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  • 延续摩尔定律，台积电2nm芯片工艺获重大突破

    据摩尔定律延续，由14nm，7nm，再到5nm，芯片制程工艺技术一直在突破。在5nm刚刚起步实现大规模突破的时候，台积电对于2nm芯片工艺技术的研发就已经实现重大突破，并开始向1nm制程迈进。 台媒透露，台积电已经在2nm工艺上取得一项重大的内部突破。根据台积电的介绍，理想状态下，2nm制程芯片将于2023年下半年进行小规模试产，如无意外，2024年就可以大规模量产。 台积电还表示，2nm的突破将再次拉大与竞争对手的差距，同时延续摩尔定律，继续挺进1nm工艺的研发。 预计，苹果、高通、NVIDIA、AMD等客户都有望率先采纳其2nm工艺，此前关于摩尔定律已经失效的结论或许就要被台积电再次打破了。 虽然台积电十分乐观，但是根据物理定律，当芯片的工艺下探到极点的时候，由于隧穿效应，芯片内的电子反而不能充分发挥全部的实力。与之相应的，制造商的成本也会指数级上升。 根据三星的介绍，其在5nm工艺研发上的投入就达到了4.8亿美元。 2nm工艺上，台积电将放弃延续多年的FinFET(鳍式场效应晶体管)，甚至不使用三星规划在3nm工艺上使用的GAAFET(环绕栅极场效应晶体管)，也就是纳米线(nanowire)，而是将其拓展成为“MBCFET”(多桥通道场效应晶体管)，也就是纳米片(nanosheet)。 从GAAFET到MBCFET，从纳米线到纳米片，可以视为从二维到三维的跃进，能够大大改进电路控制，降低漏电率。新工艺的成本越发会成为天文数字，三星已经在5nm工艺研发上已经投入了大约4.8亿美元，3nm GAAFET上会大大超过5亿美元。 因此，虽然台积电在2nm芯片研发上获重大突破，但是在量产之前还需要解决更多难题。

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  • AMD企业级专业卡驱动，性能可提升83%

    AMD显卡包括消费级与企业专业卡。目前，对于消费级显卡，AMD最新发布了全新的6000系列显卡，其中包括Radeon RX 6800、RX 6800 XT以及RX 6900 XT显卡，针对企业级专业卡，AMD每个季度更新升级一次，推出一个又一个的驱动更新，以期提升显卡专业性能。 AMD专业卡最新的Radeon Pro Software for Enterprise 20.Q4驱动本月才发布，AMD官方表示与上版驱动相比性能提升多达83%。 专业版驱动看的是稳定性，还有就是对专业应用的优化支持，目前Radeon Pro Software for Enterprise驱动已经支持了100多款工作站应用，包DassaultSystems SOLIDWORKS ，Adobe Premiere Pro，Autodesk AutoCAD等等。 与游戏卡的驱动需要时常更新以便优化游戏不同，专业显卡驱动的更新周期比较漫长，大约一个季度推出一次，毕竟专业软件的更新频率没有游戏来得多，不过由于更新时间更长，因此AMD对于专业显卡的优化也就更加出色。 专业版驱动看的是稳定性，还有就是对专业应用的优化支持，目前Radeon Pro Software for Enterprise驱动已经支持了100多款工作站应用，包DassaultSystems SOLIDWORKS ，Adobe Premiere Pro，Autodesk AutoCAD等等。 AMD在8月份发布了Radeon Pro Software for Enterprise 20.Q3驱动，本月推出了Radeon Pro Software for Enterprise 20.Q4驱动，3个月才升级。 其中升级内容不多，不过性能提升倒是不小。在具体的性能对比上，AMD使用了SPECviewperf 2020进行对比，在这款软件的测试中，搭载全新的驱动的显卡在某个项目上的成绩可以提升83%，十分地给力。而且专业驱动也支持7X24小时的不间断运行，从而确保显卡的稳定性，并广泛支持各个OEM平台。

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  • 芯片人才培养刻不容缓，合作共赢的前提是掌握核心技术

    我国是全球芯片市场的最大消费国和进口国家。2004年,我国芯片产业市场规模为545亿,到了2019年,增长至7700亿,增速等同于全球增长速度的四倍,我国2019年芯片自给率仅为33%,进口额是出口额的3倍。2020年国务院定下，2025年中国芯片自给率达到70%的目标,芯片国产化任重而道远。 近期，“国产芯片替代不应成为主旋律，合作竞争才能发展”这一观点引起国人对半导体行业的争论，对于“闭门造车”，在合作共赢的国际社会还有必要吗?当然，解决“卡脖子”的根本方法就是实现我国半导体行业的自主化。 近几年开始，美国就不断以安全、贸易保护等问题不断对中国企业实施制裁。尤其是在疫情影响下的今年，更是对代表着国内科研水平处于第一梯队的华为公司进行技术封锁。 无理要求任何使用美国技术或设备的企业不得向华为出售芯片，直接导致华为海思自研的麒麟芯片被迫停产，从而出现“只能设计芯片，却无法生产”的尴尬局面。国内舆论随之而来的也都是诸如“相关产业必须加速进行国产替代、核心技术不能被卡脖子等等“去美化”的声音。 随着美国大选结果逐渐浮出水面，对中国动不动就实施贸易制裁、技术封锁的特朗普下一届总统生涯或宣告落幕，这一结果无疑给众人传递出一种中美关系会重归于好的讯息。 其实在建国初期很多产业一穷二白，国产集成电路也是刚起步，但是那时候科研人员都是勒紧了裤腰带搞科研。直至上世纪六七十年代，我国的集成电路产业曾一度领先于日韩企业。 但是任何产业在发展的过程都会面临着“自力更生“或是”造不如买“的选择。随着八十年代市场的逐渐开放，很多产业都逐渐选择走”造不如买，买不如租“的发展路线。 选择短期利润最大化的利益驱使产生“造不如买”的发展思想。这种思想在今天看来，是多么浅显简单却又很短见，至少对于国产半导体集成电路产业来讲是这样。正是因为这种思维，导致国内半导体等等众多产业逐渐走向过度依赖化的今天。 诚然，对于个体企业而言，选择利益最大化是企业经营的目的，自主研发也许会耗费大量的资金，但是从发展的眼光来看，只有掌握了核心技术，才能拥有行业的绝对话语权。 近十多年来，国内逐渐出现由简单的生产代工、服务制造向技术科研、创新方向发展，这种试图打破过去固有的经济结构模式的苗头，如果继续发展下去势必会影响世界格局，这也让美国这种老牌资本主义国家感到不安.因此才会出现西方世界以各种“莫须有”的罪名强加在中国企业身上以便实施制裁。 合作共赢的前提是势均力敌，不然没有话语权，还有很多个“海思麒麟“会停产。合作竞争的本质是不脱离技术进步，因此国内半导体产业在扩大体量的同时不能盲目发展，更不能脱离市场。坚持以市场为导向，培养核心技术留住人才是国产半导体发展的关键。 我国半导体行业的发展，离不开人才的发展。然而，今年发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2019—2020年版)》显示,目前国内仅有50余万人从事集成电路行业,到2022年,我国需要75万人从事集成电路行业。也就是说,在2022年之前,我国集成电路行业人才缺口依然有25万。 集成电路专业体系庞大,学生从理论学习到具体实践还需一定的成长时间,人才短缺的问题,在短时间内难以填补。 全球芯片IP市场第五大供应商Imagination的高级总监时昕也表示,“整个集成电路行业对人才的要求是比较高的。以处理器为例,处理器设计属于要求较高的方向,我们所需的人才基本上是985硕士级,而且要至少工作个三五年才能比较放心使用。” 芯片人才培养刻不容缓。相比于理论研究,当务之急是缩短芯片人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期。 作为全球第一的晶圆代工企业,台积电的重要性不言而喻,也是在今年爆出,自2019年开始,中国大陆已招揽100多位台积电工程师和经理人员,旨在开发14nm及12nm的芯片制程。据统计,中国台湾已经有3000多名芯片工程师先后被高薪挖到大陆。 总体来看,我国集成电路人才依然紧缺,而芯片产业人才培养需要多管齐下,积极开展‘产学研’联合培养模式,突破高端人才发展培养是产业发展的关键瓶颈。而国产化的道路注定是无比痛苦的，但以后的发展途径却是受益无穷的。

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  • 对手韩国半导体崛起，国产芯片面临夹击

    科技作为第一生产力，而半导体工艺则被认为是科技发展的重要基石。当前，唯有韩国三星与我国台湾台积电能够实现5nm工艺的芯片制造。而韩国半导体一直被认为很强，但是明显数据表示韩国三星在半导体行业已占据巨头地位。而我国在半导体行业中依旧处于寻找发展之道的阶段，在世界半导体的夹击中，还有很多需要突破的技术。 韩媒 BusinessKorea 报道，以三星为代表的韩国企业在 EUV 光刻技术方面取得了极大进展。根据对韩国知识产权局(KIPO)过去十年(2011-2020)的 EUV 相关专利统计，在 2014 年达到 88 项的顶峰，2018 年为 55 项，2019 年为 50 项。 据悉，韩国企业在 EUV 光刻技术上一直不断缩和国外企业之间的差距。在过去十年里，包括三星电子在内的全球公司进行了深入的研究和开发，以确保技术领先。最近，代工公司开始使用 5 纳米 EUV 光刻技术来生产智能手机的应用处理器(AP)。 从专利数量来看，如果按照公司划分，前六家公司占到总专利申请量的 59%。其中卡尔蔡司(德国)占18%，三星电子(韩国)占15%，ASML(荷兰)占11%，S&S Tech(韩国)占8%，台积电(中国台湾)为6%，SK海力士(韩国)为1%，韩国势力占比不小。 如果按照详细的技术项目来划分，处理技术(process technology)的专利申请量占32%;曝光设备技术(exposure device technology)的专利申请量占31%;膜技术(mask technology)占比为 28%，其他为 9%。 在工艺技术领域，三星电子占39%，台积电占15%，这意味着两家公司占54%。在膜领域，S&S Tech占28%，Hoya(日本)占15%，Hanyang University(韩国)占10%，Asahi Glass(日本)占10%，三星电子占9%，韩国半导体在各个领域均在快速进步。 三星近期正式推出了Exynos1080芯片，这是韩国巨头首款基于5nm工艺的SoC芯片，纸面参数上来看这款中端芯片性能不错，当前曝光的基准测试结果也表明其超过了效果骁龙865。未来，三星Exynos2100的目标已经瞄准了高通骁龙875。 通常，三星旗舰手机美国版和中国版都使用高通制造的芯片，其余市场包括欧洲和中东则使用自研的Exynos芯片。如果未来三星Exynos能够真正崛起的话，那么将会成为超越高通乃至苹果的存在，称为综合实力最强的科技企业，具备芯片设计、生产，以及最终手机终端制造几乎涵盖一条龙产品链。 按照韩国媒体的报道数据称，无论是专利的总量还是工艺技术领域的专利量，韩国三星的专利量都已经达到了台积电的两倍有余。尽管目前在最先进的5nm领域台积电拥有绝对的优势，以及更多的市场份额，但是韩国半导体工业崛起的速度不容小觑。 据此形势，无疑我们正在面对“前狼后虎”的困境。所谓“前狼”，无疑是以美国为首的针对中国科技企业的围追堵截，而争端的核心同样是小小的芯片。而“后虎”，则意味着我们在大力发展半导体产业的同时，也不要忽视来自韩国“虎视眈眈”的潜在威胁。 就在如此严峻的半导体产业国际竞争形势下，近期国内芯片产业再度曝出武汉弘芯爆雷事件，令人唏嘘感慨。据悉，该企业拥有“国内首个能生产7纳米工艺ASML高端光刻机”，但却因为资金断链直接全新原封送去了银行换取抵押贷款，千亿级别投资面临烂尾。 目前国内半导体芯片产业爆发，与资本共舞坐上风头扶摇直上，已经严重存在过热的势头。中国半导体产业要想健康发展自然离不开资本的驱动，但也更应该培育市场，人才，需求，最终形成良好的产业生态。单纯靠讲故事和击鼓传花的资本游戏，做不好中国芯。 回顾过往科技发展历史，如果说泡沫无法避免那惟愿尽快破裂。当潮水退去洗尽铅华，那些真正具备实力并胸怀广大的企业才能真正凸显，中国半导体产业必将走入正轨加速崛起。

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  • 国产光刻胶迎来首条生产线，对7nm芯片制造产生重大影响

    光刻胶是集成电路生产制造的核心材料，也是微电子技术的微细图形加工的关键材料之一。光刻胶的质量与性能对芯片的成品、性能具有至关重要的影响，更是集成电路生产制造中产业链中技术门槛最高的微电子化学品之一，也是当前电子领域中重要的基础应用材料之一。 多年来，光刻胶研发被列入我国高新技术计划、重大科技项目。今年9月28日，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部以及财政部联合印发的《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》中明确提出，要加快在光刻胶、高强高导耐热材料、耐腐蚀材料等领域实现突破。 自美国接二连三在半导体领域发起出口限制，我国半导体国产化进程也备受关注。而事实上，当前我国在半导体的设计、封测以及制造三大关键程序已有了初步的发展。近日，芯片生产的关键材料——光刻胶领域迎来了一则好消息，预计将对我国7nm芯片生产带来重大突破。 早期油墨感光产品所用的配方均依赖进口，一旦供给端出现问题，生产就会陷入被动。但自主创新走起来又非常难，特别是国内起步晚，很多技术都被外国垄断。在实现从“0到1”的突破中，我国企业面对重大阻力，一方面来自外部环境，当时业内领先企业大多向海外购买成熟配方直接投产，以便迅速抢占市场;另一方面来自企业内部，不仅关键技术研发遭遇瓶颈，而且研发出的产品屡屡遭受市场质疑。 幸运的是，近年来国家生态文明建设力度不断加大，为公司带了发展机遇。面对日益严格的环保核查，国产产品以优异的性价比打开了市场销路，逐步占据了一定市场份额。 而我国宁波南大光电材料有限公司(以下简称“南大光电”)公开宣布，该司首条ArF光刻胶生产线已正式投产，估计项目完全达产后年销售额将达10亿元。目前南大光电已将这款ArF(193nm)光刻胶的样品已经送到客户手上进行测试，预计将会收到更多订单。 光刻胶是生产制造集成电路的核心材料，主要起到将作用“将设计的图像从模板中转移到晶圆表面合适的位置”的作用。因此，光刻胶的质量和性能对芯片最终的成品、性能等具有重要影响。要知道，虽然我国不乏光刻胶生产企业，但是主要都集中于G线(436nm)、I线(365nm)等低端品种，ArF光刻胶等高端种类几乎100%依赖进口。 2019年，我国光刻胶市场本土企业的销售规模达到70亿元，在全球占据了约10%的市场份额。然而，若进一步划分到高端市场，就会发现，当前全球高端光刻胶制造有95%集中在美国和日本企业手上，日本信越化学、东京日化等企业在这其中尤为突出，垄断了将近90%高端光刻胶市场。 意识到我国在高端半导体材料领域的不足，近年来我国企业晶瑞股份、上海新阳以及上文提及的南大光电也在积极钻研，试图打破美日企业的垄断。其中，早在2017年，南大光电就将“ArF193nm光刻胶项目”的开发提上日程。另外，晶锐股份则选择了借用“外力”发展高端光刻胶。 今年9月下旬，晶瑞股份发布了一则令业界“为之沸腾”的消息，该司将通过代理商(Singtest Technology PTE.LTD.)从韩国半导体生产商SK海力士(SK Hynix)手上购买一台ASML光刻机设备。业内人士指出，这台光刻机的总价值约为1102.5万美元(折合约7523万元人民币)，是一台“二手货”。按照计划，晶瑞股份将此工具用于高端光刻胶的生产。 要知道，ArF光刻胶对28nm到7nm工艺的芯片生产具有关键作用。而截至目前，我国最大的芯片代工商——中芯国际最先进的芯片制程也才达到了14nm。考虑到美国自9月中旬就颁布了芯片配件的出口新规，再加上荷兰巨头ASML的EUV光刻机迟迟未到货，中芯国际的芯片制程发展也受到一定束缚。 如今，凭借多年自主研发和实践积累，我国企业已逐步掌握了树脂合成、光敏剂合成、配方设计及制造工艺控制等电子感光化学品核心技术，陆续推出了多种处于行业领先地位的PCB感光油墨产品，可有效提高电子线路图形精确度，降低产品次品率，同时可适应PCB技术向高密度、高精度、多层化发展的趋势。而我国供应商在光刻胶领域取得重大突破，意味着中芯国际在半导体材料供应商又多了一层保障。

    半导体 半导体 7nm 光刻胶

  • 芯片产能供不应求，台积电大规模下单光刻机

    近半年来，芯片代工几乎进入行业旺季，许多芯片订单超过半年的排队期。芯片代工厂无法消耗如此之多芯片订单，导致产能无法赶上市场消耗，许多企业只能选择自己购买芯片制造设备。 而据TOMSHARDWARE报道，台积电表示其部署的极紫外光(EUV)光刻工具已占全球安装和运行总量的50%左右，这意味着其使用的EUV机器数量超过了业内其他任何一家公司。为了保持领先，台积电已经下单订购了至少13台ASML的Twinscan NXE EUV光刻机，将在2021年全年交付，不过具体的交付和安装时间表尚不清楚。同时，台积电明年的实际需求可能高达16 - 17台EUV光刻机。 在抢购EUV光刻机上，虽然台积电抢占先机，但是台积电也在为光刻机的事情发愁，甚至有报道声称碰过会将一部分M1芯片交给三星代工，主要还是因为台积电5nm产能不足，其实我们所讲述的产能不足，就是一个相对应的概念，要是市场上面的需求量不多的话，那么就不会出现这种供不应求的事情。 不仅仅是苹果、高通等科技巨头都需要用到这种先进的工艺技术，这里面已经不光包含了5nm工艺，就连7nm工艺也是需要用到EUV光刻机的，但是EUV光刻机的数量确实还有限，虽然我们现在说台积电斥巨资购买了55台光刻机，但是这么多台机器还不够满足市场所需吗? 台积电使用ASML的Twinscan NXE EUV光刻机在其N7+以及N5节点上制造芯片，但在未来几个季度，该公司将增加N6(实际上将在2020年第四季度或2021年第一季度进入HVM)以及同样具有EUV层的N5P工艺。台积电对EUV工具的需求正在增加是因为其技术越来越复杂，更多地方需要使用极紫外光刻工具处理。台积电的N7+使用EUV来处理最多4层，以减少制造高度复杂的电路时多图案技术的使用。 根据ASML的官方数据，2018年至2019年，每月产能约4.5万片晶圆(WSPM)，一个EUV层需要一台Twinscan NXE光刻机。随着工具生产效率的提高，WSPM的数量也在增长。如果要为一个准备使用N3或更先进节点制造工艺的GigaFab(产能高于每月10万片)配备设备，台积电在该晶圆厂至少需要40台EUV光刻设备。 ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系统价格相当昂贵。早在10月份，ASML就透露，其订单中的4套EUV系统价值5.95亿欧元(约合7.03亿美元)，因此单台设备的成本可能高达1.4875亿欧元(1.7575亿美元)。也就是说，13套EUV设备可能要花费台积电高达22.84亿美元。 但在EUV工具方面，钱并不是唯一的考虑因素。ASML是唯一生产和安装EUV光刻机的公司，它的生产和安装能力相对有限。在对其生产工艺进行调整后，该公司认为可以将单台机器的周期缩减到20周，这样一来，每年的产能将达到45到50套系统。 今年的前三季度，ASML已经出货了23台EUV光刻机，预计全年销售量比2020年原计划的35台少一点。截至目前，ASML已累计出货83台商用EUV光刻机(其中包括2015年第一季度至2020年第三季度销售的NXE:3350B、NXE:3400B和NXE:3400C)。如果台积电官方关于拥有全球已安装和运行Twinscan NXE光刻机中约50%这个说法是正确的，那么目前可能已经拥有30至40台EUV光刻机。 台积电当然不是唯一采购大量EUV光刻机的半导体制造商。三星目前只使用EUV工艺来生产其7LPP和5LPE SoC以及一些DRAM，但随着三星晶圆厂扩大EUVL工艺在生产上的应用，三星半导体也提高了基于EUV工艺的DRAM的生产，最终将不可避免地采购更多的Twinscan NXE光刻机。预计英特尔也将在2022年开始使用其7nm节点生产芯片时，将开始部署EUVL设备，很可能在未来几年成为EUVL设备的主要采用者之一。 未来几年全球对EUV光刻机的需求只会增加，但从目前的情况来看，在未来一段时间内，台积电仍将是这些光刻设备的主要采购者，三星和英特尔将紧随其后。虽然说现在台积电在制造技术上面已经在世界稳居第一，但是台积电还是非常依赖光刻机的，要是在短时间内无法达到生产效率，即便光刻机数量增多也无法解决问题。

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  • 国产芯片被“卡脖子”的根本问题到底是什么？

    今日，在华为官方发布的《任总在C9高校校长一行来访座谈会上的讲话》一文中，任正非明确表示，我国芯片设计已经步入世界领先，达到世界第一水平的芯片制造技术在台湾。但是大陆芯片产业的最大问题就是制造设备与基础工业，制造没有追上芯片设计的脚步，造成芯片行业的短板效应，因为容易被人卡脖子。 国产芯片设计水平居于领先地位的无疑就是华为海思，任正非说国产芯片在设计方面居于全球领先地位，应该就是说华为海思在芯片设计方面居于领先地位。华为海思研发的高端芯片在性能方面已能与手机芯片老大高通、三星等比肩，从这个方面来说，华为海思确实可以说达到了领先水平。 纵观全球，只有三星、英特尔等少数几家企业能完成芯片全套的程序。海思芯片用到了很多ARM的技术架构，目前海思芯片还无法完全脱离ARM所建立的技术底层。 华为海思研发的手机芯片基本都是采用ARM的公版CPU核心和GPU核心，一旦双方的合作出现障碍，华为就无法跟上世界的脚步，例如去年的麒麟990 5G芯片和今年的麒麟9000芯片都未采用ARM最新的公版核心，导致性能方面落后于高通和三星。 由此可见华为在研发先进芯片方面其实收到ARM的制约，ARM给与它最先进的技术授权，华为海思才能设计出最先进的芯片，一旦ARM与它的合作受阻，它的芯片技术就受到重大的阻碍。当然了，华为目前也在建立自己的底层技术。 华为在手机芯片方面确实具有了较强的技术优势，不过它的这种领先优势其实还是有一定的局限性。如果放到中国整个芯片产业来说，中国在芯片设计方面的技术领先优势就更为有限了。 芯片多种多样，据统计数据指全球芯片市场有大约一半来自美国。美国能在全球芯片行业居于绝对的领先地位，得益于它保持100多年的全球制造业一哥地位，这种深厚的积累才奠定了它如今在芯片行业的领导地位。 对于中国来说，中国仅仅是在手机芯片的某个方面具有一定的技术领先优势，在整体上于海外芯片企业的还是有一定的差距的。如果从各个芯片行业来说，中国落后的地方就更多了。 在存储芯片行业，中国的存储芯片才刚刚起步，长江存储和合肥长鑫去年才投产存储芯片，当然值得高兴的是长江存储今年已研发出于全球主流水平相当的128层NAND flash，但是中国的存储芯片产能占全球的比例还太小，预计到明年才能占有一成多点的市场份额。 在模拟芯片方面的落后更是人所共知，据称中国生产的模拟芯片占全球模拟芯片的比例只有一成左右，而且中国生产的模拟芯片主要是低端芯片，高端的模拟芯片几乎全数进口，华为恰恰在模拟芯片方面几乎完全受制于美国，这个行业恐怕需要十年乃至更长时间才能赶得上。 正如余承东所说，华为一家公司的力量也是有限的，麒麟芯片之所以受限，主要原因就是因为国内找不到一家高端的芯片制程商为麒麟芯片服务。芯片制造的每一台设备、每一项材料都非常尖端、非常难做，没有高端的有经验的专家是做不出来的。 所以，当前国产芯片最大的难题还是在于芯片的制程方面，整个芯片差距要在于制造，芯片制造能力，芯片制造设备研发能力，背后是基础科学、工程科学、应用科学的沉积。 因而，我们国家要重视装备制造业、化学产业。化学就是材料产业，材料就是分子、原子层面的科学。需要出来更多的尖子人才和交叉创新人才，才会有突破的可能。 任正非还表示，望国内顶尖大学不要过度关注眼前工程与应用技术方面的困难，要专注在基础科学研究突破上，“向上捅破天、向下扎下根”，努力在让国家与产业在未来不困难。

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  • 芯技术高质量，新能源汽车领域巨头特斯拉

    汽车制造业的新一代版图中，以电动化、智能化著称的新能源汽车是当下的热门。芯片半导体与新能源汽车的结合，奠定了特斯拉在新能源汽车领域行业的霸主地位，成为当代汽车的赢家，当下能够挑战特斯拉权威地位的品牌屈指可数。 处理数字信号与处理物理能源是特斯拉电动车的两大底牌。新能源的背后就是半导体，其一是太阳能的获取，其二是功率半导体在新能源控制技术的影响，其三就是异构芯片FSD在新能源的应用。 MCU芯片作为汽车电子系统内部运算和处理的核心，是汽车从电动化向智能化深度发展的关键。在汽车向智能化演进的过程中，MCU的市场需求量急剧增长，车规级MCU单值也呈倍数级增长。 处理数字信号：是控制论在无人驾驶的应用，其本质是多反应+少预测的特斯拉FSD，其L5 ADAS的算力将高于智能手机几个数量级，用CPU、GPU、FPGA、射频、存储芯片组成庞大异构算力实时运算将电车唤醒，车载含硅量也将是数量级的提升。 处理物理能源：是信息论在电池电控的应用，四两拨千斤的功率半导体，用少量信息处理控制巨量电流，极大地提高能效和控制精度，其背后需要一系列的半导体器件(SiC、GaN、IGBT、Mosfet)来实现半导体对电能的有效控制。 太阳能是特斯拉缺省电力来源。光伏的本质：半导体能源，基于半导体工艺硅片和光电转换效应将光能转换为电能，同样也符合”泛摩尔定律“的指数级成本降低，其供应链和产业规律也和半导体产业完全类似。 特斯拉是高速行驶的“智能手机”，是插电行走的“服务器”。 特斯拉不仅仅是新能源汽车的革命，更是汽车含硅量跃迁性的提升，单车用的半导体成本是手机的几十倍以上。从功率半导体，CIS，存储器到半导体设备材料，整个产业链都会受益。 1、功率芯片是特斯拉的“大脑”。汽车动力系统=电池+电驱(电机+电控)，电控接收整车控制器的指令，以控制整车的运动。电控中主要是逆变器，逆变器主要是SiC/IGBT模块，所以IGBT模块相当于汽车动力系统的“CPU”。 2、摄像头CIS是特斯拉的“眼睛”。数量上，倒车后视，环视，前视，转弯盲区等Level3以上的辅助驾驶需要18颗摄像头。单功能上LFM防闪烁，低光可靠性，HDR宽动态对像素也提出要求，纯800万像素的摄像头就需要5颗。 3、存储器Flash是特斯拉的“记忆”。特斯拉自研FSD芯片存储单元的数量与性能大幅提升，是无人驾驶迈向更高层次重要保障。电动汽车整体含硅量提升，利好产业支撑环节半导体设备，5G+AIOT+汽车电子驱动全球半导体设备进入新一轮上行周期。 4、显示器面板是特斯拉的“触觉”。中控显示屏平均达17寸，高于燃油车8寸的平均尺寸，为市场平均应用尺寸面积的4倍以上。汽车的电子化应用趋势将带动LCD车载屏的面积增长需求。 5、FPGA芯片是特斯拉的“心脏”。FPGA和ASIC未来在ADAS系统、马达控制、激光雷达、车载信息娱乐系统和驾驶员信息系统均有较多应用。FPGA市场为9.5亿美元，占比整个半导体仅2.44%，提升空间巨大。上游晶圆代工将受益于下游产品需求提高。 发展新能源汽车必须掌握核“芯”技术，上下游产业链协同合作，共同促进汽车电动化、智能化的快速发展。电动化是车规级半导体增长的源动力，新能源汽车单车半导体价值量是传统燃油车的2倍以上并逐年递增;智能化为车规级半导体创造巨额市场增量，带动了感知层、决策层、执行层等多样化的芯片需求。

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  • 华为与苹果在电脑业务上的处理器之争

    继苹果iphone 12系列上市后，华为也随后上市Mate40系列手机。iphone 12系列与华为Mate40系列都属于5G手机，分别搭载了最新处理器A14芯片和麒麟9000芯片，并且两款手机旗舰机型都还是5nm芯片制程为主。到目前为止，两款手机在市场上一致获得好评，达到供不应求的地步。 苹果官宣在11月11日发布全新的MacBook系列，华为继Mate40后，电脑业务也取得了进展，计划会在本月底发布全新的华为电脑，这就很让人深思华为的意图了。 根据供应链消息称，华为即将发布商用台式电脑，采用AMD芯片/自研鲲鹏920处理器，提供4个配置可选，预计将于年内上市。目前华为服务里出现了几个新名词，包括 “华为台式机”和 “车载”，暗示华为台式机和车载产品即将开卖。 华为的处理器包括鲲鹏、麒麟、昇腾系列和鸿鹄四大系列，麒麟系列是我们熟知的手机业务，鸿鹄系列处理器在智慧屏等智能设备上曝光过，鲲鹏和昇腾系列就是针对的电脑和服务器业务的。 这一次曝光的华为电脑业务虽然还不知道是台式电脑，还是笔记本电脑，但是应该离不开鲲鹏和昇腾系列处理器。 华为台式机之前已经曝光很多次，其具体型号为“黄河K680 G1”，配备华为自研鲲鹏920 8核心处理器、8GB DDR4-2666内存、256GB SSD固态硬盘、AMD Radeon R7 430独立显卡、180W电源，可选安装中标麒麟、预装国产银河麒麟操作系统。AMD R7 430属于标准的OEM入门型号，俗称“亮机卡”，惠普、戴尔等的品牌机里很常见，只有384个流处理器，性能基本相当于GT 640、GTX 650的水平。 华为的鲲鹏920处理器虽然采用的是7nm工艺，但是基于ARM架构研发的处理器，性能上和基于X86技术的AMD和intel处理器有很大的差距。 华为的电脑业务之所以主要是面向TO B渠道，很大的一部分原因应该是出于性能考虑，不过这不是华为鲲鹏920处理器的问题，而是目前ARM架构总体性能要比X86弱很多。 目前华为鲲鹏的生态圈主要也不是针对的个人业务，围绕鲲鹏生态的开发者也是在开放一些办公软件，都是定向的为金融、政务、电信和企业服务。TOB业务对电脑和生态的需求主要是安全和实用，而不是个人业务追求的极致性能，但是不代表华为鲲鹏处理器不能扩展TO C业务。 而鲲鹏920处理器采用7nm制程工艺，最高频率2.6GHz，支持PCIe 4.0以及八通道DDR4内存，是一款专门为服务器、数据中心打造的处理器。这款台式机主要是面向政府/企业客户推出的产品。 虽然是面向企业的，但是对于个人消费的台式产品机还是有希望同步推出的，根据有消息称：华为迷你台式主机已经出现在3DMark的数据库中。该机搭配AMD R5 Pro 4400G处理器，基于Zen2架构打造，6核12线程，默频3.7GHz，加速频率4.3GHz，搭配Vega6核显，主频高达1.9GHz。整体性能应该和i7-10510U+MX350的效果差不多，还是令人期待的。 以前华为之所不在个人电脑业务上使用鲲鹏处理器，很大原因是时机未到，现在时机成熟。华为的鲲鹏系列处理器如果扩展TO C业务，走台式电脑的路线很可能成为错误的定位，在笔记本上使用鲲鹏处理器，能够满足用户的性能追求。 笔记本电脑的作用更多的是学习和办公，鲲鹏处理器足以满足大多数人对于办公电脑的需求。重要的是苹果已经官宣将在11月11日推出全新的MacBook系列，采用的也是基于ARM架构的全新处理器，而华为的麒麟9000系列处理器，是足以和苹果A14仿生芯片争锋的顶级处理器。 对于华为本月新推出的电脑产品，很多人认为是与苹果的MacBook系列打擂台，苹果的很多决定都比较具有前瞻性，其很多做法一直被模仿。虽然担心基于ARM框架研发的MacBook的性能问题，但是苹果将A14系列芯片用于笔记本电脑，华为也可以大胆跟进与实现。而苹果与华为的相继举动，定会掀起笔记本行业的巨大浪潮。

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  • 苹果新品搭载自研架构与芯片，是否会引起新一代PC之争？

    11号凌晨，苹果将召开本季度的第三场发布会。其中，苹果将会发布两款13英寸的MacBook系列笔记本，分别是MacBook Air与 MacBook Pro，而首款被用在苹果笔记本的处理器，正是基于iPhone 12系列上5nm的A14处理器研发的——A14X Bionic。今年夏季，苹果曾官宣将为旗下电脑配置新的自研处理器Apple Silicon，并且计划于今年末推出搭载自研处理器的Mac新品。 自2006年起，英特尔和AMD长期主导全球PC处理器市场，含苹果在内的主要PC制造商均采用基于英特尔X86架构的芯片，不过，苹果即将在发表会上宣布启动一项为期2年的过渡期，结束与英特尔将近15年的合作关系，正式迈向以Arm 架构打造自研晶片的时代。 苹果公司宣布首批采用Apple设计的处理器和图形卡而不是自2005年以来使用的Intel芯片的Mac 。在过去的十年中，苹果一直在采用这种策略，并在iPhone和iPad设备上取得巨大成功，但是其笔记本电脑和台式机的即将到来的过渡将代表着一个全新的挑战。 上次，苹果公司(对在其产品组合中一直使用的PowerPC芯片的路线图感到不满意)转变为使用英特尔时，苹果公司承诺将提供更好的性能和能效，并承诺将与MacBook Air等产品一起提供和Retina MacBook Pro。 但是，尽管发生了如此重大的变化，但实际发生的变化是可以预见的。毕竟，在Windows方面，英特尔芯片是经过多年检验和测试的平台，其处理器具有各种尺寸，功率和性能水平，而苹果公司可能需要像袖珍型MacBook Air或笔记本电脑那样轻巧的产品。功能强大，价格为50，000美元的Mac Pro。 英特尔平台的成功过渡，实现了苹果的性能和功能目标，并且苹果即将推出的Arm过渡也做出了类似的承诺。但是随着即将转向苹果芯片，Mac的未来突然进入了一个未知的领域。 苹果的A系列芯片并不是一个新概念。苹果过去十多年来一直在内部设计自己的芯片，当时它在初代iPad一起发布了A4 SoC。从那以后，该公司的芯片制造工作已扩展到几乎涵盖了苹果的所有硬件，其中高性能的iPad Pro，HomePods，Apple TV，Apple Watch和AirPods都包含大量由Apple设计的芯片。 苹果自研芯片最有可能的合作伙伴将会是台积电，后者目前主要为苹果生产iPhone处理器，而即将问世的MacBook恐将面临来自高通的竞争，后者自2016 年起与微软合作，以便让Windows操作系统适应基于Arm 架构的高通处理器。 此外，高通和微软早已和联想及华硕等PC制造商展开合作，对外销售采用新处理器的 PC，微软去年发布的Surface Pro X便是使用高通生产的处理器。 最近的Mac也开始看到Apple的芯片如雨后春笋般涌现，板载T2安全芯片和Touch Bar在与Apple Watch相似的硬件上运行。但是它们从未在像笔记本电脑这样苛刻的条件下经受过考验。实际上，有争议的是，没有任何基于Arm的芯片受到苹果公司即将推出的Apple Silicon过渡的考验。 基于Arm处理器的PC，与基于英特尔处理器的PC之间有很大不同，前者原先是为智能手机而设计，功耗是它们考量的关键问题之一，因此相较于传统PC，基于Arm处理器的PC电池续航表现将更加优秀。 虽然如此，对基于Arm架构的PC来说，进入市场的障碍依旧存在。过去的20年里，大多数软体都是针对英特尔设备所编写，因此在重新编写这些软体前，人们可能必须先仰赖模拟器。 当苹果公司改用英特尔公司时，硬件和软件都是经过验证的。客户大致了解了英特尔处理器的期望，开发人员知道他们能够编写与之匹配的软件。 Arm是一个全新的游戏。仅有少数Arm笔记本电脑甚至可以提供有关Apple自己的芯片性能的信息。甚至是目前面向笔记本电脑的最佳Arm芯片，例如高通公司的8cx或微软品牌的SQ2，都是为超轻薄笔记本电脑设计的。没有人能制造出能够与苹果的MacBook Pros或戴尔的XPS系列之类的计算机相提并论的基于Arm的笔记本电脑，更不用说台式机了。 这并不是说苹果完全没有做好准备。它已经设计了十年的处理器，并且最新的iPad Pro等设备中的最新芯片也提供了强大的功能。但是，除了少数尝试使用Apple的Arm开发人员套件(配备有两年历史的芯片)的开发人员之外，大家还有待观察该性能是如何转化为更传统的笔记本电脑任务，或者是否会能够与Intel和AMD最好的芯片并驾齐驱。 苹果也试图简化软件方面的过渡。最近几年来，它一直在推动Catalyst应用程序的开发，这些应用程序旨在帮助开发与iOS同行共享代码的Mac应用程序。而且，新的基于Arm的Mac几乎可以在本地运行所有iPhone和iOS应用程序这一事实也将有所帮助。 但是，即使iPad应用程序和Mac应用程序之间仍然存在很大差距。即使苹果能够兑现其对Photoshop和Lightroom之类的Adobe应用程序的Arm版本或微软的Office套件的承诺，但开发人员仍需要花费一些时间进行调整。只需看看Windows Arm过渡的缓慢速度即可。 几乎可以肯定，苹果公司的活动将伴随其新MacBook的强大而华丽的展示，以及它们与旧的x86机型相比如何强大的重大宣称。 但是，这一宣布仅仅是苹果公司的开始，而关于下一次大跃进的证明(或反驳)仍然是一个悬而未决的问题，可能需要花费数月的实际时间才能回答。 苹果将掀起PC芯片大战?苹果公司此举可能会重新引发争夺控制台式机和笔记本电脑芯片市场的竞争，并使诸如高通公司这样的企业受益。 自2006年以来，苹果与其他大多数主要计算机制造商都是在其产品中使用英特尔和AMD的“x86”计算架构芯片，该市场一直以来也是由这两家公司主导。 预计周二，苹果公司将启动一项为期两年的进程，以结束与英特尔近15年的合作关系，该公司将向Mac电脑引入苹果公司设计的芯片，这些芯片基于Arm Ltd.的计算架构技术。 苹果将使用Arm技术设计芯片，并由合作伙伴生产。据报道 最有可能是生产这颗芯片的厂商是台湾半导体制造有限公司，后者为苹果iPhone生产处理器。 但是，苹果即将面市的机器已经受到了高通的竞争，高通自2016年以来一直与微软公司合作，以使Windows操作系统适应高通基于Arm的处理器。 高通和微软也已经与联想集团和华硕计算机等PC制造商合作，使用新芯片销售笔记本电脑，而微软去年发布的Surface Pro X也使用了高通处理器。 这些设备如今只是小众卖家，但是苹果公司进入市场很可能会围绕新兴技术转变吸引消费者的注意力，特别是如果苹果公司开始开发与英特尔性能相媲美的芯片。 Moor Insights&Strategy创始人Patrick Moorhead表示：“苹果公司对Arm的投入将加快这一步。” 基于Arm的PC与基于Intel的计算机有关键区别。由于这些芯片是从智能手机中获取的，而智能手机是功耗的关键问题，因此与传统机器相比，它们倾向于拥有更长的电池寿命。像智能手机一样，它们也可以快速打开，并且可以始终保持与蜂窝数据网络的连接。 高通公司产品管理高级总监Miguel Nunes说：“连通性是在家办公的地方。” “我们看到很多人意识到他们在家中的WiFi不能满足所有需求。” 但是，基于Arm的PC仍然存在障碍。过去20年中编写的大多数软件都是为Intel机器编写的，在对其进行重写之前，它可能必须依靠“仿真”来减慢应用程序的运行速度。 英特尔的芯片阵容“使人们能够使用自己喜欢的Windows应用程序，而不会遇到与通过Windows在非x86架构上运行非本机应用程序相关的潜在性能损失，也不必担心自己喜欢的应用程序是否可以在其平台上运行。”声明。 对基于Arm的计算机的关键测试将是开发人员是否重写大型企业使用的软件，苹果公司进入市场并不能保证一定会实现。苹果公司的核心开发人员大多数将使用苹果公司专有的开发人员工具。 最后，处理器是自研，加上系统也是自家的系统，苹果可以更好的对mac OS进行软硬件协同优化，体验优势对比Windows阵营将进一步拉大。至此，苹果所有的设备都实现了从系统底层架构，到软件开发，再到硬件研发，都掌握于自己手中。

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  • 美国禁令后的巨头联合，华为有望脱困

    美国对华为实施芯片禁令后，对全球的半导体行业都产生一定的影响。比如台积电，高通，联发科，sk海力士等公司和华为一样，都是这条政策的受害者。如今，在禁令实施的两个月后，抓住美国大选这个特殊机会，正是华为等企业发展的好机会。因而，在美国众多企业的联合游说下美国商务部放宽政策，因而众多企业得到出口许可证。 根据网络上的信息来看，索尼、三星、英特尔、微软都已经获得供货华为的许可，有消息称，只要不涉及5G领域，那么一般都会取得供货华为的许可。之前还有消息称台积电也开始恢复与华为合作，但是仅限制在28nm产品以上，这还是无法满足华为手机芯片的需求。 对于台积电来讲，唯一一个能够称之为对手的大概就是三星了。只是三星方面每一次都晚台积电一步，让台积电占据优势。而台积电方面与华为之间也保持着良好的合作关系，超过了20年。 华为目前是全球第二大智能手机厂商，尽管海外销量有所下降，但是国内市场的份额还在不断上升，与华为合作对台积电只会更加有利。台积电现在面临的麻烦是，尽管仍然是全球最大的芯片代工厂，但是高通在此前已经宣布了，5nm芯片的代工订单全部被三星拿走，如果还不能拿下华为的订单，那么台积电的地位将再次受到影响。 有相关数据显示，光是在2019年，华为就为台积电贡献了超过360亿元的营收，在台积电所有零售之中占只有了14%的比例。华为早就已经成为了台积电的第二大客户。这第一大客户当然就是我们所熟悉的苹果。 但是美国方面对于华为的打压，让台积电方面也受阻。美国方面接连三次修改规则，使得台积电方面不能够实现自由出货，失去华为，台积电是万万不想的。 前面讲到过台积电每年都会拥有巨额的营收，而其中14%就来源于华为，失去华为就相当于去失去了巨大的因素，所以为了恢复与华为之间的供货，台积电一直以来也是非常的努力去寻找解决的办法。 而芯片禁令过去两个月的时间，如今新消息传来，台积电，高通，联合会，华为表态此次三家企业三管齐下，芯片的问题或许会得到解决。 美国方面表示，如果能够证明产品不是用在设备至少那么就很快能够拿到许可，即便是用在移动设备上也是可以的。这就意味着美国方面已经妥协，于是高通方面和台积电都纷纷向美国多次递交就是希望能够恢复与华为之间的供货。华为对于台积电来讲非常重要，对于高通来讲当然也是非常重要的。 11月5日高通方面发布了2020年第四季度以及全年的财报，同时高通还在当天宣布，高通已经获得华为一次性支付的18亿美元的专利和解费，而且已经提出继续供货华为的申请。 华为与高通和解的目的很明显，就是为自己的手机芯片铺平道路，目前自己的芯片无法生产，联发科芯片性能很是一般，这样的情况下高通就是一个不错的选择了。 据悉，失去华为，高通方面将会面临着80亿美元的市场营收，这对于高通来讲可是一个不好的消息。毕竟自己的老对手联发科正在伺机超越，在这样的情况下，高通如果真的失去了华为，那么联发科超越简直就是轻而易举。 所以此次高通与台积电联手希望能够向美国拿到申请，再看看华为这边，为了能够在半导体领域上有所发展，华为方面也是费尽心思。面向全球招聘了四十多位芯片，其中就涉及到芯片的测试以及封装等等，也就是说，华为逐渐向着设计制造测试封测等等转型。 任正非也就此事做出了表态，表示向上捅破天，向下扎到根。如此可见，此次华为是铁了心想要完成自主研发之路了。 而最近又有消息表示，华为已经开始着手在上海建立一条完全去美化的生产线，将会从45纳米开始。到2021年年底将制造出28纳米芯片，而在2022年年底将会制造出20纳米的芯片。 台积电，高通那边努力争取许可证递交申请，希望能够恢复出货上的自由而建设了一条自己的生产线，自主研发芯片，三管齐下，华为在芯片上所遇见的问题相信很快就能够迎刃而解。 华为和台积电和高通之间本就有着很深的联系，这一次几大企业联手上演了一场双簧戏，高通表示与华为签署了全新的长期专利许可协议，这份专利授权费可是高达18亿美元，直接令高通的营业额翻了四倍还多，这也是芯片禁令以来高通首次回归正增长。

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  • 芯片的“核心力”不仅仅只是设计，还应拥有制造能力

    众所周知，华为如今最棘手的问题在于芯片，华为旗下的手机板块对芯片巨大的需求量，但是华为旗下芯片设计公司华为海思只具备芯片设计，不具备芯片加工能力，因而华为屡屡却被限于芯片加工。 近日，华为创始人任正非的一席话引起一番讨论，他表示“华为今天遇到的困难，是设计的先进芯片，国内的基础工业还造不出来，华为不可能又做产品，又去制造芯片。”众所周知，国内半导体产业国产替代的这场马拉松已经冲刺多年，而我国半导体产业被卡，最关键的一环就是在芯片制造，而以光刻机为代表的设备更是国内无法突破的重要原因。 设备是半导体制造的基石 但市场基本被外资垄断 光刻机被誉为半导体产业 “皇冠上的明珠”，是芯片制造中最核心的机器，整个光刻过程也是芯片生产过程中耗时最长、成本最高、最关键的一步。 目前，光刻机产业基本被荷兰的 ASML、日本的尼康和佳能这三家供应商垄断。根据赛迪顾问数据，全球光刻机市场规模约160亿美元，ASML、尼康和佳能三大龙头总共占据95%市场，其中EUV市场几乎被ASML一家独占。 其实，中国也能生产光刻机，但以中国目前的技术，只能够生产低端一些的光刻机设备，能够制造90nm及以上工艺的芯片，而能够生产7nm甚至5nm芯片的高端光刻机基本上全部靠ASML供货。 国产半导体设备发展正当时 随着中美贸易摩擦的升级，打破垄断、提高国产化率，力争实现半导体设备自主可控是重中之重。在这样的背景下，国家从政策、资金方面支持半导体设备的国产化，国家大基金二期支持重点就放在国产半导体设备和材料上，其中提到将加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备，以及关键零部件的投资布局，填补国产工艺设备空白。 在国家政策及基金等因素的支持下，如今，中国的光刻产业也有了一定的起色。 近日，据业内人士透露，上海微电子已经宣布研发出28纳米光刻机，预计这28纳米光刻机将在2021年底到2022年之间进行量产，而且这个28纳米光刻机通过多次曝光之后，可以用于生产14纳米甚至10纳米的芯片。 作为中国大陆技术最先进、规模最大的晶圆代工企业，中芯国际历时多年，制程工艺从0.18微米技术节点发展至如今的N+1工艺。日前，一站式IP和定制芯片企业芯动科技官方宣布，已完成了全球首个基于中芯国际FinFET N+1先进工艺的芯片流片和测试，所有IP全自主国产，功能一次测试通过。 而在光刻机技术研究上，今年以来也是好消息不断：2020年6月，由中国科学院院士彭练毛和张志勇教授组成的碳基纳米管芯片研发团队在新型碳基半导体领域取得了重大的研究成果，并实现了碳基纳米管晶体管芯片制造技术的全球领先地位;2020年7月，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所成功研发出了一种新型5nm高精度激光光刻加工方法。 虽然这些技术都处于实验室阶段，但至少在一些基础理论上已经取得了突破，未来这些实验室技术有可能会转化为现实的生产技术。相信在我国科研人员、企业等各方的共同努力之下，实现国产替代，缩小跟国际顶尖水平的差距! 芯片加工制造的不足，不仅仅体现于半导体行业，也反应了整个中国与西方国家在制造业上的区别。在制造工艺上，我国制造技术唯有一步一步地慢慢向前探索，绝无捷径可言。

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  • 18年追赶，联电停止12nm以下先进工艺的研发

    在半导体行业，每一次变革都十分重要，处于局中，很难判断半导体下一次变革的方向。对于新一代的芯片工艺，面对超高的成本压力以及利益诱惑，到底是放弃还是坚持，只有选择后才知道对错。 两年前，新一代工艺开发所要面临的成本压力以及技术压力，使得晶圆代工厂陷入了一场赌局——是硬着头皮搞下去，还是另谋出路。当时，身为全球第三大晶圆代工厂的联电就做出了一个轰动业界的选择，即停止12nm以下先进工艺的研发。 两年后，台积电和三星在3/5nm先进制程上的你追我赶吸引了整个业界的目光，但根据今年8月拓墣产业研究院最新调研结果显示，我们发现，联电在晶圆代工行业的地位依旧稳固(2018年，全球晶圆代工厂的前三位分别是：台积电、格罗方德、联电。在这两年间，虽有三星这匹黑马强势闯入前三甲，但从营收上看，联电的地位依旧没有改变)。 但从增长情况上看，联电以23%的同比增长成绩，足以傲视其他晶圆代工厂商。而在这个势头中也隐隐透露出了一丝稳中取胜的味道。 一、18年的追赶者，联电的一念之间 2018年，联电做了一个决定——停止12nm以下先进工艺的研发，在晶圆代工市场上不再拼技术，而是更看重投资回报率，赚钱第一。 联电这一念，也意味着他将结束18年的追赶者身份。 2000年，联电作为晶圆代工厂的第二名紧追台积电，双方在代工工艺上一度不相上下。但28nm改变了这种局势——台积电28nm率先量产，其产能及技术成熟度遥遥领先于联电。结果就是，在接下来的一年中，台积电28nm的营收占比迅速从2%爬升到了22%，台积电掌控了这场竞赛的优势。 至此以后，联电就一直追着台积电跑。试图通过研发更先进的工艺来超越的联电，却花了十八年都没有实现这个目标。据相关报道显示，联电由于过度的投资先进制程，导致每次生产时产能利用率必须达到9成以上才能盈利，而这样的营收方式显然不能长久。 于是，联电采取了重大市场策略调整，淡出先进制程的较量，转向发挥在主流逻辑和特殊制程技术方面的优势，强化对成熟及差异化工艺市场的开发。 当时联电表示，在12nm及以上的工艺代工市场上，联电的占有率只有9.1%，营收规模约为50亿美元，一旦市场占有率增长到15%，那么还有60%的市场空间增长，营收将达到80亿美元以上。 摩根士丹的分析师认为，联电这次的举动是把钱用在了正确的地方。 事实也的确如此，根据联电最新发布的2020年第三季度的财报中看，联电在该季度中实现了448.7亿元新台币的营收，这也创下了2004年第二季度以来的新高。值得关注的是，第三季度中联电的28nm营收占比为14%，季增一个百分点。 二、联电手中还有筹码 如果说，选择深耕成熟工艺让联电小赚了一笔，那么，8英寸晶圆需求量的猛增，则是市场坐庄，让联电血赚了一笔。 8英寸以成熟制程为主，功率器件、电源管理IC、影像传感器、指纹识别芯片和显示驱动IC等都需要8英寸晶圆的支持。2015年末，由于终端市场开始发生了变化，一波一波的新热潮，使得产业开始对8英寸晶圆厂芯片产生了热情。 根据广发证券的调研报告显示，汽车电子及物联网中应用的芯片，包括先进辅助驾驶系统及感测器、车用电流控制IC、物联网MCU等在8寸晶圆厂中大量投产，使得2016年下半年开始8 寸晶圆厂的投片量快速提升。 在2018年年初，电源管理、影像传感器、指纹识别芯片和驱动IC带动了8英寸晶圆代工的需求。但与此同时，12英寸晶圆代工也逐渐成为了市场的宠儿，但这却需要相关企业进行大量的投资，而由此产生的巨大成本，以及建厂时程长及新客户拓展不易等诸多因素，使得12英寸晶圆代工的推进还需要很长的一个过程。因此，8英寸晶圆代工仍是众多器件的首选。 到了2019年，市场对8英寸晶圆的需求再次掀起了一个顶峰。据中国证券报的报道显示，国金证券分析师郑弼禹认为，本轮8英寸晶圆产能紧缺始于2019年多摄像头手机带动CMOS图像传感器需求提升。而受疫情影响，全球在家办公、在线教育增多，使得笔记本电脑、平板类产品需求增长，从而拉动驱动芯片及其他半导体产品需求增长，叠加三季度是旺季，使得本轮8英寸晶圆代工景气度超过往年。 而根据市场的情况来看，这种供不应求的状况一直持续到了2020年。在联电最新的财报会议上，王石也指出，在面板驱动IC、电源管理芯片等需求带动下，8英寸产能吃紧情况将延续到明年。 联电近些年来的8英寸产能，也能体现这种市场需求。根据广发证券的调研报告显示，从2017年报披露数据来看，目前联电8寸晶圆产能约占总产能的一半， 2016年平均产能利用率为88.6%，而2017年则攀升至了94.4%。 而根据联电最新的财报显示，在2020年第三季度中，联电出货量达到225万片约当8吋晶圆，8英寸晶圆代工产能依旧紧俏。联电联席CEO王石表示，这主要反映了居家上班与在家学习趋势，持续带来终端市场的稳定需求，例如智慧型手机、电脑设备高速I/O控制器中的无线连接、以及电源管理IC等应用。 (2020年第三季度联电季产能情况) 供不应求的市场状况，也导致了8英寸晶圆身价的水涨船高。 据公开资料显示，联电曾在2018年的一次股东会上确定了启动“一次性涨价”计划。据相关报道显示，当时其旗下 8 英寸厂接单满载，且因硅晶圆涨价明显、导致成本增加，联电自6月起调涨 8英寸代工价格。 两年后的今天，在市场对8英寸晶圆产能需求依旧不减的情况下，联电也再次宣布了一项涨价计划。根据联电在其最新的财报会议上的内容显示，由于目前8英寸需求相当强劲，产能持续紧俏，联电已与客户讨论2021年的产品定价，预计2021年8英寸价格将调涨，而12英寸价格将维持平稳。 联电也表示，8吋晶圆代工产能高度紧俏，联电将持续受惠于涨价效益，同时，其旗下28纳米制程也获许多客户肯定，可望带动12英寸需求看增，其2020年业绩可期创新高。 三、联电8英寸晶圆代工的布局 第一座8寸晶圆厂诞生于1990年，大部分现存8寸晶圆厂建成的时间也都有10年甚至更久。而不抛弃不放弃，也使得8英寸晶圆代工在经历了低谷后，在新应用的爆发下，迎来了新的成长。 根据芯思想研究院的报告显示，联电8英寸代工厂一共有7座。从1995年开始，联电就在8英寸晶圆上下了不少功夫。 1995年7月，联电和Alliance、S3合作成立联诚半导体(United Semiconductor Corp.，USC)，即是现在的FAB 8B厂。 1995年8月，联电与Trident、ATi、ISSI等七家公司合作成立联瑞科技(United Integrated Circuits Corporation，UICC)，是现在的FAB 8D厂。 1995年9月，联电和两家IC设计公司合作成立联嘉积体电路(United Silicon Incorporated Corp.，USIC)，是现在的FAB 8C厂。 1995年9月，联电8英寸晶圆厂(原UMC3，现在FAB 8A)开始生产。 1998年4月，联电收购合泰半导体(现盛群半导体，Holtek)的8英寸晶圆厂(现FAB 8E)。 1998年5月，联电UMC5(现FAB 8F)动工兴建。 2004年7月，联电并购硅统半导体的8英寸晶圆制造厂，是现在的FAB 8S厂。 2013年3月，联电完成收购和舰科技，是现在的FAB 8N厂。 其中，位于苏州的和舰也是联电8英寸晶圆代工的重要角色之一，联电也频频对该厂进行了布局。2018年底，联电宣布将投资超过六十亿人民币去扩充其八英寸和十二英寸产能。根据规划，8英寸厂产能优化将会以子公司苏州和舰科技为主，预计将扩充1万片。在之前，和舰的月产能为六万片，扩产之后，这个数字将会提升到7万片。 最近，还有市场传出，联电因应8吋晶圆代工需求强劲并扩大营运规模，有意斥资新台币百亿元以内，以收购日商东芝8吋晶圆厂。对此，联电则表示，不回应市场传言，强调对并购抱持开放式态度。 除了建厂收购以外，联电对8英寸的投入还表现在投资上。根据公开消息显示，联电在2020年的资本支出预算为10亿美元，以因应中长期客户和市场的需求。联电也将持续执行切入新的市场并扩展既有市场，藉着联电在制程技术及世界级晶圆专工服务的核心竞争力，更加强化在逻辑与特殊制程解决方案的产业地位。 联电在其最新季度的报告中指出，资本支出方面，联电将维持10亿美元年度预算不变，即1.5亿美元用于8英寸，8.5亿美元用于12英寸。 四、加码12英寸晶圆代工布局 市场对8英寸的需求，使得联电赚的盆满钵满。同时，我们也看到，联电正在加紧布局12英寸晶圆代工项目。这或许也是联电走向未来的筹码之一。 8英寸晶圆代工需求的火爆，其中一个原因是大部分8英寸晶圆厂设备已折旧完毕，固定成本较低。大部分晶圆厂现已完全折旧完毕，因此，8英寸晶圆产品在经营成本上极具竞争力。但硅片尺寸扩大也的确会带来成本的降低，伴随着未来产线的成熟，12英寸晶圆代工势必会成为一种趋势，所以，这也引起了晶圆代工厂商们的加紧布局。 目前来看，联电拥有4座12英寸晶圆代工产线，分别是位于台南的Fab 12A、位于新加坡白沙晶圆科技园区Fab 12i、位于中国厦门的联芯FAB12X以及位于日本三重县的USJC。 其中，联电集团于2014年与厦门市政府等合作，在厦门火炬高新区投资建立联芯12寸晶圆厂，2016年开始投产，联电集团持股逾六成，是集团在大陆布局12寸晶圆代工的重要基地，初期以40/55nm制程为主，目前已导入28nm制程技术。 今年2月，联电发布公告称，公司将透过子公司苏州和舰，对厦门联芯(12寸晶圆厂)增资，总金额人民币35亿元(约新台币149.87亿元，以下都以人民币计算)，协助联芯扩产。在联电最新的财报会议上，公司也表示，将维持厦门联芯12英寸厂的扩厂计划，目标2021年中左右，将从目前约2万片提升到2.5万片/月。 在12英寸晶圆代工的布局上，联电还曾于去年9月获准以544亿日圆，收购该公司与富士通半导体(FSL)合资的12英寸晶圆厂日本三重富士通半导体(MIFS)全部股权。据相关报道称，此举将扩充联电12英寸晶圆代工产能。 先前放弃12nm以下先进工艺的联电，在晶圆代工市场最后还是选择了回报率第一。但是如今在8英寸市场下赚的盆满钵满的联电，最终还是选择以12英寸晶圆代工为未来的筹码。

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  • 微电子所提出基于忆阻器的人工感受神经系统的具体方案

    当前，人类社会正由信息化向智能化演进。智能化社会需要高效智能的信息感知系统对感知到的巨量信息进行有效甄别、处理和决策，并对重复无意义的信息进行有效过滤。因此，基于生物感受神经系统的功能特性构建具备生物现实性的高效智能信息感知系统将成为一个重要发展趋势。 近日，中科院微电子所微电子重点实验室刘明院士团队构建提出了基于忆阻器具备习惯化特性的人工感受神经系统的实现方案，并利用习惯化这一生物学习规则构建了可应用于机器人自主巡航避障的习惯化脉冲神经网络。 研究团队基于Mott忆阻器和传感器构建了感受神经元，该神经元能够感知外界的模拟信号并转化成实时的动态脉冲信号，实现了对外界信号进行感知并传输的基本功能。感受神经元进一步通过突触器件与中继神经元相连接构建了习惯化感知系统。 该突触器件具有连续刺激下权值的习惯化演进趋势，进而影响感受神经元信号向中继神经元传输的效率，使中继神经元的输出呈现频率下降特性(即习惯化特性，如图a所示)。基于这一习惯化特性，团队进一步构建习惯化脉冲神经网络用于实现机器人避障功能。 测试结果显示，基于习惯化的学习规则所构建的所示忆阻器基人工感受神经系统能够有效提升机器人的避障效率。 该习惯化感受神经系统还可通过不同的传感器应用于不同的感知系统，如嗅觉、味觉、视觉、听觉等。通过实现生物现实的感知系统，有望实现更具生物智能的终端系统。 a、忆阻器基习惯化感受神经系统示意图及系统响应特性。b、忆阻器基习惯化脉冲神经网络在提升实现机器人避障效率上的验证

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  • 汽车CMOS芯片，百亿美元大市场

    今年8月，华为旗下投资公司哈勃科技投资有限公司宣布投资参股安防领域CMOS图像传感器隐形冠军—思特威(SmartSens)。这家成立于2011年的国内CMOS图像传感器芯片设计公司，避开了传统巨头垄断的手机市场，转而切入安防市场并快速占据市场领先位置。 就在华为宣布投资的几乎同一时间，思特威首次推出首款车规级图像传感器产品，同时亮相的还有面向智能交通监控的产品。如今，思特威再次宣布推出一款面向舱内应用(包括DMS)的车规级图像传感器产品，意味着这家华为系公司全面进军汽车行业。 一、百亿美元大市场 3年前，CMOS传感器刚刚经历一轮全球需求的爆发增长期，智能手机及其他移动终端、安放监控行业是主要的推动力。 如今，随着智能手机、传统安防监控领域步入低速增长期，CMOS图像传感器需要寻找一个新的高速增长行业。 目前，在全球汽车市场，安森美、索尼、三星、豪威占据市场主要份额。数据显示，去年全球汽车图像传感器约10亿美元市场。 按照未来三年车载摄像头配置数量变化(车内新增1-3颗、车外从之前的5颗逐步增加了8-12颗)，市场将持续受益智能化渗透率提升。 此外，高阶产品需求开始出现，从传统的100-200万像素逐步提升至500-800像素。而自动驾驶系统对于摄像头要求更加复杂，性能更高。 不过，相比于其他领域，汽车是一个极具挑战性的市场，对于企业来说，没有失败的空间。 作为思特威AT系列首颗车规级图像传感器产品，SC100AT具有高达140dB的超高动态范围，以极其出色的高品质明暗细节成像应对车内/外的强烈光线变化。 此外，SC100AT通过搭载思特威特有的PixGain HDR技术可实现出色的无拖尾成像，而低至0.58e-的读出噪声，更使其能够在低光照环境下输出清晰、细腻的夜视影像画面。 而此次新推出的适用于DMS系统的SC133GS CMOS 130万像素CMOS传感器，在低光驾驶环境下，超高灵敏度(QE @ 940 nm > 40%)能够读取近红外光。 结合120 fps帧速率和单帧HDR技术，提供实时图像清晰可见明暗细节，准确地捕捉最细微变化。 与此同时，思特威还在今年6月发布其专有的LED闪烁抑制(LFS)技术，帮助CMOS图像传感器有效减轻LED闪烁带来的危险，以支持ADAS及自动驾驶的特殊要求。 相比于其他同行已经推出的类似解决方案，思特威选择了一种更独特的方法，基于专有的QCell技术增加了传感器的灵敏度和动态范围，以适应昏暗或波动的照明场景。 为了强化汽车业务，思特威还在今年6月宣布收购位于深圳的Allchip Microelectronics(安芯微)，后者是一家专门为汽车应用提供CMOS图像传感器的公司。 思特威看中的是，到2025年，全球汽车市场摄像头模块将超过100亿美元的庞大市场。 二、智能化的基础 无论是镜头、模组还是CMOS，相比于车外ADAS的高性能(功能安全)要求应用，舱内DMS等应用要求相对较低，但同样对成本、尺寸、功耗等等有更高的要求。 比如，豪威在今年推出的全球首款汽车晶圆级摄像头CMOS传感器OVM9284，尺寸为6.5 x 6.5毫米，功耗比平均水平低50%以上。 OVM9284基于豪威公司的OmniPixel 3-GS全球快门像素架构，能在940nm波长下提供量子效率，在接近或完全黑暗的情况下可以获得最高质量图像。 集成的全视图像传感器(图像传感器、信号处理器和晶片级光学器件)，有3微米像素和0.25英寸光学格式，分辨率为1280 x 800。 这款计划在今年底量产的芯片级摄像头，规避了传统舱内摄像头尺寸过大的弊端，方便汽车制造商和DMS方案商更灵活选择安装位置以及与座舱其他组件的集成。 “DMS可能是ADAS之后的下一个增长市场，因为驾驶员分心正成为一个主要问题，相应的监管和法规也在陆续推出。”行业人士表示，这几年产业链上下游企业都在不断加码。 与此同时，摄像头也在成为智能化的重要元素。同时，视觉感知仍是adas及自动驾驶的重心所在。 以手机为例，2017年苹果在iPhone的发布会上，约有10%的时间“推广”摄像头;去年，时间占比接近50%，而不是其他手机功能。 如今，在汽车行业也是如此。搭载摄像头的数量，以及摄像头的像素也在成为新车智能化营销的重点之一。 不过，对于思特威来说，汽车前装导入周期较长，考虑到华为的投资入股，以及其在智能汽车领域进入量产阶段，后续想象空间不小。 此前，因为美国的出口禁令，使得索尼暂停了对华为手机的CMOS传感器出货。这意味着，在汽车行业，华为同样在通过投资参股的方式，扶持自有供应链体系。而持续的资本加持，正在加快思特威进军第二个“安防”市场。 随着车载摄像头搭载数量的快速增加，不仅使核心CMOS芯片性能要求增高，更加速了细分市场的竞争程度。

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