第八十六章 芯片的问题

    黄豪杰已经看过陆河县X射线激光器基地的建设进度。


    从目前情况来看，由于技术相当成熟，工程预计在今年十一月份到十二月份可以竣工。


    然后调整和初步实验两三个月，也就是说铁银常温超导体，预计在明年四月份可以小规模量产。


    一旦拥有常温超导体，银河科技的芯片就必须上马了。


    所以这一次张汝京离职，对于黄豪杰而言是一个机会。


    他需要一个对于芯片行业了如指掌的人，来给银河科技的芯片公司掌舵。


    而张汝京就非常合适，对方对于芯片行业的工厂建设非常拿手，而这正是黄豪杰需要的。


    加上对方人品还可以，黄豪杰决定和对方接触一下，看看是否可以将张汝京拉到银河科技来。


    不过由于超导量子芯片的资料完整度非常低，截止目前不过是8%左右。


    黄豪杰已经决定，先生产超导电子芯片。


    事实上超导量子芯片和电子芯片的工艺大同小异。


    自从20世纪后半叶计算机技术大行其道，人类进入信息时代。


    随着计算机芯片的集成度越来越高，元件越做越小，集成电路技术现在正逼近其极限，而摩尔定律也即将失效，电子芯片的性能已经差不多到极限。


    而且尽管计算机的运行速度与日俱增，但是有一些难题是计算机根本无法解决的，例如大数的因式分解，理论上只要一个数足够大，这个难题够目前最快的计算机忙几亿年的。


    所以新的计算机，就必须提上日程了。


    目前未来计算机的路线上，主要要三条路，分别是：量子计算机、光子计算机、生物计算机。


    量子计算机，也分非常多分支，而超导量子计算机是目前最有前途的，其他还有光量子、离子阱、超导电路、金刚石色心和半导体量子点都是有希望用来做量子比特，也就是量子计算机。


    光子计算机，同样是有非常大的潜力，当然和量子计算机一样，材料是一个大问题，如何设计也是非常麻烦。


    至于生物计算机，这东西又叫DNA计算机或者分子计算机，外国人早就研发过了，运算速度也非同凡响，但是如何读取数据是一个巨大的问题。


    而黄豪杰现在手上拥有常温超导体技术，他当然倾向于超导量子计算机。


    另外那8%量子芯片技术资料，也不是完全用不到。


    他发现其中有一种技术可以用在芯片工艺上面。


    就说一下目前的电子计算机芯片工艺，芯片的制作过程和米粒家所处的水平（因为东岛和大陆现在处于分治状态，所以东岛的芯片技术不等同于东唐）。


    硅，这玩意儿需要氯化了再蒸馏，可以得到纯度很高的硅，切成片就是我们想要的硅片。


    硅的评判指标就是纯度，你想想，如果硅里有一堆杂质，那电子就别想跑顺畅。


    太阳能级高纯硅要求99.9999%，这玩意儿全世界超过一半是东唐产的，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，又称为11N)，几乎全赖进口


    听说苏省的鑫华公司正在研发，计划初步实现年产0.5万吨，而东唐一年进口15万吨。


    高纯硅的传统霸主依然是汉斯Wacker（瓦克化学）和米粒家Hemlock(汉姆洛克，米日合资)，东唐任重而道远。


    接下来是晶圆，硅提纯时需要旋转，成品就是圆柱形的。所以切片后的硅片也是圆的，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”。


    那么以目前人类的技术，怎样才能完成这种操作？用原子操纵术？或许平行时空的黄豪杰可以利用纳米机器人完成完成，至于现在还是想想就好。


    晶圆加工的过程有点繁琐。


    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，可以用非常精准的光线，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。


    在沟槽里掺入磷元素，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，再撒上硼，就有了P型半导体。


    实际过程更加繁琐，大致原理就是这么回事。有点像3D打印，把导线和其他器件一点点一层层装进去。


    那么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？


    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。


    不过东唐军用芯片基本实现了自给自足，因为兔子不计较钱嘛！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，不过对军兔来说，这都不叫事儿。


    毕竟安全第一，花钱总比被人掐脖子强。


    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，尼德兰—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！无论是台基电、三鑫，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！


    太阳国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年预计能产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，其中一台是给华芯国际。


    既然这么重要，咱不能多出点钱吗？


    第一：英特尔有阿斯麦15%的股份，台基电有5%，三鑫有3%，有些时候吧，钱不是万能的。第二，东唐整了个《瓦森纳协定》，敏感技术不能卖，东唐、北高力、波斯、利比雅均是被限制国家。


    有意思的是，2009年上沪微电子的90纳米光刻机研制成功(核心部件进口)，2010年米粒家允许90nm以上设备销售给华国，后来东唐开始攻关65nm光刻机，2015年米粒家允许65nm以上设备销售给东唐，中芯国际才有机会去捡漏一台高端机。


    当然其中原因不言而喻，之所以放开限制，主要是为了打击东唐企业，让东唐企业无法获得利润，从而陷入恶性循环。


    不过咱也不用气馁，咱随便一家房地产公司，销售额轻松秒杀阿斯麦。


    重要性仅次于光刻机的刻蚀机，东唐的状况要好很多，16nm刻蚀机已经量产运行，7-10nm刻蚀机也在路上了，所以米粒家很贴心的解除了对东唐刻蚀机的封锁。


    在晶圆上注入硼磷等元素要用到“离子注入机”，今年国内好像要第一台国产商用机，水平不知道。


    离子注入机70%的市场份额是米粒家应用材料公司的。


    涂感光材料得用“涂胶显影机”，太阳国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，也几乎被太阳国信越、米粒家陶氏等垄断。


    芯片做好后，得从晶圆上切下来，接上导线，装上外壳，顺便还得测试，这就叫封测。


    封测是东岛的天下，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。


    东唐的三大封测巨头，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。


    硅原料、芯片设计、晶圆加工、封测，以及相关的半导体设备，绝大部分领域东唐还是处于“任重而道远”的状态。


    那这种懵逼状态还得持续多久呢？根据“烧钱烧时间”理论，掐指算算，大约是2030年吧！


    东唐内阁印发的《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。


    当前，东唐芯片的总体水平差不多处在刚刚实现零突破的阶段，虽然市场份额微乎其微，但每个领域都在跟进。


    任重而道远啊！