當前位置: 華文星空 > 新聞

造5nm芯片比原子彈難10倍,美國不給設計軟體,將設計不出芯片?

2025-01-14新聞

前言

中美之間的矛盾其實已經存在許多年了。

大國之間的矛盾便是如此,而且可能會因一些波瀾,涉及到自身的發展,科技的發展,貿易的發展,牽一發而動全身,這是如今的國際生存常態。

而中國目前科研領域有一個板塊,目前因為國際矛盾,陷入了一種微妙的停滯。

芯片被譽為「現代工業皇冠上的明珠」,一直都有著舉足輕重的地位。

中科大的物理學教授朱士堯

如今兩個字是最近幾年中國互聯網、乃至國際政治上津津樂道的熱詞,芯片無比重要,越重要也就意味著越困難。

芯片難,難在技術上。

有些人甚至無法想象芯片究竟有多難造,中科大的物理學教授朱士堯在訪談中表示: 他作為一名主攻物理學的人員,從物理學的角度來講,造5nm芯片要比造原子彈難10倍以上。

資訊來源:世界先進制造技術論壇官方帳號2024-11-19 造5nm芯片要比造原子彈難10倍以上美國不給你用設計軟體

芯片有多難

芯片的制造居然比原子彈的制造還要困難!這或許這一聽讓很多人會摸不到頭腦, 感覺一頭霧水。

想要了解芯片技術力為何恐怖如斯,就得先知道究竟困難點在何處。

芯片制造的難度源於其精細度和復雜性。

隨著技術不斷發展,就像是雕花一樣,在越小的東西上雕的越栩栩如生越是難度大, 芯片的尺寸越來越小,效能越來越強。

特別是5nm(奈米)制程技術,是當前先進芯片制造工藝中的一個重要節點,它涉及到極為精密的光刻技術,晶體管的尺寸接近幾個原子層的大小。

而每減少一個奈米,制造的難度指數級增長,技術、資金、裝置、人才的投入要求也隨之提高。

因此,5nm芯片被視為技術巔峰,它代表著當前半導體行業在微縮技術上的極限。

芯片

很多人都覺得只要投入足夠的人力物力,只要能研究一段時間,再難的東西都能被攻克,然而在芯片上這套理論似乎不行。

更何況芯片的研發,並不僅僅是簡單的一堆工作人員在科研實驗室裏搗鼓就能做成的結果,任何一項科學技術的問世, 都不單單是單純的技術力,其背後更有人與人之間交易、甚至國與國之間的影響

舉個簡單的例子,芯片技術中最核心的光刻技術,遲遲難以攻略正是因為如此。

芯片

芯片是由數十億個微小的晶體管和其他電路構成的, 這些元件的尺寸非常小,需要透過光刻技術將電路圖案刻印到矽片上。

隨著芯片制程的不斷進步,晶體管的尺寸不斷縮小,要求光刻技術達到極高的精度。

但如今隨著制程技術的推進,傳統的深紫外光DUV光刻已經無法滿足更小制程, 比如5nm、3nm的需求,因此采用了極紫外光EUV技術。

EUV光刻要求在極短的波長下工作,這對於裝置的技術要求非常高,且裝置的成本極為昂貴。

只有少數公司——譬如荷蘭的ASML掌握了EUV光刻技術。

芯片

中國想要拿下'EUV光刻技術,就少不了要和荷蘭打交道,那麽這個有關科學研究的母題,就立馬上升到了國際政治層面

制造原子彈的難點在於對核分裂的深入理解和技術突破,尤其是如何在實際裝置中實作足夠的臨界品質,以引發鏈式反應。

這涉及到對核物理、材料科學等學科的深刻理解,以及在短時間內積累大量相關技術…… 這些都是可以透過時間的累積經驗的叠代而一步步彌補上

但芯片制造的核心難點比如極紫外光刻,這需要高精度的光源、透鏡和掩模技術。

單單是這一項,就需要向外國去取經,然而就這麽光刻技術一項也僅僅是芯片制造的漫長產業鏈裏面的其中一環而已, 更遑論芯片制造的其他步驟了。

資訊來源:茶間財經2024-12-6 美國對華芯片管制再升級,四大協會密集發聲:謹慎購買美國芯片

但即便今天知道人如此難了我們依舊沒有辦法選擇放棄,因為芯片技術實在是過於重要,無法割舍也難以替代。

芯片有多重要

半導體產業是全球科技發展的核心支柱,幾乎所有現代科技都離不開芯片技術。

從智慧型手機、電腦到人工智慧、大數據、物聯網,芯片在其中扮演著至關重要的角色。

同樣,芯片的處理能力和效率直接決定了技術創新的速度,也影響著國家的科技競爭力和產業升級, 這邊是為何國家要如此努力發展芯片的原因。

除了這些與聽上去高級的、人工智慧、大數據、物聯網這些雲裏霧裏的詞匯。

其實芯片與我們的民生也息息相關。看似高高在上冰冷無情的芯片技術, 其實在我們不知不覺中,早已飛入尋常百姓家。

芯片

隨著芯片效能的提升,計算能力越來越強,為新興技術如人工智慧、機器學習、自動駕駛、5G通訊等的實作提供了支持。

大學生期末肝論文用到的ai科技,還有我們手機上隨處可見的5G標誌, 乃至現在在少部份城市已經開始試點的無人駕駛技術,都基於這些芯片,也與我們的生活息息相關。

除此之外,芯片也為科學研究提供了強大的計算支持,推動了如生物醫藥、物理學、氣象學等領域的進步。尤其在大規模數據處理和模擬方面,芯片是必不可少的工具。

那些曾經被古人視為不可能痊愈的絕癥,慢慢的在芯片技術的推動之下逐漸治愈, 拯救無數個絕望的家庭與水火。

芯片同樣在衛星、航天器、遙感技術等領域發揮著重要作用,確保全球通訊、導航、天氣預報等系統的正常執行。

衛星

我們能夠輕松的開啟手機,知道明天的天氣。

知道明天應該穿點什麽,這些看似不經意的舉動, 其實背後都與芯片技術的發展有著強烈關系。

芯片如此重要而在二零二零年往後以華為為代表的芯片就不斷的結節高升,喜報頻頻,但如今我們在芯片的制造上已經受到了掣肘,其中與美國有千絲萬縷的聯系。

美國的限制

面對芯片技術猛速發展的中國,美國也是卯足了力氣,正視這個國際上的的頭號強敵。

譬如在近些年,美國對中國的芯片技術開始封鎖,特別是針對華為頒布芯片禁令, 這幾乎已經成為近年來全球科技競爭的一個重要方面。

資訊來源:央視新聞 2024-12-26 玉淵譚天|頻頻制裁中國芯片,美商務部長吐真言:徒勞之舉

美國對華為實施的芯片禁令主要集中在限制華為獲取先進的芯片制造技術和設計軟體。

美國政府認為華為可能會將其技術用於支持中國的軍事發展, 因此決定采取一系列措施來打壓其科技實力,尤其是在5G技術和通訊裝置領域。

譬如美國政府禁止美國公司向華為提供芯片及相關技術,特別是涉及5G通訊技術的高端芯片,這相當於要讓中國未來的芯片發展摸著石頭過河。

美國芯片

不但如此,美國甚至要把事情做絕:禁止華為從外國制造商那裏采購使用美國技術的芯片,例如台積電制造的芯片中使用了美國的設計工具和技術……

此外,美國還限制了華為獲得一些先進的芯片設計軟體,如電子設計自動化工具,主要來自美國公司Cadence、Synopsys, 而這項技術華為目前時間內也是無法觸碰到了。

在面對中國科技崛起的壓力下,美國如同被敲響了警鐘,像一只驚弓之鳥一樣,加強了本國科技投資,推動芯片制造和研發領域的創新。

例如,美國政府提出了針對半導體制造的激勵計劃,鼓勵國內企業擴大芯片制造投資,同時加大對新技術的研發資金支持。

勢必要在芯片這個攻堅克難的高端領域與中國拉開距離。

資訊來源:新華社 2024-12-29 國際觀察|美國「芯片戰」的枉費心機與一錯再錯

華為曾經透過自研芯片如麒麟系列,在智慧型手機和通訊裝置領域取得領先地位,但由於美國的禁令, 華為無法繼續獲得台積電等外部供應商生產先進芯片。

禁令迫使華為開始尋求替代方案,如加速自主芯片設計和生產,但受限於技術和裝置的瓶頸,華為的芯片生產遭遇了重大挑戰。

甚至國際上有許多所謂的專家跳出來說,中國的芯片將會一蹶不振。

這話顯然是一種非常誇張的說法,中國的芯片也許會有短暫的停滯,但絕對不至於如此。

但從這樣的說法中也能品出一些悲觀色彩,中國的芯片目前確實是遇到了嚴重的掣肘,可能需要更長一段時間來攻克。

芯片

雖然美國對中國芯片技術封鎖的效果可能會在短期內削弱中國的芯片產業競爭力,但中國加速發展本土芯片制造技術和自主研發的步伐已經啟動。

在未來的全球科技競爭中,芯片技術可能會成為一項決定性資源, 各國都在為控制這一關鍵技術展開角逐。

不過沒關系,畢竟在科學技術滿溢的今天,我們有充足的時間,我們等得起。

結語

在全球科技競爭日益激烈的背景下,芯片產業已經成為衡量一個國家科技實力的重要標尺。

盡管中國在自主研發和制造方面取得了顯著進展,但面對美國的技術封鎖和貿易壁壘,特別是在設計軟體和核心技術的依賴上,中國的半導體行業仍面臨巨大挑戰。

中國的大國史觀讓我們正視平等的看待國際讓我們平等的看待我們與已開發國家之中確實存在的差距,這或許需要很長的時間才能踏平這之間的距離—— 但即便如此,我們可以接受。

資訊來源:觀察者網2025-1-12

5nm芯片的設計和制造不僅需要頂尖的技術能力,還需要在全球技術鏈條中的協同與合作

在未來的發展道路上,只有透過不斷創新、突破技術封鎖、實作核心技術的自主可控,一步一個腳印,跋山涉水, 中國才能在全球科技競爭中占據一席之地,真正實作從「制造大國」到「科技強國」的轉變。

那一天,遲早會到來的。