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中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?

2020-10-14 12:33阅读(79)

中国的军用芯片和光刻机处于世界什么水平?:我国的中芯国际,由于采用了荷兰ASML的光刻机,是不能代工国内自主可控芯片、军用芯片的,这也是中芯国际购买荷兰ASM

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    我国的中芯国际,由于采用了荷兰ASML的光刻机,是不能代工国内自主可控芯片、军用芯片的,这也是中芯国际购买荷兰ASML光刻机的保留条款。那么我国的军用芯片和光刻机处于什么水平呢?



    军用芯片的特殊性

    我国每年的芯片进口额高达2000亿美元,然而核心的军用芯片基本自给自足,并没有使用含有“美国技术”的光刻机生产,大部分军用芯片仍然采用了65nm、90nm,甚至130nm以下的工艺。


    军用芯片对性能要求不高,对稳定性、可靠性以及各种复杂地磁环境下的抗干扰能力。拿工作温度来说,商用CPU约为0~70度,而军用CPU则为-55~125度,航天用的芯片工作温度范围更大。制造工艺上,商用的手机处理器、电脑CPU采用了14nm、7nm制程工艺,而美国的很多军用芯片依旧采用了65nm制程工艺,先进的制程工艺抗电磁干扰的性能会变差。


    因此,国内自主设计的CPU、GPU等芯片,虽然在民用市场上缺乏竞争力,然而在军用芯片上广泛使用,比如我国的北斗卫星大量采用了龙芯处理器。




    我国的光刻机

    我国生产光刻机的企业是上海微电子,成立与2002年,主要集中于低端光刻机市场。我国光刻机技术起步晚,同时遭到了西方国家的技术封锁,因此,目前造出来的光刻机主要集中于90nm及其以下的芯片工艺制造。根据最新的消息,上海电子已经突破了28nm制程工艺,将会推动国产光刻机向前迈进一大步。


    世界上最先进的光刻机是荷兰ASML的EUV光刻机,可以生产5nm制程工艺的芯片。上海微电子量产90nm制程工艺光刻机,技术上相差85nm,而时间上可能有15年以上的差距。





    总之,我国生产的光刻机,可以满足国内军用芯片、自主可控芯片的代工需求,毕竟军用芯片并不需要14nm以上的先进制程工艺。

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中国军用芯片产业很早就开始受到美国的禁运条款。包括欧洲也是禁运。

所以中国军用芯片,很早就开始了自主化的发展。中国在军用芯片上面的高强度投入,已经有20年多年了。

由于军用芯片有单独的体系,所以在民用市场并没有沾光太多。

军用芯片主要应用链,基本上都是国内行业的零头企业


(图片来自:长城证券)

国产CPU 在国防领域已广泛使用。国内自主研发的龙芯系列CPU 已经广泛的应用在航天、车载导航、交换机、军用电脑等领域。国产陆军和海军装备上的北斗导航一体化终端设备使用的是“龙芯1B”嵌入式CPU。



除了军用电脑使用龙芯CPU,指挥员的指挥机、单兵使用的终端机以及保密通信专用机均使用“龙芯”CPU。景嘉微的GPU取代进口芯片被军方采购。2014年景嘉微成功研发的 JM5400打破国外长期垄断GPU市场的局面,成功取代M9、M54、IMX6等进口芯片运用于军用显示器上。2018年最新研制GPUJM7200流片成功,目前已获得中电科下属单位的订单。国产DSP已经运用在军用雷达上。国产主流DSP有中电科38所的“魂芯”和中电科 14所的“华睿”。中电科38所研制的DSP“魂芯一号”已经成功运用在我国空警500预警机上。而2018年,“魂芯二号”和“华睿2号”均已流片,性能已经处于业界同类产品前列,有望应用于雷达、通信、工业机器人等领域。



光刻机方面,军用芯片是有专门的企业在研发光刻机的。目前实现了28nm制程


北方华创是半导体设备领域的“国家队”,是国家02重大科技专项承担单位,受到国家集成电路产业投资基金的大力支持。公司通过承担重大专项多项课题的科研任务,先后完成了12吋集成电路制造设备90-28nm等多个关键制程的攻关工作,目前所承担的02专项在研课题14nm制程设备也已交付至客户端进行工艺验证。据公司公告,公司已将产品陆续推向了高端集成电路装备市场。所开发的用于12吋晶圆制造的刻蚀机、PVD、CVD、立式氧化炉、扩散炉、清洗机和气体质量流量控制器等设备产品已成功实现了产业化。其中28nm及以上技术代制程设备已批量进入了国内主流集成电路生产线量产,部分产品更成为了国内龙头芯片厂商的量产线Baseline机台;各类8英寸集成电路设备也全面进驻国内主流代工厂和IDM企业。公司在集成电路装备领域所取得的研发与产业化成果,在国家芯片国产化战略中发挥了核心骨干的带头作用。(信息来自:方正证券)


国内军工企业,在各类品牌领域的应用,很早就可以独立自主生产了。并且,本身军工领域的芯片,同民用领域就有很大的区别。所有制程上面,并没有强调当下的7nm,5nm制程工艺。

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网上吹中国军用芯片的有很多,因为涉及军工,不好阐述太多,但中国的军用芯片,其基本能做到自给自足。处于世界上游吧!但要说特别先进,这不好说吧!

一、军工新片的各方面并不一定超过民用芯片!

其实,有一个普遍的误解是,军工芯片的各方面一定超过民用的芯片,尤其是在计算和性能上。这其实没有必然关系!

军用芯片其实对性能的要求并不高,但对稳定性、可靠性及各种复杂地磁环境下的抗干扰能力有着非常高的要求。就拿工作温度来说,商用CPU约为0℃~70℃,而军用CPU则为-55℃~125℃,航天用芯片的工作温度范围则更大!

正因为如此,国内自主设计的CPU、GPU等芯片虽然在民用市场缺乏竞争力,但在军品市场上却大放光彩。

二、军工芯片可以不计成本,民用芯片The,首要考虑的就是成本,所以即便军工芯片厉害,也未必能民用

军工企业生产芯片主要目标是功能和稳定性,次要目标是成本。军用芯片可以不计成本,要的是实现功能为首要目标。这也是为什么很多军工产品都特别贵,因为都是不惜成本代价造出来的!

而民用芯片则恰恰相反,华为的手机芯片不仅要考虑功能、稳定,还有成本、体积等等,更多的是多重目标的平衡。手机芯片军工企业可能也生产不出来,其他芯片对制程要求没有那么高,不一定非要用7nm,可以考虑中芯国际。

所以说,民用芯片和军用芯片还是有不小的差异的,甚至在发展方向上取舍也不同。当然,我国整体上在芯片方面肯定是有所欠缺的,不然转化民用也不会这么困难!



三、没必要拉军工企业下水

大家关注到军工芯片,是因为我国在民用芯片上受到了美国很大的牵制,每年都会在购买芯片上花费大量经济!这是因为技术落后所导致的。很多人认为军事都应该领先于民用,所以就寄希望于中国的军工,能出来帮华为解决问题。

其实,军事和民用的发展方向上,还是有一定的差异的。军事的技术要转为民用,往往需要很长时间的转换,还需要政府的引导!我相信体制内自有高人,肯定已经在着手相关方面的研究!

但是,在这个节骨眼上,真的没必要拉军工企业下水,术业有专攻。军工企业能做好军事方面的支持,就是好样的!

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其实我们不是造不出芯片,只是无法量产而已,很多人不知道,我们的计算机速度是世界第一

我们有一台世界上运算速度最快的计算机,叫神威太湖之光。

神威·太湖之光由40个运算机柜和8个网络机柜组成,其中,两侧各20个计算机柜和存储机柜、中间布置单列网络系统机柜,整个机房占地面积约605平方米。

照片中就是神威·太湖之光的机房,蓝色的光芒,看上去非常神秘。

目前,神威·太湖之光主要应用于海洋科学、新药创制、先进制造、新材料、天气气候、航空航天等领域,并取得了一项项重要的研究成果。

在过去的两三年,神威·太湖之光创造了一项项世界第一,不仅在国内享有很高的声誉,在国际上也是声名显赫。

我们连最厉害的计算机都能造出来,为什么一个小小的芯片就难倒我们了呢?其实这就涉及到一个量产问题。

就比如上面的太湖之光,我们既然能造出一台,为什么不多造几台,这样我们的就可以多放到几个地方,对我们的科研更有帮助。

这就是我前面说的量产问题,制造一台这样的超级计算机就花费了上百亿元,多做几台,那这个成本就太高了。

芯片也是一个道理,我们的确是能做出不差于台积电的CPU,但我们却不能量产,目前市面上的手机cpu才十几美元一个,而我们自己制造,成本也许要几百美元。

做出来了首先消费者不买单,又销售不出去,总不能让国家补贴吧,补贴这些钱,还不如用来研究能够量产CPU的光刻机。

所以我们不差技术,只差能量产的设备,设备要自己研发,光靠钱还不够,需要的是时间

就好像要生产一个精度为0.1的刻刀,那么就需要这个设备有0.01的精度。这其实是个伪命题。

那你生产0.01精度的刻刀又从哪里来?

这就需要时间,比如你的刻刀只能生产0.1精度的设备,那么你就必须要在生产过程中找到一个优良产品,比如你生产了100个0.1的刻刀,有一个是0.09精度。

那么你就用这个0.09精度的刻刀继续生产,在他生产的优良产品中寻找0.08,如此循环下去直到生产出0.01的刻刀。

这个过程需要大量的金钱和时间,而我们现在最缺的就是时间!

也许几年后我们能赶上世界的先进水平,但你在追赶,别人也在奔跑,你只有花更多的钱和时间,才能和别人齐头并进。

所以请给中国一点时间,几年后我们也一样能生产出能量产芯片的光刻机!

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中国军用芯片处于世界什么水平

我们要知道军用芯片是由哪家公司所提供的,而军用设备的厂家多是双流水配置,也就是同样一套军用系统大多数是由两种具有保密资质的厂家所提供,而且涉及到和设备连接的接口协议都一样,这样当一家企业因为各种原因断供,另一家就可以补充的上。

早前,总装备部要求采购军用装备的时候,国产化必须要达到70%,军用设备中很多都包含有国外的进口部件,但是这些年逐步在替换,\"去进口件,全部国产化\",一直在进行。尤其是设备中需要用到的核心的芯片,必须需要有一级保密资质的厂商才可以进行竞标。

而军用设备上例如陆军用的手持设备,背负设备,车载设备,空军海军用的机载设备,他们当中,有众多的设备都包含有处理器芯片,对比于民用的5nm芯片制程,国家军用的芯片还没有达到这么小的制程,这是由于还没有那么小型化的设备,就连依靠烽火2代卫星的天通一号手持军用电话,个头依旧很大,而且只能打电话,发短信,定位等功能,并不具备像现在的民用手机那些多而繁杂的功能,主要还是可靠性强,稳定性高,还有军用所使用的三防电脑,处理器芯片更是十分重要。

所以在军用芯片方面,不像是民用的,追求多种花里胡哨的技术,他们更追求的性能稳定可靠,极端天气的考验,多种复杂电磁干扰的抗性滤波等因素。 美国军用芯片的两大重量级企业TI和ADI,并不像台积电,三星,英特尔等可以提供更小制程的芯片,TI和ADI所提供的芯片大多都是几十纳米级的,也就是需要更大的线宽,这样才能承载更大的电流,所以小的制程也更不适合军用。

对于部队的军事装备,要求的就是稳定性,抗极端环境,其中,在设备中,印制板的集成电路中,CPU,DSP,FPGA,IC等,例如电科集团的13所,14所,29所,55所在FPGA,CPU等领域可处于世界前列,中航的704所,771所,772所,更可以达到航天级别的生产和封装技术,通过国际考察团来中航集团一些相关的企业考察,得出的结论是和美国芯片强国比较,和他们最先进的芯片只有一到二年的差距,而且中国的邻国俄罗斯在这几年也是一直部分采购中国的军用芯片。

国产光刻机在世界上是什么水平

光刻机是制造芯片的最核心设备 说到制造芯片所用到的光刻机,制造28nm以上制程的时候,日本的佳能和尼康都可以做的出来。

但是现在10nm以下,就只有荷兰的阿斯麦公司AMSL可以生产出来,它的零部件超过五万个,而且绝大多数都是由国外进口,据AMSL披露,在2019年,公司出货EUV光刻机的数量为26台,预计2020年会出货EUV光刻机35台,而且新一代的产品正在研发,预计在2022年会少量出货用于制造2nm甚至是1nm的光刻机。

我国的制造光刻机的企业是上海微电子,可以生产最先进的光刻机是SSA600系列,可以用于90nm的制程前端光刻,而AMSL会在同期生产2nm的光刻机,技术上还是存在很大的差距,有消息传言,上海微电子可以在2021年交付28nm的光刻机,这不得不说是个巨大的进步,国产技术的努力也正逐步缩短和世界顶尖的AMSL的差距。

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军用芯片,实际上和民用芯片是不一样的;实话实说,军用芯片的运用,是落后于民用芯片的,民用芯片追求速度、快捷、轻巧,而军用芯片强调却是稳定、可靠,安全。

中国军用芯片从来自成体系,其实,还真的不太好说,毕竟涉及到保密的原因,但外界一般都知道龙芯CPU、中电科14所的华睿2号DSP芯片等,都顺利通过“核高基”课题正式验收,运用到了军事领域。

就整体而言,中国军用芯片,即便在全球的范围内,都是不落后的,如果非要说出个子丑寅卯,那么中国的军用芯片至少处于中等偏上水平,甚至就处于先进水平,读者对此要有充分的信心。

我军不可能在导弹、火箭中装入其他国家研发制造的芯片,战时发射导弹、火箭时,导弹和火箭还不知道往哪里飞呢;因此,必须在我军装备的各式各样的导弹和火箭中,装备自主研发和生产的芯片,是安全发射导弹、火箭,提高打击精度的有力保障。

目前,已知全球最领先的光刻机是来自于众多西方国家高技术合集的荷兰ASML(股东包括了三星、台积电、英特尔等),因为受到集团性出口控制机制的“瓦森纳协定”文件的制约,中国的光刻机技术一直被禁锢,无法从国际渠道获得先进的光刻机。

在光刻机技术领域,中国就比较落后了,除了国际社会技术上对中国的封锁,也在于光刻机领域本身需求的技术难度较大,中国正在花大力气攻克高端的光刻机。

目前,中国完全具备了14nm以上制程芯片的量产能力,只是产量仍然有待提高,缺的是价值最高的那一块——手机、平板、PC端的CPU和GPU芯片;台积电那些动辄7nm、5nm芯片工艺,中国至少在当下,是无能为力的,没有技术生产出来。

这是客观现实,中国目前光刻机技术,在世界范围内处在中下水平,不必藏着掖着;对华为的打压,必将结束中国过分依赖他国的现状,从某种程度上而言,反而是件好事,激发了中国独立自主、自力更生、艰苦奋斗的精神。

必将投入海量资金和科研人员,发扬奋发图强、奋起直追的精神,相信有五年时间,在光刻机和芯片领域,中国将不输于西方国家,毕竟是在有了一定基础上的合力攻关。

在美国宣布限制代工厂给华为供货的同一天,位于上海的中芯国际,突然宣布重大消息:国家集成电路基金二期和上海集成电路基金二期,将分别向中芯控股旗下的中芯南方注资15亿美元和7.5亿美元,以获取23.08%和11.54%的股份,总计22.5亿美元。

这个就是中国对于美国打压华尔的态度,中芯国际已攻克了7纳米技术,并不依赖最先进的EUV光刻机,估计年内可以量产,这也能解决华为7纳米芯片的生产,可谓有了很大的进步。

假以时日,定会在芯片和光刻机领域,赶上世界先进潮流,以中国人的聪明才智、集中人财物力攻关,因此,目标可期。

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说起芯片来,有人就口沫四溅,以己昏昏,欲使人也昏昏,因此不得不把好些话说得更清楚些。

军用芯片与民用根本不是一回事,首要经得住严酷环境考验,如高温高热极寒,电磁干扰和辐射等,世界上最先进的战斗机F-22芯片无非386水平,要知道当时的民用产品已经开始奔4了呢。

在军用芯片方面,当年苏联的研究水平十分高大尚,被指前沿水平,就是老美亦当望拜。

我们开始比较晚,技术缺乏,资金也不足用,人才正是大问题,当然还有对技术规律的认识,也有一个渐进的过程。

到现在我们的军用芯片实现了自生产,性能基本可以满足于自用。为国防安全计,军用芯片必须掌握牢牢在自家手中。我们办到了,进步可以用巨大来形容。

致于光刻机,懂行的都知道,制作芯片的关键,2002年成立上微,即为了光刻机的制作,这一时间点,比起荷兰ASML足足晚了20年。

2019年,使用紫外光源的20纳米光刻机问于世,进步足可用神速来形容。怎么评判与国际的差距,不少人以多少年来形容,个人看到的是,ASML向中国开始出售5纳米光刻机,即能证明中国的进步。

若非进步巨大,还会有人从中做梗。如今的我们,不是已具备了发起向最尖端芯片冲击实力,不是造出了双工作台光刻机成为世上第二个自研的国家,芯片设计水平已经位居世界第二,不是还有一点短板的话,就难以有今天的局面。

中美贸易战,有人拿芯片拿说话,正是要被碰得头皮血流。半夜死个兔子,有你没你都能过年。

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军用芯片不是求先进

是要稳定可靠第一优先

稳定比先进重要的多

至于光刻机!

中国确实落后很多

我们要努力一把了

最后说一句

中国不可能掌握所有先进技术的

中国技术VS全世界技术

中国不可能的

美国也不可能

没有任何国家可以做到的

不要一看到中国某一方面技术不如人

就认为中国好烂,技术不如人,失去信心

也不要一看到中国有一些领先

就洋洋得意,中国天下第一

两种思想都要不得!!

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华为的事件再次引发了国人对芯片的关注,那么中国军用芯片技术究竟如何呢?我们从北斗三号卫星找到答案,北斗三号大量采用国产芯片,性能完全达到设计要求。由此可见,中国的军用芯片技术是世界一流的。那么中国为何还是担心美国的封锁呢?主要是因为中国芯片的产能不足,如何提高产能是中国必须考虑的事。这个答案也令国人深思,看来中国必须大力发展芯片事业。

事实上,我国目前也拥有数款较为先进的高性能芯片,例如在不久前发射的北斗三号组网卫星上其所采用的芯片已经是全面国产化了。其搭载了命名为USoC2012芯片,成功取得了此前搭载的国外芯片。



图为中国芯片

众所周知,太空环境上非常恶劣的,这就对需要在太空上长期工作的卫星芯片提出了很高的可靠性要求。此外,太空芯片往往需要具备一些特殊的性能,例如其需要拥有较强的抗辐射能力,使得其能够在高辐射的太空环境中保持正常工作,做到和卫星同寿命。从这些要求来看,我们的USoC2012芯片其综合性能应该是相当不俗。

有外国机构的数据显示,目前我国军队装备中依赖外国芯片的武器装备约为20%左右,分析认为这占20%左右份额的武器绝大部分都是因为外购的缘故。因为中国曾经在上世纪80年代到21世纪最初十年内引进了不少外国先进武器装备。而进入新世纪的第二个十年,中国的科技实力已经有了巨大的跃升,所以引进的装备占全军武器装备的份额已经迅速下降。



图为中国国产芯片

例如我们的东风-31A洲际弹道导弹其最重要的核心处理单元就全部采用了国产芯片。而像歼-11重型战斗机和歼-10中型战斗机这两款战机的大脑——机载计算机系统就全面使用了国产先进芯片。据此不难推测,像如今我国的歼-20隐身战机,歼-16重型战机都会全面采用国产芯片。

综上所述,可以看出,这些先进主战武器装备全部芯片国产化使得我国的国防安全可以得到保障。当然了,和其他发达国家相比较,我们芯片的质量还是有一定的差距的,而且还远远不能自给。这说明我国高性能芯片还有很长的路要走,这就要求我们的科研人员要继续保持奋发进取的态度,进行研发高性能芯片。

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最早知道我国的芯片应该是华睿1号,它是国内自主创新研发的专用DSP芯片。“华睿1号”的研制成功,填补了我国在多核DSP领域的空白。可以说不管是华睿1号,还是华睿2号都是我国新一代装备中不可或缺的芯片。

其实军用的芯片在性能上是没有手机芯片要求那么高的,军用芯片和民用芯片不同,民用芯片更多的是追求速度,而军用芯片追求的是稳定、可靠,安全。我们中国的军用芯片在这一点上就做的就很好。除此之外,我们也拥有独立研发军用芯片的实力,完全不需要依靠其他国家的技术。

由于光刻机技术极端复杂,经过多年竞争,目前由原荷兰飞利浦公司发展而来的ASML(阿斯麦)公司一家独大,占据大部分市场份额,日本的两家光刻机公司(尼康和佳能)苟延残喘,基本上已退出光刻机市场 ,就连科技最发达的美国目前也不能独自完整生产出前道光刻机 ,只要求掌握最关键技术,和拥有ASML(阿斯麦)公司关键控股权。

实际上,早在1971年,我国清华大学精仪系就成功研制出了“激光干涉定位自动分步重复照相机”,也就是前道步进光刻机原型。那时,现在的光刻机巨头ASML还未创立,可以说跟欧美光刻技术处于同一水平,进入80年代后,随着国家放慢了对半导体工业支持的脚步,面对飞速发展的国际半导体行业,我国却被远远甩在了后面。

进入21世纪后,我国重新开展了前道光刻机的研发工作,并成立了专门的研发公司——上海微电子装备有限公司(SMEE)。当时国外公司傲慢的说,“即使把图纸和元器件全部给你们,你们也装配不出来”。上海微电子装备有限公司进行集成式创新,终于于2007年研制出了我国首台90纳米高端投影光刻机,成为世界上第四家掌握高端光刻机技术的公司。据公开资料披露,由于该样机大量采用外国关键元器件进行集成,在得知我国研制出光刻机后,外国公司默契的进行了关键元器件禁运,样机成了摆设,无法投入商业化生产。

公司不得不将产品开发投入到技术含量较低的后道封装光刻机和平板显示光刻机上来,并成功的占领了国内封装光刻机80%的市场,解决了公司生存危机,但我国芯片生产的关键难题并没有解决。中国在光刻技术领域的研究上也取得了一定的突破。现在光刻技术的核心技术一直被以美国为首的西方国家牢牢掌握,并且他们对中国的光刻技术有着非常严密的技术封锁,企图遏制中国光刻技术的发展,为此中国现在几乎无法从世界其他国家获得先进的光刻机来进行相关研究,完全只能靠自己自主研发。

虽然现在美国正联合西方国家对我们的企业不断进行制裁,特别是近日美国宣布对华为在芯片领域进行严厉的制裁,但是依然不能阻挡中国前进的步伐,相信未来的中国只会变得越来越强大。