Leaf-CCTV-必威体育娱乐app

芯片产业:要做创新引领者,而不是替代跟踪者-

科技 必威 14℃ 0评论

芯片产业:要做创新引领者,而不是替代跟踪者?

2018年4月4日,注定记入中美关系史。 

1.png

  短短一天内,中美双方围绕贸易问题展开针锋相对的斗争。4日凌晨,美国政府依据“301调查”单方认定结果,宣布对原产于中国的1300余种进口商品加征25%的关税,涉及500亿美元的中国对美出口额。

当日下午,中国决定对原产于美国的大豆、汽车、化工品等14类106项商品加征25%的关税,同样涉及美国对中国的500亿美元的出口额。

2.png

  美国当地时间4月15日,美国商务部以中兴违法向伊朗出口货物为由,禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术,期限7年,直至2025年3月13日。

一、半导体——中美贸易战中博弈的重头戏

“芯片”被喻为是国家的“工业粮食”,是所有整机设备的“心脏”。

3.png

  长期以来,美国一直对中国半导体产业的发展十分警惕。

此次“301调查”中主要指控中国的四项问题:强制性的技术转移、歧视性的许可要求、国家资金扶持海外并购和非法商业黑客行为,第一、二、三项中美方所举的案例也主要涉及中国半导体行业。而且特朗普要求美国有关部门加强对中国在美国投资高科技企业的限制,亲自阻止了与中国相关的基金公司收购美国FPGA公司莱迪思(Lattice),必威体育手机客户端下载基本上关闭了中国收购任何美国半导体企业的大门。

最近欧、美、日联手组成的“新贸易联盟”所提出的中国“不公平贸易”的两大借口:一是国家补贴和政府资助,二是要求外国公司转让关键技术,其所针对的目标也主要是中国的半导体行业。

4.png

  由此可见,这场由美国挑起的对华贸易战,半导体产业必将是交战双方博弈的重头戏。

二、提高自给率——推动产业发展的核心

中国半导体市场接近全球的1/3。根据WSTS数据,2016年全球半导体销售额为3389亿美元,其中我国半导体销售额1075亿,占全球市场的31.7%。中国为全球需求增长最快的地区。2010年-2016年,全球半导体市场规模年均复合增速为6.3%,而中国年均复合增速为21.5%。

5.png

  随着5G、消费电子、汽车电子等下游产业的进一步兴起,叠加全球半导体产业向大陆转移,预计中国半导体产业规模进一步增长。

6.png

  作为全球最大的半导体芯片消费国家,我国半导体芯片市场严重依赖进口。过去几年中国的芯片进口额维持在2000亿美金左右,自给率不足20%。

7.png

  自给率水平低,核心芯片缺乏,国产化迫在眉睫。

这种情况对于国家和企业而言都是非常不利的,不管是从国家安全还是电子产业的发展而言,全力推动半导体产业目前已经成为了全国上下的一致共识,整个行业的发展动力非常充足。

三、国内半导体发展——道路虽阻且长,也要越挫越勇

随着国内集成电路产业的发展,自给率也逐年提高。华为海思最新的麒麟芯片可以和高通骁龙820一比高下;龙芯积累了十多年,也终于可以和北斗卫星一起上天;随便拆开一个蓝牙音箱、机顶盒、冰箱洗衣机,里面的核心芯片已经大部分是国产品牌。

但不可忽视的现状是,这些国产芯片的成功应用大多在消费类领域。在对稳定性和可靠性要求很高的通信、工业、医疗以及军事的大批量应用中,国产芯片距离国际一般水平差距较大。尤其是一些技术含量很高的关键器件:高速光通信接口、大规模FPGA、高速高精度ADC/DAC等领域,还完全依赖美国供应商。

8.png

  四、人力成本——产业链变迁和转移的重要动力

韩国和台湾地区的集成电路产业均从代工开始,代工选择的主要因素便是人力成本,当时韩国和台湾地区的人力成本相比于日本低很多,封测业便开始从日本转移到韩国、台湾地区。

同样由于人力成本的优势,在21世纪初,封测业已经向国内转移,可以说已经完成了当年韩国、台湾地区的发展初期阶段。

劳动力密集型的IC封测业最先转移;而技术和资金密集型的IC制造业次之,转移后会相差1-2代技术;知识密集型的IC设计一般很难转移,技术差距显著,需要靠自主发展。

9.png

  摩尔定律所衍生的超高的经济价值毋庸置疑,其关键在于效率的提升和价值的创造是依赖于架构的创新,而非传统的扩大规模的方式。

中国芯片产业发展的问题必须需要创新来解决,需要靠架构的创新来解决,也必须需要思路的创新来解决。

千里之行始于足下,在这种形势下,我们更要重视科研人员的技能及创新精神的培养,加大科研成果产出,促进芯片产业全面快速发展。

仰望星空的同时,也要脚踏实地

中科院半导体所的“光网络用光分路器芯片及阵列波导光栅芯片关键技术及产业化”项目获得了2017年国家技术发明二等奖。

随着高清视频、网络会议、移动通信等对网络下载速率和网络容量的要求越来越高,高速、大容量光网络已经成为发展的必然趋势。

我国光通信高速核心芯片正处于发展阶段,与美、日等国家仍存在很大的差距。当前全球光通信行业的高端芯片、器件产品几乎全部由美日厂商主导,而国内在这方面基本属于空白或正处于研发阶段。

高速大容量光网络的核心芯片是光分路器芯片和阵列波导光栅(AWG)芯片,这两种芯片是由几百条复杂波导结构(非常的细,每根波导的宽度6微米,仅为头发丝1/15)的光波导组成,其芯片设计和制备一直是技术的难点。

光分路器芯片,也就是分配光信号的芯片。它能实现真正意义的光纤到户,极大程度节约光纤到户成本。

半导体所自主研制平面光波回路(PLC)光分路器芯片,由多个Y分支级联而成。研究团队设计了新型的Y分支结构,有效改善了PLC光分路器的损耗和损耗均匀性,在国际同类芯片的性能相比中均有优异表现。同时,单个石英片上芯片个数与国外公司相比平均提高了22%,处于国际领先水平。

10.png

  AWG芯片,就是能让一根光纤传输很多个不同波长的信号的芯片,主要应用在骨干网和城域网。

半导体所研制的AWG芯片,采用新型输出罗兰圆结构,解决了边缘通道模场变形问题,改善了损耗,使损耗均匀性小于0.83dB,远远优于行业标准的1.0dB,保证了骨干网传输信号的稳定性。

11.png

  经过十几年的研究攻关,中科院半导体所突破了关键技术、产业化平台建设及规模化生产一系列难题,形成了拥有自主知识产权的光分路器和阵列波导光栅芯片,彻底打破了国际垄断。

此外,半导体所还率先在我国建成了国际上领先的光分路器芯片及AWG芯片产业化加工平台。

12.png

  陡直平滑的刻蚀SEM图:(a)石英基光分路器芯片刻蚀SEM(b)硅基阵列波导光栅芯片刻蚀SEM

在半导体所研制成果的支持下,河南仕佳光子成为了国际上规模最大的光分路器及AWG芯片制造企业,为我国近百家光分路器封装企业批量提供芯片,在我国三大运营商及国外FTTH宽带建设中得到广泛使用,替代了国外进口产品,光分路器芯片占全球市场份额50%以上。也就是说,现在你能如此顺畅地上网刷微信刷副本,这些芯片可能就是幕后的功臣。

半导体所研制的我国自主产权的芯片,已经打破了国外垄断,实现了芯片国内自给,为我国宽带建设“提速降费”做出了贡献。目前,科研人员还在做进一步的研究,争取为提高我国光通信行业的全球竞争力做更大的努力。

中科院半导体所高速电路与神经网络实验室成功研制出类脑神经计算芯片,并实现在离散变量域内复杂最优化问题的高效求解,属国内首创。

芯片采用40nmCMOS工艺,规模超过1亿只晶体管,主频超过1GHz,内部集成16个神经元集群,每秒可以完成358亿次突触连接。

13.png

  团队在芯片设计过程中,创新性地引入了概率计算策略,将复杂最优化问题的优化变量看作依概率分布的随机事件,将神经元的权值赋予不确定性,在目标优化过程中既保障算法的收敛性,又兼顾优化策略的多样性,最终实现复杂问题的全局最优化求解;同时,基于自主设计的“多权值”神经元模型,以及局部子域、串并行协同的类神经形态芯片架构,大幅度提高了芯片的计算效能和容错性。

14.png

  经应用验证,对于离散域内超多变量复杂最优化求解NP-hard问题,芯片综合计算效能相比传统的冯•诺依曼架构处理器提高近5个数量级,即1颗芯片的求解能力相当于1台千万亿次超级计算机,远远超出现有的高性能计算平台能力。

现实世界中的很多社会、经济、科技、军事领域的核心问题最终都归结为最优化问题,其中多数大规模最优化求解问题属于NP-hard问题。

该芯片的研制成功,可为长期受制于计算资源瓶颈制约的诸如网络信息安全、下一代移动通信、计算材料学、生命科学中的复杂最优化问题,提供全新的高效能解决方案。

部分图片及资料来源于网络。

来源:中国科学院半导体研究所

转载请注明:必威体育娱乐app » 芯片产业:要做创新引领者,而不是替代跟踪者-

喜欢 (0)or分享 (0)
发表我的评论
取消评论
表情

Hi,您需要填写昵称和邮箱!

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址