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中国在半导体行业都有哪些厉害的“重器”！

Date:15-03-2018Click:317/time

• 高端制造不如德国、电子科技不如日本、人工智能不如美国……这是几年前网络上最常见的对中国制造的吐槽，大有恨铁不成钢的意味，那到底什么才是中国最拿得出手的呢？几年前或许你会在脑袋里犹豫许久而得不出几个像样的答案。但现在，央视纪录片《大国重器》第二季来告诉你答案了！

  “工欲善其事必先利其器”，纪录片通过近年来最引人注目的世纪工程，向观众展示了诸多高端利器，比如首次开放的超级工厂，首次披露的核心技术关键突破，最先进的世界级试验平台，最高水平的中外装备同台竞技。那么，范围缩小到半导体行业，中国又有哪些重要的武器推动着行业的发展呢？

  AI芯片

  2018年的平昌冬奥会闭幕式上，由张艺谋执导的“北京八分钟”中，以“人工智能”为代表的中国新科技元素惊艳世界。24台移动机器人“冰屏”与26名轮滑舞蹈演员倾情演出，变幻的灯光，美仑美幻的场景，传统而富有底蕴的中华文化与人工智能完美融合。

  

  这些移动机器人能在舞台上如此灵活的完成任务的背后最主要是的有一颗强大的心脏——芯片。而中国也已经掌握了人工智能芯片这个半导体行业中的“重器”。

  2016年，寒武纪发布了全球首款商用深度学习专用处理器IP——寒武纪1A处理器。这款处理器基于寒武纪科技所发明的国际首个人工智能专用指令集，具有完全自主知识产权，在计算机视觉、语音识别、自然语言处理等关键人工智能任务上具备出众的通用性和效能比，在1GHz主频下理论峰值性能为每秒5120亿次半精度浮点运算，对稀疏化神经网络的等效理论峰值高达每秒2万亿次浮点运算，同时支持八位定点运算和一位权重。在若干关键人工智能应用上实测，寒武纪1A达到了传统的四核通用CPU 25倍以上的性能和50倍以上的能效。

  2017年，寒武纪授权华为海思使用寒武纪1A处理器，搭载于麒麟970芯片和Mate 10系列手机中。寒武纪陈天石称，经过对比，寒武纪1A不靠蛮力、不靠稀疏化技术轻松打败了苹果A11处理器。此外，2017年寒武纪还正式发布了三款智能处理器：1A处理器的升级版，拥有更高性能的寒武纪1H16处理器；面向视觉领域的1H8处理器，有4种配置可选，主打拍照辅助、图片处理、安防监控，性能功耗比是1A处理器的2．3倍；面向智能驾驶领域的寒武纪1M处理器，性能是1A处理器的10倍以上。

  陈天石还表示，2018年，寒武纪将推出分别主打推理和训练的两款MLU芯片，一款是面向数据中心、中小型服务器的MLU100高性能芯片，偏重推理；另一款是面向企业级人工智能研发中心的MLU200高性能芯片，偏重训练。

  比特币芯片

  

  近几年，比特币的行情持续走高，由此创造了很多一夜爆发的传说。而由此更是催生了一大批“挖矿”公司（比特币挖矿就是利用电脑硬件计算出比特币的位置并获取的过程称之为挖矿。），而北京比特大陆科技有限公司（以下简称比特大陆）就是随之诞生的“挖矿”巨头。

  比特大陆成立于2013年，由吴忌寒和芯片设计专家詹克团（Micree Zhan）联合创办，是一家生产比特币挖矿机、定制芯片、运营“矿池”（比特币矿工工厂）的初创公司。仅用了5年左右的时间，比特大陆公司已有超过700多名员工，AI技术团队200余人。据预估，2017年比特大陆的销售额预计达到惊人的143亿人民币，超过了国产手机芯片设计厂商展讯，荣登2017年中国十大集成电路设计公司排行榜第二名，仅次于华为海思。

  比特大陆拥有低功耗高性能的16nm工艺集成电路的量产经验，成功设计量产了多款ASIC定制芯片和集成系统，芯片出货量达到数十亿颗。2018年1月初，比特大陆带来了全球首款张量加速计算芯片BM1680，以及板卡SC1／SC1＋、智能视频分析服务器SS1等重量级产品。这是一颗面向深度学习应用的张量计算加速处理的专用定制芯片，适用于CNN、RNN、DNN等深度神经网络的推理预测（Inference）和训练（Training）。芯片由64 NPU构成，特殊设计的NPU调度引擎（Scheduling Engine）可以提供强大的数据吞吐能力，将数据输入到神经元核心（Neuron Processor Cores）。

  比特大陆还通过在芯片内集成高度定制的BMDNN Chip link芯片链路技术，实现在高速SerDes上提供稳定，灵活，低延迟的链路，可以使多个BM1680芯片一起工作，使其作为一个统一的系统，提供更高的处理能力。

  按照规划，2018年比特大陆将发布第2代算丰AI芯片BM1682，计算力将有大幅提升。后续规划中还有第三代、第四代等陆续发布。

  内存

  中国的内存、闪存芯片几乎100％依赖进口，从16年中到现在存储芯片大涨价使得国内消费者付出了极大的代价，8GB单条内存的价格是之前的三四倍，128／256GB SSD硬盘也翻了一倍多。也因此，内存DRAM芯片颗粒国产化一直牵动着千万国人的心，一方面是希望国产内存内存DRAM芯片颗粒大规模量产能打压一下高昂的内存价格，另一方面则是由于纯粹的爱国精神和民族自豪感。

  在紫光赵伟国入主XMC，成立了长江存储之后，国产3D NAND Flash有了前所未有的希望。在2017年底的第四届世界互联网大会赵伟光就表示，在存储领域，紫光已经研发出了32层64G的完全自主知识产权的三维闪存芯片，2018年将实现量产。

  

  长江存储是紫光公司收购武汉新芯科技公司之后成立的存储芯片公司，在武汉开工建设国内最大的存储芯片基地，总投资超过了240亿美元，目前建设的是一期工程，主要针对3D闪存，2017年9月产房提前封顶，进展很顺利。而在产房之外，3D闪存芯片的研发工作也在同步进行中，17年底推出的首个32层3D是国产3D闪存芯片事业中的一个里程碑事件。

  如果与三星、东芝今年量产的64层3D闪存相比，国产闪存还存在一定差距，32层堆栈是这些公司去年、前年就量产的了，不过国产存储芯片发展时间太短了，要实现从无到有的突破，过程自然要比三星等公司更艰辛。此外，这次顺利长江存储顺利推出32层堆栈的3D闪存为日后发展奠定了基础，因为他们并不准备量产32层的，而是在明年直接量产64层堆栈的3D闪存，进一步跟国际主流水平接轨。现在成功开发32层3D闪存可为日后积累经验，锻炼队伍。

  根据长江存储的规划，他们预计在2018年下半年正式开始3D闪存生产，初期的产能只有5000片晶圆／月，不过一旦解决良率问题，后续就会大规模量产，武汉基地的设计产能最终可以达到30万片晶圆／月，未来足以比肩SK Hynix、东芝这样的公司的产能。

  SiC

  碳化硅是第三代半导体材料的典型代表，与传统的硅材料相比，热导率提升3倍，饱和电子漂移速度提升两倍，能耗降低20％以上，可以广泛应用于电动汽车、轨道交通、智能电网、通讯雷达和航空航天等重要国民经济和军工领域。很长一段时间，我们国家的碳化硅主要依赖进口。

  2018年2月，中国首条6英寸碳化硅生产线在北京亦庄成功通线，这证明我国在半导体材料领域达到了国际先进水平，提升了我国制造业的国际竞争力。同时，该产线的建成是我国首次实现碳化硅全产业链贯通，从产业链源头实现自主可控。

  这条生产线由开发区企业北京世纪金光半导体有限公司投资完成，此次成功通线生产，有效提升了我国高端制造业的国际竞争力。

  7纳米芯片刻蚀机

  现阶段半导体产业能量产的最先进的工艺节点是7nm，台积电全面领先。在7纳米制程设备方面，囊括了5大设备商包括应用材料（Applied Materials）、科林研发（LAM） 、东京威力科创（TEL）、日立先端（Hitach）、中微半导体。中微是唯一打入台积电7纳米制程蚀刻设备的大陆本土设备商。半导体芯片，是信息化时代的基石，也是当今尖端制造的制高点。芯片制造，已经进入10纳米到7纳米器件的量产时代，是中国输不起的领域，也是中国目前正在花大功夫发展的领域。

  中微的7纳米芯片刻蚀机是中国自主研发的第一批7纳米芯片刻蚀机，是芯片制造和微观加工最核心最先进的设备之一。它采用的是等离子体刻蚀技术。利用有化学活性的等离子体，在硅片上雕刻出微观电路。

  7纳米相当于发丝直径的一万分之一，这是目前人类能够在大生产线上制造出的最小的集成电路布线间距，这已经接近微观加工的极限。在ICP芯片刻蚀中，关键尺寸的大小和芯片温度有着一一对应的关系。如果我们要求刻蚀均匀性达到1纳米，那么整个芯片的温度差异就要控制在2度以内。中微自主研发的温控设计，可以让刻蚀过程的温控精度保持在0．75度以内，优于国际水平。

  气体喷淋盘是刻蚀机最重要的核心部件之一，也是7纳米芯片刻蚀机中的一项关键技术点。它的材料选择和设计对于刻蚀机性能指标的影响至关重要。中微和国内厂家合作，研制和优化了一整套采用等离子体增强的物理气象沉积金属陶瓷的方法，这种创新的方法极大地改善了材料的性能，其晶粒更为精细、致密，缺陷几乎为零。相比国外当前采用的喷淋盘，中国的陶瓷镀膜喷淋盘寿命可以延长一倍，造价却不到五分之一。中微自主研发的7纳米芯片刻蚀机让中国芯片制造装备补足短板、站上高端，与世界最先进水平同步。

  柔性显示屏

  关于未来的手机造型，现在业界都在做可折叠手机设想的概念图，而要实现这么一款可折叠的手机，柔性显示屏是关键。

  作为全球最大的液晶面板需求市场，中国已成为全球拥有高世代液晶面板生产线最多的国家，智能屏、触摸屏产量双双位居世界第一。

  当下，我国迎来了柔性屏时代，京东方成都B7厂率先实现量产，同时也是世界上第二条实现柔性屏批量生产的生产线，工厂面积接近7个“水立方”！在柔性屏量产前的极限测试中，在水中被测试用的柔性屏可以任意扭曲。低功耗、高分辨率仅有0．03毫米厚度的柔性屏，正在给终端显示领域带来全球性的革命。3000名工程师，10年储备，4万个技术难关攻破。在《大国重器》中也介绍到，BOE（京东方）成都第6代柔性AMOLED生产线项目月产能4．8万片，主要生产中小尺寸柔性AMOLED显示屏。项目达产后年投入57．6万片6代玻璃基板，达产年可出货9000万片以上高端柔性显示屏，实现年产值有望超过300亿元，这座超级工厂有望终结中国缺屏的窘境，引领中国走向柔性显示屏的制造强国！

  政策支持＋大基金的投入

  此外，中国要发展半导体行业，还有一个很重要的“软性”重器——政策支持和大基金的投入。

  2017年3月，国务院总理李克强在政府工作报告中提到，加快培育壮大新兴产业。全面实施战略性新兴产业发展规划，加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化，做大做强产业集群。这是“人工智能”首度被列入政府工作报告。

  2018年3月，国务院总理李克强在政府工作报告中指出“推动集成电路、第五代移动通信、飞机发动机、新能源汽车、新材料等产业发展”，把推动集成电路产业发展放在实体经济发展的首位强调。

  除了政策上的支持，国家在金钱上的投入也毫不含糊。2014年6月国家发布《国家集成电路产业推进纲要》，从政策上完善落实一系列支持集成电路产业发展的措施，并设置了分阶段目标；紧接着于2014年9月设立国家集成电路产业投资基金（俗称“大基金”），主要用于集成电路产业的投资，支持行业的发展壮大。

  截至2016年年底，国家集成电路产业投资基金股份有限公司＂大基金＂两年多来共决策投资43个项目，累计项目承诺投资额818亿元，实际出资超过560亿元；已实施项目覆盖了集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料、生态建设等各环节，实现了在产业链上的完整布局，带动的社会融资超过了1500亿元。

  有了这一个个强有力的重器，未来中国半导体行业定能推到一个此前从未有过的水平高度。