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2023-07-18 08:54:36

亚新体育中国的芯片现状如何电路板?

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  把技术分分类,第一类姑且叫“可山寨技术”,或者叫“纯烧钱技术”,有人喜欢往左边烧,有人喜欢往右边烧,于是就烧出了不同的应用技术。

  这本质上是用旧技术整合出新玩意儿,比如,美帝登月的土星五号,土工的跨海大桥,小胡子的鼠式坦克,甚至包括中国长城和埃及金字塔。

  打个比方,这有点像吉尼斯纪录:最长的头发,最长的指甲,等等……这类东西,只要钱到位,搁谁都烧的出,关键看有没有需求,所以这些也可以叫应用技术。

  比如这种架桥机,几个工业大国都能搞,但搞出来只能当玩具,只有土工搞出来才赚钱。

  土工发家后,迸发出海量需求,推动各种烧钱的应用技术井喷,赚了钱又可以孜孜不倦地完善各种细节,于是,可以不吹牛的说,中国的应用技术已经和整个外国平起平坐。

  第二类技术,暂且叫“不可山寨技术”,或者叫“烧钱烧时间技术”,任何牛逼设备,你拼命往细拆,最终发现都是材料技术。

  做材料和做菜差不多,番茄炒蛋的成分可以告诉你,但你做的菜就是没我做的好吃,这就是核心技术。

  发动机,工业皇冠上的明珠,是土工最遭人诟病的短板。其核心技术说白了就是涡轮叶片不够结实,油门踩狠了就得散架,无论是航天发动机、航空发动机、燃气轮机,只要带个“机”字,土工腰杆都有点软。

  还是以发动机为例:金属铼,这玩意儿和镍混一混,做出的涡轮叶片吊炸天,铼的全球探明储量大约2500吨,主要分布在欧美,70%用来做发动机涡轮叶片,这种战略物资,妥妥被美帝禁运。前几年在陕西发现一个储量176吨的铼矿,可把土工乐的,马上拼了老命烧钱,这几年苦逼生活才有了起色。

  如果我们继续罗列,就会发现,应用宽泛的基础性材料,中国还是落后外国,应用相对较窄的细分领域,中国逐渐领跑。

  这种关键核心材料,全球总共约130种,也就是说,只要你有了这130种材料,就可以组装出世界上已有的任何设备,进而生产出已有的任何东西。

  人类的核心科技,某种程度上说,指的就是这130种材料,其中32%国内完全空白,52%依赖进口。在高端机床、火箭、大飞机、发动机等尖端领域比例更悬殊,零件虽然实现了国产,但生产零件的设备95%依赖进口。这些可不是陈芝麻烂谷子的事情,而是工信部2018年7月发布的数据,还新鲜着呢。

  核心材料技术,说一句“外国仍把中国摁在地上”,一点都不过分。这其实很容易理解,毕竟发家时间不长,而材料技术不但要烧钱,更要烧时间。

  这里得强调一下,应用技术也很重要,它需要资金、需求和社会实际情况的结合。虽然外国有能力烧,但也许一辈子都没机会烧。这儿肯定有人抬杠了:人家只是不愿意烧,不然分分钟秒杀你!呵呵,如果强行烧钱,后果参照老毛子。

  磨叽半天,该回正题了,半导体芯片之所以难,是因为它不但涉及海量烧钱的应用技术,还有众多烧钱烧时间的材料技术。为了便于小盆友理解,这话得从原理说起。

  很多文盲觉得量子力学只是一个数学游戏,没有应用价值。呵呵,下面咱给计算机芯片寻个祖宗,请看示范:

  导体电路板,咱能理解,绝缘体,咱也能理解,小盆友们第一次被物理整懵的,怕是半导体了,所以先替各位的物理老师把这债还上。

  原子组成固体时,会有很多相同的电子混到一起,但量子力学认为,2个相同电子没法待在一个轨道上,于是,为了让这些电子不在一个轨道上打架,很多轨道就分裂成了好几个轨道,这么多轨道挤在一起,不小心挨得近了,就变成了宽宽的大轨道。这种由很多细轨道挤在一起变成的宽轨道就叫能带。

  有些宽轨道挤满了电子,电子就没法移动,有些宽轨道空旷的很,电子就可自由移动。电子能移动,宏观上表现为导电,反过来,电子动不了就不能导电。

  好了,我们把事情说得简单一点,不提“价带、满带、禁带、导带”的概念,准备圈重点!

  有些满轨道和空轨道挨的太近,电子可以毫不费力从满轨道跑到空轨道上,于是就能自由移动,这就是导体。一价金属的导电原理稍有不同。

  但很多时候两条宽轨道之间是有空隙的,电子单靠自己是跨不过去的,也就不导电了。但如果空隙的宽度在5ev之内,给电子加个额外能量,也能跨到空轨道上,跨过去就能自由移动,也就是导电。这种空隙宽度不超过5ev的固体,有时能导电有时不能导电,所以叫半导体。

  如果空隙超过5ev,那基本就得歇菜,正常情况下电子是跨不过去的,这就是绝缘体。当然,如果是能量足够大的线ev都照样跑过去,比如高压电击穿空气。

  到这,由量子力学发展出的能带理论就差不多成型了,能带理论系统地解释了导体、绝缘体和半导体的本质区别,即亚新体育,取决于满轨道和空轨道之间的间隙,学术点说,取决于价带和导带之间的禁带宽度。

  很明显,像导体这种直男没啥可折腾的,所以导线到了今天仍然是铜线,技术上没有任何进展,绝缘体的命运也差不多。

  半导体这种暧暧昧昧的性格最容易搞事情,所以与电子设备相关的产业基本都属于半导体产业,如芯片、雷达。

  基于一些简单的原因,科学家用硅作为半导体的基础材料。硅的外层有4个电子,假设某个固体由100个硅原子组成,那么它的满轨道就挤满了400个电子。这时,用10个硼原子取代其中10个硅原子,而硼这类三价元素外层只有3个电子,所以这块固体的满轨道就有了10个空位。这就相当于在挤满人的公交车上腾出了几个空位子,为电子的移动提供了条件。这叫P型半导体。

  同理,如果用10个磷原子取代10个硅原子,磷这类五价元素外层有5个电子,因此满轨道上反而又多出了10个电子。相当于挤满人的公交车外面又挂了10个人,这些人非常容易脱离公交车,这叫N型半导体。

  现在把PN这两种半导体面对面放一起会咋样?不用想也知道,N型那些额外的电子必然是跑到P型那些空位上去了,一直到电场平衡为止,这就是大名鼎鼎的“PN结”。(动图来自《科学网》张云的博文)

  三角形代表二极管,箭头方向表示电流可通过的方向,AB是输入端,F是输出端。如果A不加电压,电流就会顺着A那条线流出,F端就没了电压;如果AB同时加电压,电流就会被堵在二极管的另一头,F端也就有了电压。假设把有电压看作1,没电压看作0,那么只有从AB端同时输入1,F端才会输出1,这就是“与门电路”,

  同理,把电路改成这样,那么只要AB有一个输入1,F端就会输出1,这叫“或门电路”:

  左边有8个输入端,右边有7个输出端,每个输出端对应一个发光管。从左边输入一串信号:00000101,经过中间一堆的电路,使得右边输出另一串信号:1011011。1代表有电压,0代表无电压,有电压就可以点亮对应的发光管,即7个发光管点亮了5个,于是,就得到了一个数字“5”,如上图所示。

  终于,我们已经搞定了数字是如何显示的!如果你想进行1+1的加法运算,其电路的复杂程度就已经超过了99%的人的智商了,即便本僧亲自出手,设计电路的运算能力也抵不过一副算盘。

  直到有一天,有人用18000只电子管,6000个开关,7000只电阻,10000只电容,50万条线组成了一个超级复杂的电路,诞生了人类第一台计算机,重达30吨,运算能力5000次/秒,还不及现在手持计算器的十分之一。不知道当时的工程师为了安装这堆电路,脑子抽筋了多少回。

  把这玩意儿氯化了再蒸馏,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,那电子就别想在满轨道和空轨道之间跑顺畅。

  太阳能级高纯硅要求99.9999%,这玩意儿全世界超过一半是中国产的,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),几乎全赖进口,直到2018年江苏的鑫华公司才实现量产,目前年产0.5万吨,而中国一年进口15万吨。

  难得的是,鑫华的高纯硅出口到了半导体强国韩国,品质应该还不错。不过,30%的制造设备还得进口……

  高纯硅的传统霸主依然是德国Wacker和美国Hemlock(美日合资),中国任重而道远。

  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”。各位拍脑袋想想,以目前人类的技术,怎样才能完成这种操作?

  用原子操纵术?想多了,朋友!等你练成御剑飞行的时候,人类还不见得能操纵一个一个原子组成各种器件。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,让底下的晶圆出来。然后,用等离子体这类东西亚新体育冲刷,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。

  提个问题: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?

  这个问题很有意思,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。

  说个题外话,中国军用芯片基本实现了自给自足,因为咱不计较钱嘛!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,不过对军方来说,这都不叫事儿。

  用数以亿计的器件组成如此庞大的电路,想想就头皮发麻,所以芯片的设计异常重要,重要到了和材料技术相提并论的地步。

  一个路口红绿灯设置不合理,就可能导致大片堵车。电子在芯片上跑来跑去,稍微有个PN结出问题,电子同样会堵车。这种精巧的线路设计,只有一种办法可以检验,那就是:用!大量大量的用!现在知道芯片成本的重要性了吧,因为你不会多花钱去买一台性能相同的电脑,而芯片企业没了市场份额,很容易陷入恶性循环。

  正因为如此,芯片设计不光要烧钱,也需要时间沉淀,属于“烧钱烧时间”的核心技术。既然是核心技术,自然就会发展出独立的公司,所以芯片公司有三类:设计制造都做、只做设计、只做制造。

  半导体是台湾少有的仍领先大陆的技术了,基于两岸实质上的分治状态,所以中国大陆和台湾暂且分开表述。

  早期的设计制造都是一块儿做的,最有名的:美国英特尔、韩国三星、日本东芝、意大利法国的意法半导体;中国大陆的:华润微电子、士兰微;中国台湾的:旺宏电子等。

  外国、台湾、大陆三方,最落后的就是大陆,产品多集中在家电遥控器之类的低端领域,手机、电脑这些高端芯片几乎空白!

  后来随着芯片越来越复杂,设计与制造就分开了,有些公司只设计,成了纯粹的芯片设计公司。如,美国的高通、博通、AMD,中国台湾的联发科,大陆的华为海思、展讯等。

  大名鼎鼎的高通就不多说了,世界上一半手机装的是高通芯片;博通是苹果手机的芯片供应商,手机芯片排第二毫无悬念;AMD和英特尔基本把电脑芯片包场了。这些全是美国公司,世界霸主真不是吹的。

  台湾联发科走的中低端路线,手机芯片的市场份额排第三,很多国产手机都用,比如小米、OPPO、魅族。不过最近被高通干的有点惨,销量连连下跌。

  华为海思是最争气的,大家肯定看过很多故事了,不展开。除了通信芯片,海思也做手机用的麒麟芯片,市场份额随着华为手机的增长排进了前五。个人切身体会,海思芯片的进步真的相当不错(这一波广告,不收华为一分钱)。

  展讯是清华大学的校办企业,比较早的大陆芯片企业,毕竟不能被人剃光头吧,硬着头皮上,走的是低端路线。前段时间传出了不少危机,后来又说是变革的开始,过的很不容易,和世界巨头相差甚多。

  大陆还有一批芯片设计企业,晨星半导体、联咏科技、瑞昱半导体等,都是台湾老大哥的子公司,产品应用于电视、便携式电子产品等领域,还挺滋润。

  还有一类只制造、不设计的晶圆代工厂,这必须得先说台湾的台积电。正是台积电的出现,才把芯片的设计和制造分开了。2017年台积电包下了全世界晶圆代工业务的56%,规模和技术均列全球第一,市值甚至超过了英特尔,成为全球第一半导体企业。

  晶圆代工厂又是台湾老大哥的天下,除了台积电这个巨无霸,台湾还有联华电子、力晶半导体等等,连美国韩国都得靠边站。

  大陆最大的代工厂是中芯国际,还有上海华力微电子也还不错,但技术和规模都远不及台湾。不过受制于台湾诡谲的社会现状,台积电开始布局大陆,落户南京。这几年台资、外企疯狂在大陆建晶圆代工厂,这架势和当年合资汽车有的一拼。

  大陆的中芯国际具备28nm工艺,14nm的生产线也在路上,可惜还没盈利。大家还是愿意把这活交给台积电,台积电几乎拿下了全球70%的28nm以下代工业务。

  美国、韩国、台湾已具备10nm的加工能力,最近几个月台积电刚刚上线nm工艺,稳稳压过三星,首批客户就是华为的麒麟980芯片。这俩哥们儿早就是老搭档了,华为设计芯片,台积电加工芯片。

  说真的,如果大陆能整合台湾的半导体产业,并利用灵活的政策和庞大的市场促进其进一步升级,土工追赶美帝的步伐至少轻松一半。现在嘛,大陆任重而道远呐!

  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,荷兰阿斯麦公司(ASML)横扫天下!不好意思,产量还不高,你们慢慢等着吧!无论是台积电、三星,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!

  日本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,其中一台是给咱们的中芯国际。

  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,台积电有5%,三星有3%,有些时候吧,钱不是万能的。第二,美帝整了个《瓦森纳协定》,敏感技术不能卖,中国、朝鲜、伊朗、利比亚均是被限制国家。

  有意思的是,2009年上海微电子的90纳米光刻机研制成功(核心部件进口),2010年美帝允许90nm以上设备销售给中国,后来中国开始攻关65nm光刻机,2015年美帝允许65nm以上设备销售给中国,再后来美帝开始管不住小弟了,中芯国际才有机会去捡漏一台高端机。

  重要性仅次于光刻机的刻蚀机,中国的状况要好很多,16nm刻蚀机已经量产运行,7-10nm刻蚀机也在路上了,所以美帝很贴心的解除了对中国刻蚀机的封锁。

  在晶圆上注入硼磷等元素要用到“离子注入机”,2017年8月终于有了第一台国产商用机,水平先不提了。离子注入机70%的市场份额是美国应用材料公司的。涂感光材料得用“涂胶显影机”,日本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,也几乎被日本信越、美国陶氏等垄断。

  2015年至2020年,国内半导体产业计划投资650亿美元,其中设备投资500亿美元,再其中480亿美元用于购买进口设备。

  算下来,这几年中国年均投入130亿,而英特尔一家公司的研发投入就超过130亿美元。

  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。

  封测又又又是台湾老大哥的天下,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。

  大陆的三大封测巨头,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。

  说起中国芯片,不得不提“汉芯事件”。2003年上海交通大学微电子学院院长陈进教授从美国买回芯片,磨掉原有标记,作为自主研发成果,骗取无数资金和荣誉,消耗大量社会资源,影响之恶劣可谓空前!以致于很长一段时间,科研圈谈芯色变,严重干扰了芯片行业的正常发展。

  硅原料、芯片设计、晶圆加工、封测,以及相关的半导体设备,绝大部分领域中国还是处于“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!国务院印发的《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,中国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,但每个领域都参了一脚,前景还是可期待的。

  文末,习惯性抱怨一下人类科技的幼稚。芯片,作为大伙削尖脑袋能达到的最高科技水准,其基础的能带理论竟然只是个近似理论,电子的行为仍然没法精确计算。再往大了说,别看现在的技术纷繁复杂,其实就是玩玩电子而已,至于其他几百种粒子,还完全不知道怎么玩!

  芯片加工精度已经到了7nm,虽然三星吹牛说要烧到3nm,可那又如何?你还能继续烧吗?1nm差不多就是几个原子而已,量子效应非常显著,近似理论就不好使了,电子的行为更加难以预测,半导体行业就得在这儿歇菜。

  烧钱也好,烧时间也罢,烧到尽头就是理论物理。基础科学除了烧钱烧时间,还得烧人,烧的异常惨烈,100个高智商,99个都是垫脚石!工程师可以半道出家,但物理学家必须科班出身,基础科学在中国被忽视了五千多年,如今每年填报热度还不如耍戏的。

  不能光折腾电子了,为了把中微子也用起来,咱赶紧忽悠,哎,不对,是呼吁更多孩子学基础科学吧!

  IC民工强答一发,高票答案都是大佬,我以一个芯片生产人员的角度聊聊。身处世界前三储存器工厂,明显感到这两年就业行情好了很多,国家确实大力扶持芯片产业。武汉长江。合肥睿力。福建晋华这三个都是国家扶持的项目,从去年到今年一直在招人。工资很丰厚。确实中国半导体处于起步阶段,但是有钱有人。还是能成的。连我们外国老大都说,中国的半导体行业肯定会起来,但是还要几年。这两年就是交学费的过程。IC行业不扔钱起不来的。哪个工程师手底没几百张WAFER。论价值都上千万了。各种稀奇古怪的事故拦都拦不住。良品率就是一点一点试出来的。路还是要靠我们这一批半导体工程师自己趟出来啊。和各位兄弟共勉

  看到題主列了龍芯出來,我第一次知道龍芯是在2011年那時候,那時候是好奇大陸有做什麼晶片,去查了一下,看到龍芯,再去仔細找了一下資料才知道,原來是走MIPS架構,後來就每幾年就去查一下看發展的如何。

  我這幾年看下來,你們大陸有些人實在很奇怪,東西一出來如果沒有達到歐美國家差不多的水準,就會罵爛貨,罵騙錢,我每年查龍芯的資料都會看到有些人跑過去罵幾句就不見人影,完全只是為了想罵就罵,連去仔細了解都沒有,拿著一知半解的內容來罵,罵的內容還錯誤百出。

  有去追蹤龍芯的應該知道大陸北斗衛星前幾年全面採用龍芯,當時大陸央視還有做報導,現在看下來,如果當時還是從國外進口晶片,第三代北斗衛系統星現在大概要被老美卡到可能沒辦法繼續布建了。

  一個孤獨的老人在角落默默的磨著一把劍,磨著一把不知道什麼時候才有機會上戰場的一把劍,旁邊走過的人注意到就去吐他一口口水,或去踹他一腳,這孤獨的老人還是持續磨著這一把劍,他相信著當國家上戰場沒有劍的時候,他這劍再破也能替國家拼一刀,而不是任人宰割。

  芯片不只是cpu、存储、射频芯片之类为普通消费者所知的部件,更多的是基础的元器件和逻辑电路之类。作为一个电机控制工程师,我做硬件也做软件,从我所在的行业来看看基础元器件行业的国产替代情况。

  总体来说,我觉得近几年国产替代的步伐还是相当快的。我进入这个行业是08年,从屁都不懂开始研究电子技术这块的东西。作为一个电子工程师,设计电路原理,选择元器件,pcb布板等等,这些都是必备的技能。

  2010年之前,我记不清用过什么国产器件,应该是只有一些独石电容,瓷片电容,二三极管,绕线电阻之类。这些东西跟芯片真的不搭边,都是些低端到尘埃的元器件,歪歪扭扭的引脚,脏兮兮的外包装,那时候的民用国产元器件大概就是这个样子了。

  2011年,我仿制了第一个无刷电机控制器。mcu是microchip的pic系列;h桥驱动用的是IR的2130;线;mosfet是仙童的;光耦用的夏普;LDO用的st,也就是意法半导体;运放和比较器都是TI的;DCDC用的美国国家半导体,后来这家公司被TI收购了。印象中所有的关键部件,国产占比0。当然那个时候国际环境还很好,元器件缺料什么的很少碰到,价格贵是贵,但好在质量好。

  这样的日子持续了好几年吧,我也就混混日子一样这么做下去了,期间学学音乐,挺潇洒的,也没正经管工作上的事情。到了大概是16年还是17年,供应商那边事情开始多了起来。首先就是IR2130很难要,价格从8块多直接三级跳到25块,然后DCDC从12块跳到18,MOSFET从3块多跳到6块多,MOSFET一台机器用7个,算了下成本,上涨大几十,我体感上开始有些难受了。

  但是东西是仿制的,我也不敢随便换啊!那怎么办?拿一些别的型号开始替代,后来的结果就是,三天两头出问题。电子设计师都知道的,软件和硬件是匹配的,随便更换硬件,也得问问软件同不同意。但说到底我是仿制的啊,没那水平动软件,那段时间可以说是想当痛苦了。

  在我沉下心来学电机控制那段时间,我开始接到供应商的推荐,都是国产厂商。厂家很主动,态度也很好,元器件的参数是一个比一个高,我嗤之以鼻。

  转变是在我硬件技术进步之后,那时候我软硬件一起学,半年之后,对电机控制硬件有了基本的了解,我开始更改设计,自己学pcb layout做样机。反正自己做样机嘛,什么便宜好买用什么,于是我改动硬件,把2130替换成国产的2136,选的是士兰微的SDH2136。我心想做五个样机而已,坏掉也无所谓。制板,然后我自己贴片,焊元器件,焊得我头顶冒烟……总算是把样机做出来了,拿着用了国产驱动的样机上电了,咦,走挺好。

  过了一会我发现mosfet严重发热,这下我知道原因了,肯定是国产的2136不行!哼哼我就知道,国产货没法用!我转头就把士兰微的2136吹下来,换上IR的,得意洋洋上电,害,仍旧发热!

  这下把我给搞懵了,我那会菜啊,前些年都学音乐去了,正经事啥也没干,电子技术这一块菜成马。痛定思痛,我就疯狂翻技术手册,两天后我想通了,这个控制器的互补电路是用硬件设计的,也就是软件上它是没有设置死区时间的,没有死区时间的后果,就是上下桥mosfet会有一瞬间同时导通,电流巨大,发热的源头就在这里。既然软件没有死区时间,那么只能依赖2136本身的290ns死区时间,而原来的2130是450ns,然而mosfet这边的开关时间就需要几百个ns,2130能用,不代表2136能用。

  怎么办?很简单,换开关速度更快的mos管,只要把开关时间控制在2136本身的死区时间范围内,一切问题解决。

  我就开始找速度快的mos管,IR的毫无疑问出色,但是太贵。我就想,既然我已经用了国产的驱动,不妨也用一下国产的mosfet,于是我联系国内的厂商,找到了华润的一个型号。厂商那边很积极,立即送来20个样片,我拆换,上机,问题解决。

  大受鼓舞啊,我马不停蹄又做了4个,5个样机上电,没日没夜地跑,一个月就跑了百万次,一点问题都没有。这次经历让我对国产器件有了极大的信心。

  过了两年,我技术进步了很多,开始抛弃原来仿制的控制器,从白纸开始设计一款全新的机器,这回我有自己的想法。于是,mcu我大胆地上兆易创新,h桥驱动和整流器件仍旧用士兰微,运放和比较器用润石,mosfet用华晶和龙腾,二三极管和7805用长电,dcdc用芯龙,应川大统领的要求,整个控制器美国器件占比0。

  设计完硬件,我再开发软件,做了一套无刷电机和一套永磁同步电机的软件,这里谢谢意法半导体,STM32真是好东西,可惜我用了ST的库,MCU却是兆易创新的,无奈。

  设计完成后,样机经过几百万次测试通过,T1批排产,两百台控制器出货,没有故障。

  这几年的经历让我对国产半导体行业开始有了不小的信心,他们追赶的步伐很快,致力于为工程师们提供廉价又可靠的元器件,我是真心希望他们都奔走在成功的路上。

  后来,我对国产半导体行业的信心开始反馈到其他的事情上,于是7月份我买了一些长电科技的股票。。。于是我现在不知道到底是开心还是难过。

  答:中国是世界工厂,从全球采办原材料生产电子设备,成品一部分国内销售另一部分出口世界。因此大部分芯片都是进口组装后再出口的,国内并无这么大市场。但假如中国能自己完全生产控制核心芯片的开发,再背靠国内世界工厂优势,中国的电子产业将会冲击所有其它国家的本土产业链。

  答:目前国内芯片人才紧缺,但并无如此大的缺口。如果只将微电子和集成电路专业算是芯片研发主力的话,中国目前只有几十所大学开设相关专业,芯片人才极度匮乏。实际上所有电子相关,通信射频相关,物理材料相关,机械相关的人才都可以去参与芯片研发。尤其西电、成电毕业的大部分学生都经受过数电、模电、编程、大学物理的系统学习,可以直接从事芯片设计工作。

  另一方面,目前从事芯片开发(从硬件设计到流片前)的所有工程师都是硕士以上学历。说明前些年芯片人才并未十分紧缺,实际上很多工作本科生经过系统培训完全可以胜任,相信随着近些年国内芯片火热,芯片专业人才会大增,且工作学历会进一步下沉。

  3.芯片开发难度远高于互联网(计算机)开发,薪资却远逊于互联网和金融行业?

  答:芯片开发需要的理论基础和上手难度高于计算机开发,但并未到达夸张的程度。实际上芯片开发面临的最大问题不是技术而是市场和资金,假如芯片开发能像软件一样无成本试错和迭代,中国芯片马上会走到世界最前列。由于芯片开发和流片的巨大成本,只有大量的发货才能摊平成本。也正因此华为通过手机大量出货来摊平芯片开发成本,然后通过芯片级的创新进一步提高手机的定位,多次试错后实现了良性循环。而大部分公司开发的芯片产品拿去流一次片,然后公司死了,当然技术无法迭代。

  所以普通人支持国产芯片应该去信任国内展讯、兆芯、松果、京东方等国内产品,只有你们支持国产整机厂商才敢把国产芯片放在手机等设备上,中国芯片才能真正在技术和品牌上得到长足发展。

  至于芯片行业的薪资,前几年芯片开发薪资是远低于互联网的,但在这两年芯片开发薪资已经与互联网相当。下图是《路科验证》公众号收集整理的19届芯片设计验证岗得薪资数据:

  答:(1)一堆沙子—》提纯出单晶硅圆—〉使用光刻机在晶圆上刻蚀电路—》将晶圆切割为小块芯片—〉将芯片封装。

  此时一颗商用芯片就完成了,只有晶圆够大再加上光刻机刻蚀电路够细,一个晶圆就能同时生产更多芯片,这也就是芯片制成进步所造成的成本的降低。摩尔定律指出一颗芯片上的晶体管数每18个月翻一番,据说台积电已经可以量产5nm工艺,芯片加工已经到了原子级,摩尔定律可能面临失效。

  当然这也是中国芯片弯道超车的机会,因为以前你跑一步体育特长生跑两步,现在体育特长生都跑到终点线前休息了,现在就是你冲刺的好时候。

  答;(1)芯片设计开发(fabless):海思、高通、AMD、展讯、联发科等大部分你听说过的公司;

  (2)芯片代工制造(foundry):主流台积电、三星、中芯国际、Intel。一般来说主流商业芯片是,芯片设计公司开发好芯片后,将数据给第三方代工厂制造。如麒麟980芯片,由海思研发完成后,交由台积电生产制造。

  (3)芯片封装:长电科技,台湾日月光等。在芯片的设计、制造、封装三大领域中,附加值较低的封装国内已经达到全球先进水平。

  (4)相关产业(如内存和屏幕):内存方面比较有代表的是三星、东芝、镁光、长江存储等;屏幕方面有代表性的有三星、LG、夏普、京东方、天马微等。目前这两方面国内投入巨大,长江存储和京东方都是龙头企业。

  (5)生产资料(晶圆、光刻机、EDA):晶圆主要是日本厂商信越半导体和胜高科技;光刻机主要是荷兰的ASML;EDA厂商主要是Synopsys、Cadence、Mentor这三家。

  国内芯片行业目前是:封装内存和屏幕芯片设计芯片制造晶圆光刻机和EDA。

  答:美国的优势在于(1)芯片底层架构授权,如X86、ARM以及大量IP和专利。(2)大量的芯片设计,如没有高通芯片,中兴手机则没有旗舰级芯片。(3)EDA工具,若无EDA公司支持,芯片公司无法进行研发。(4)产业链和资本控制,虽然日本、韩国、台湾的芯片行业都很强,但都深受美国影响和控制。

  (1)从国际上看,芯片行业诞生于硅谷,已经经历了50多年的发展,各方面趋于成熟。并且由于摩尔定律面临失效,芯片行业已是夕阳产业。

  (2)从国内来看,由于中国芯片底子薄,且全球芯片行业有向中国转移的趋势,加上政府大基金投入,正在飞速发展。此外由于人工智能和物联网的兴起,芯片又进入了一轮爆发期。近20年内,中国芯片无疑是朝阳产业。

  答:芯片行业工作主要分为制造厂foundry和设计公司fabless两个方面,制造厂更需要物理和机械基础,设计公司更需要数电和编程基础。目前芯片的从业学历一般是硕士起步,更多人倾向于从事芯片设计芯片

  建议读研,本科学校不好的同学建议报考西电、成电、东南大学的电子方面专业,这几个学校性价比高受各个公司认可。至于本科学校很好的同学亚新体育,不敢给大佬们提建议。

  重点:(1)强烈推荐西安电子科技大学微电子学院的软件工程专业。该专业录取分数线基本是国家线分录取。研一上课,研二研三实习,Intel、synopsys、cadence、AMD、展讯、海思等知名企业来学校招实习生,毕业工作也十分好找。推荐!!!

  (2).《路科验证》公众号和验证技能培训,芯片设计过程中为了保证减少流片风险引入了专门的验证流程。目前市场上验证人员与设计人员同薪,且缺口巨大,上手难度较设计低易于入门。

  答:(1)学习芯片确实较难,要懂物理、数电、编程等基础。芯片开发面对的是纯逻辑开发,确实乐趣也比软开和互联网少一点。

  (2)前些年芯片薪资远低于互联网,这两年达到了相近的水平。且目前国内好的芯片公司较少。

  (3)芯片开发接触的知识面狭窄,不像互联网计算机可以接触到金融、零售、产品等多方面的东西。

  (4)芯片的晋升之路只有技术,一日做技术终身做技术,很少有转产品、销售、管理的机会。

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