芯片有多重要呢？小到蓝牙耳机，大到高铁轮船，海里的潜艇、天上的飞机、包括太空中的卫星都有它的身影。

简单来说，没有芯片你的工业、农业、军事、高科技都是泡影。

为了掌握芯片核心技术掌握，防止“卡脖子”，世界各国铆足劲发展自己的芯片产业，美国制定了《芯片与科学法案》、欧洲通过了《芯片草案》、日本发布了《半导体和数字产业战略》、中国也将芯片发展写入了《十四五规划》。

芯片绝对算得上最复杂、最庞大的产业链，它涉及软件、硬件、材料、设备等多个领域。

就拿制造环节来说，它需要上百种材料，几百种设备，上千道工序，建设一条7nm生产线需要700多亿人民币，可以造两艘山东舰了。

可以说，芯片产业一般的国家真的玩不转，因此芯片是全球产业一体化的产物。但是美国凭借着军事、美元、科技的霸权，拉拢、打压、限制，妄图一家独大。

韩、日、荷唯命是从成为帮凶，俄罗斯因为芯片短缺，坦克都趴窝了，当然我国也好不到哪去。

全球芯片格局令人担忧

近日，研发机构公布了全球芯片的掌控能力，如下：

可以看出，美国依然是全球芯片掌控能力最强的，占比达到了39%，遥遥领先其他国家。

排在第二位的是韩国，达到了16%；日本排在第三，达到了14%；中国台湾为12%，排在第四；欧洲为11%，排在第五；中国大陆仅为6%，落后很多。

具体领域中，我们简单分析一下：

美国除了在晶圆（Wafers）领域为0%外，在其他领域都很强。EDA（电子设计自动化）领域居然达到了恐怖的96%，IP授权为52%，芯片设计为47%，芯片设备为44%。

韩国比较均衡，设计、制造、封装都很强，但没有出现垄断现象。

日本在半导体材料方面具有极强的优势，拿到了晶圆领域56%的份额，封装设备份额为44%，制造设备也到了29%。

中国台湾强在芯片制造和封装领域，主要是台积电、联电、日月光作出了贡献。

欧洲的优势在IP授权和制造设备，分别占据了43%和23%的市场份额。

中国大陆，最强的是封测，也只拿下了14%的份额，制造环节拿下了7%的份额，但止步于7nm，EDA、IP、制造设备、晶圆等，都表现非常差。

要知道我们拥有华为海思、中芯国际、长江存储、阿里平头哥、上海微电子、长电科技、北方华创、华大九天等数十家优秀的芯片企业，没想到竟如此不堪一击。

看来，我们要实现2025年70%的芯片自给率，真的还有很长的路要走。

好消息是，我们已经认识到了不足，正在努力的追赶中，不是有句话叫“只要努力就不算迟”吗？

接下来，我们一起来看看国产芯片在各环节中追赶得怎么样了。

一、制造工艺

先来说一说，大家最关心的制造环节。大家都知道芯片制造很难，那究竟有多难呢？

1、耗资大

一条7nm生产线需要700亿人民币，5nm生产线需要850亿，3nm生产线需要2000亿。所以，一般的公司根本玩不起。

全球芯片代工企业拿的出手的，也就台积电、三星、格芯、联电、中芯国际，这五家直接把控了90%的份额，台积电一家独大拿到了60%的份额。

台积电、三星、格芯、联电背后都有美国资本，内地的中芯国际背靠国家大基金，有了金主才敢玩芯片代工。

2、技术难

芯片制造是一个高技术壁垒的行业，7nm及以下工艺只有台积电和三星在玩，其他企业因为种种原因都止步于12nm/14nm。就连英特尔也计划让台积电代工。

2018年8月28日，格芯宣布调整公司战略，搁置7nm FinFET项目，联电也在这一年宣布停止12nm以下先进工艺的研发，不再拼技术，专注赚钱。

2021年3月，英特尔也宣布将核心CPU产品线交由外部晶圆代工厂，同时对外提供成熟工艺代工业务。

这三家公司，并没有被限制购买先进光刻机，如此决定，就是因为攻克不了技术难题。

3、设备限制

这似乎是针对中芯国际的，因为中芯国际早在2021年就被列入了“实体清单”，买不到先进的制造设备，无法突破7nm制造工艺，止步于12nm。

中芯国际CEO梁孟松，在2020年12月“离职信”中称，公司已完成7nm技术开发，明年会风险试产，只待EUV光刻机。

也就是说，只要解决了设备难题，国产芯片会迭代至7nm，进入全球前三。

那么我们的国产光刻机进展如何呢？

二、半导体设备

半导体设备基本被美、日、荷所把控，三者合计掌握了全球91.6%的市场份额，其中美国占据41.7%的市场份额，日本占据31.1%，荷兰占据18.8%。

最严重的问题是，美、日、荷均对半导体设备实施了出口限制，先进设备我们根本拿不到，只有自主研发。

想要打造纯国产生产线，九大核心设备必须要实现自主，即：光刻机、刻蚀机、CVD、PVD、离子注入机、抛光机、金属蒸发设备、涂胶/显影剂、清洗设备、

九大核心设备，缺少任何一种，不要说制造芯片，整条生产线都会瘫痪。

刻蚀机，中微半导体已经做到了5nm，并且进入了台积电的供应链，可以做到国产替代。

CVD、PVD方面，北方华创、拓荆科技、盛美上海，可以做到10%—13%的替代。

离子注入机，中电科也攻克28nm，并且核心部件全部国产，可以做到成熟工艺的替代。

抛光机方面，7月11日，华工科技制造出100%国产化的高端晶圆激光切割设备，实现了国产替代。

国产涂胶/显影机，芯源微和沈阳芯源做到了28nm水平，14nm设备正在研发过程中。

清洗设备，盛美上海、致纯科技等企业，可以做到50%的国产替代。

也就是说，在28nm成熟设备中只有光刻机尚未攻克，也导致了纯国产28nm生产线无法开建。

三、国产光刻机进度如何？

早在2021年时，很多媒体就一直在传上海微电子已经交付28nm光刻机，目前正在测试环节。

如今，两年多过去了，也没动静，这说明在技术上还未成熟，或者是没有通过全部验证。

国产28nm光刻机其实就是浸润式DUV光刻机，它同样采用了193nm光源，通过水的折射，形成134nm光源，然后聚集在晶圆上，进行光刻。

它的核心技术均为国产。

光源：由北京科益虹源打造，以ArF准分子激光器为基础，得到579nm基频光，穿过非线性晶体，获得289.5nm的倍频激光，进一步得到193nm三倍紫外激光。

双工作台：由清华大学和华卓精科共同打造，可用于45nm、28nm浸没式光刻机，未来升级后可用于14nm、7nm以下工艺。

浸没系统：由浙江启尔机电打造，精密度仅次于ASML和日本尼康，温度稳定性误差达到了0.001度，符合国际先进水准，满足28nm光刻技术。

光学镜片：由中科院长春光机所制造，工艺方面完全达到了28nm光刻机的要求，但与蔡司仍有巨大差距。

目前，28nm光刻机还未官宣，相信时间不会太久。

如果能在2025年打造1、2条纯国产28nm生产线的话，我们或许能够实现70%自主率的目标。

毕竟75%的芯片均在28nm工艺以上，只有智能手机、个人电脑、超算、高端GPU等小部分场景才追求7nm以下。

那么问题又来了，国产28nm光刻机比得过ASML的1980Di吗？

先说结论，比不过！

光刻机是工业皇冠上的明珠，其制造难度极为复杂，荷兰ASML的光刻机集成了全球技术及零部件，才做到了世界领先。

我国的光刻机，核心技术和关键零部件只能国产，因此，整体技术、精密度方面是落后ASML的。

ASML的浸润式DUV光刻机分为4代，分别是1980Di、2000i、2050i、2100i，这是一个不断升级爹地啊的过程，它并不是一次就做到极致的。

台积电曾使用1980Di光刻机，实现了7nm芯片的量产，华为的麒麟980就是使用这款光刻机制造的。

国产28nm光刻机显然做不到7nm，甚至14nm都不能实现，当然要牺牲良品率和芯片性能，也可以，不过这样做又有什么意义呢？

所以，在整个制造环节中，28nm光刻机成为了最关键一环，等到官宣攻克28nm光刻机的时候，也就说明我国解决了28nm芯片难题。

写到最后

在芯片竞争中，美国已经掌控了39%的产业链，当然这还是在美国本土的部分，如果考虑到台积电、三星、ASML背后的美国资本，那恐怕会更多。

国产芯片在不断努力追赶多年后，也才达到了6%，差距实在太大了，而且这种差距是全面性的。

所以，国产芯片真的任重而道远。

由于篇幅限制，本次只讨论芯片制造，下期再讨论EDA、IP领域。

我是科技铭程，欢迎共同讨论！