域并没有起到什么领军的作用。我想说这有些以偏概全了,毕竟我们的中国科学院的研究早已经深入到许多尖端的科研项目之中,我们的量子领域能够保持世界领先地位,中国的天眼能够建成启用,暗物质粒子探测卫星的升空,北斗导航组网的成功,海探测技术的世界第一梯队,石墨烯研究领域的世界领先,都离不开中科医院的研究。
毕竟中国科学院从早期的863计划项目中,就已经涵盖了超大规模计算机集成电路等重大科研项目,谈及到芯片,其实中国科学院研发出来的龙芯,早已经涵盖了我国许多重要的领域,比如说我国的北斗卫星,还有国产的高端数控机床,这些产品都使用的是中科院一手孵化出来的“龙芯“系列芯片,目前我国的龙芯已经发展为了龙芯1号,龙芯2号,龙芯3号三大系列,满足了多个领域的应用需求。
按目前我国的芯片,之所以被人卡脖子更多的事项没有高端的EUV光刻机这样的设备应用,要知道中国科学院毕竟是从事研究的机构,即便是领先的科研成果也需要很好的进行商业化,才能够转化为实际的产品,毕竟我们在商业化的过程中,还有一段的路要走。因为即便像荷兰ASML的光刻机,也是集合了欧美许多科研机构的成果成功的商业化的优秀公司,他们的优秀产品集合在一起才造就了如今高端的EUV光刻机。
我想目前我国的中科院何时才能够在芯片领域取得更大的突破,更多的中国科学院应该是放在研究和培养人才的问题上面,毕竟科学技术的研发不是说投入资金量大就一定能够出成果的,还必须有大量的人才和时间才能够实现。
▎ℴ中国芯片很少提到中国科学院,中科院能为芯片科技起到领军作用吗?
根据2020年7月《Nature》自然杂志指数公布的2019年科研机构排名,中国科学院在全球机构综合排名中位居榜首。
我们知道,中国这个芯片制造工艺一直是卡脖子的工艺,目前我国最成熟的芯片工艺大概只有80纳米。
这个80纳米是指全国产设备制造的光刻机。
2020年底,上海微电子交付了28纳米的光刻机,这个光刻机里面还有一部分要采购国外的零件。
现在成熟的芯片工艺国际上是7纳米,在尺度上和80纳米相差了10倍,所以会导致芯片的面积差100倍。
当然80纳米的工艺来生产手机的芯片也是可以的,但是耗电量会增加100倍。
因此,芯片也是中国相当多工业领域的切肤之痛。
当然从军事上来说,80纳米和28纳米都是够用的。
在手机生产领域,用80纳米肯定没有办法和7纳米竞争。如果用80纳米生产出来的手机芯片做成手机,必须要配上40万毫安时的大电池,再加上水冷器件,这个东西简直就不能叫手机。
这里面最重要的差别,还不是功能上的差别,而是价格、成本以及市场接受度上的差别,在这个领域中国科学院是无能为力的。
中国科学院的科学家,解决的是正不正确、能不能实现的问题。
当然,如果让中科院来制造七纳米的芯片,肯定能造的出来,但是只能一个一个的造,像这样的芯片是没有办法进入民用流通领域的。
因为,我们需要解决的芯片问题,卡在大批量低成本上。
光刻机的原理、工艺以及所有的零部件的组成,图纸都是公开的。这里面有成千上万个零件,每一个零件都必须做到最优,才能做到和阿斯麦ASML竞争的程度。
我们国家搞原子弹、氢弹,这个跟国外是没有差距的。
因为这种军工产品它可以一个一个的造。尤其是像原子弹、氢弹这种大杀器,可以不惜成本的去制造它。造了就不是卖的,是拿来毁灭的,这个方面中国科学院可以起到中流砥柱的作用。
要把一个产品做到民用市场的普及,需要非常成熟的管理和运营团队。
光刻机之痛,反映的是中国工业化时间仍然太短。
工业革命虽然名义上是从瓦特发明蒸汽机作为标志性开始的,但是实际上是始于英国纺织业的大规模工业化。
这一句话的背后,是横跨100年的,下面这一长串历史事件。
1733年John Kay发明了飞梭,使织工能够更快地织造。
1764年James Hargreaves 发明了纺纱珍妮机。发明者把原来的横至纺锤变成竖置纺锤,这样就用一个纺轮,可以带动很多个纺锤。
1764年Richard Arkwright 发明了水架,是第一台动力纺织机。
1773年第一批全棉纺织品在工厂生产。
1779 年 Crompton 发明了纺梭 ,可以更好地控制编织过程。
1787年棉制品产量自 1770 年以来增长了 10 倍。
1790年Arkwright 在英国诺丁汉建造了第一家蒸汽动力纺织厂。
1792年Eli Whitney 发明了轧棉机,一种自动将棉籽与短绒棉纤维分离的机器。
1804 年 Joseph Marie Jacquard 发明了编织复杂图案的提花织机。Jacquard 发明了一种通过记录一串卡片上的孔图案来自动控制丝织机上经线和纬线的方法。
1856 年 William Perkin 发明了第一种合成染料。
这只是人类工业文明进步中的一个小小的片段,但是为这个过程推波助澜的,却是很多的企业家、发明家。
中国企业和国外企业的差距,在于工艺水平的差距,在于技术积累的差距,这种差距是没有办法通过人大脑中的灵光一显来弥补的,只能通过时间来磨平。
再厉害的科学家也没有办法跨越这个过程。
能够跨越这个过程的,只能是无数最优秀的企业家、管理者、发明家。
但是前提是企业的存在时间要比较长,有比较好的经营效益,避免短期的逐利行为。
这需要能够培养企业长期有效成长的土壤。
所以,中国光刻机之痛背后的因素是历史因素,也不是完全能够通过超额资金的投入能够弥补的。
资本主义世界当然有资本主义世界的优势,在自由竞争的市场环境中,经过无数次淘汰以后留下来的企业肯定都是最优秀和生命力最顽强的。
中国要用自己国内的优势去跨越这个差距有相当难度。
即使国家进行大规模的投入,也不可能说对着一堆钱大叫一声就会出来产品。需要无数个懂经营善管理的企业家,这些人也不可能在地里浇上水就能长出来。
ASML一台光刻机,有10万个零件,5000家供应商遍布全球。培养5000家百年企业,不是一朝一夕的事情。
如果超成本的少量制造当然是可以的,但是市场应用做到商业级别。达到和阿斯麦ASML竞争的地步,相当一个时期是不可能的。
造原子弹和造光刻机都很难,但是这是两种不同的难。造原子弹是在深度探索并且操纵物质世界,只要少数优秀科学家就可以做到。
在光刻机这个事情上,中国并不是在对抗ASML一家公司,而是在对抗整个资本主义世界200年的工业积累。
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