碳基半导体概念股(碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗)
专栏
2023-11-10 09:44
331
目录- 碳基半导体概念股,碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?
- vcsel封装成什么芯片?
- 如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机需要多长时间?
- 芯片是不是外星科技?
- 什么是碳基半导体?
- 哪些是高新特精概念股?
- 碳基文明向硅基文明的过渡阶段?
碳基半导体概念股,碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?
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碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?那当然是不需要的,因为芯片制造需要使用到的设备是光刻机,而现在全球范围内,能够生产光刻机的企业也是凤毛麟角,只有荷兰ASML公司和日本的佳能,还有我国的上海微电子有限公司能够生产出现。
目前制造芯片,光刻机是无法绕过去的坎芯片的研发以及制造现在已经成为一条完整的产业链,而对于芯片的研发,现在有能够做到独立研发的其实并不是很多,有华为麒麟系列处理器,还有高通骁龙系列处理器,还有三星猎户座处理器,联发科处理器,这些都是比较知名的芯片研发厂商。
但是这些企业仅仅是具有研发芯片的能力,要想制造出来芯片,还需要使用到一种无法绕开的设备-光刻机。
但是由于我国在光刻机领域的发展是落后于西方国家的,在上个世纪的六七十年代,普遍的一种思维是造不如买的想法,所以很多的高科技产业都是没有继续坚持下去,最后也导致我们的发展逐渐落后于西方国家。
而现在的光刻机之间的差距依旧很大,上海微电子有限公司能够量产的制程仅仅只有90nm,而荷兰ASML公司所能够生产的光刻机现在已经能够达到7nm甚至是5nm的制程,所以我国想要将芯片领域牢牢的掌握在自己手机,就必须要发展光刻机设备。
但是要发展光刻机并不是那么容易的事情,荷兰ASML公司目前虽然能够生产出来更加先进的设备,但是这些设备也是由不同国家的核心部件组成。
这其中有涉及到美国的光源,而光源是光刻机最为重要的核心设备,还有德国的蔡司镜片,瑞典的轴承等等,而这些最为关键的设备,都是对中国禁运。所以我们也只能够慢慢发展核心部件供应商来解决这个问题。
碳基芯片不需要光刻机那是否还需要光刻胶对于这个问题来说,其实已经是显而易见的事情,那就是碳基芯片是不需要使用到光刻机设备的,因为还需要使用到光刻机,那么就没有研究碳基芯片的必要性了。
在碳基芯片发展的路上,其实由于西方国家的技术封锁导致的,我们国家在半导体行业中的发展是比较艰难的,我们的国产华为手机已经独立自主的研发出来芯片,鸿蒙操作系统等,但是美国依旧在芯片代工生产,以及ARM等方面进行打压华为,最近由于美国禁令的再度升级,导致华为芯片制造又出现很大的问题。
最新有消息称,台积电由于禁令已经停止接收华为的订单,而在120天的时间里面,也仅仅能够生产出来800万的芯片,能够满足用户需求。
而对于光刻机中还有一个非常重要的关键材料,叫做光刻胶,也是制造芯片中最为重要的原材料之一,不过现在还是被美国和日本所垄断,而碳基芯片则能够绕开光刻机,那么也能够绕开光刻胶。
最后,对于说芯片领域来说,是被誉为智能手机的核心设备,但是能够制造的企业却非常之少,而能够生产的企业更加少,所以我们针对这种情况,另辟蹊径,开始研发出来碳基芯片来进行弯道超车,但是这个过程是需要十年乃至二十年的时间才能够完成。那么大家还有什么不同的看法,可以在下方留言,咱们一起探讨!
vcsel封装成什么芯片?
VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)是一种垂直腔面发射激光器,常用于光通信、光传感、3D成像等领域。VCSEL芯片通常采用半导体材料制造,包括多层半导体结构和金属反射镜等组成。
VCSEL芯片的封装方式有多种,常见的包括:
1. TO(Transistor Outline)封装:VCSEL芯片被封装在一个金属外壳中,具有较好的散热性能和机械强度,适用于高功率应用。
2. SMD(Surface Mount Device)封装:VCSEL芯片被封装在一个小型的塑料封装中,适用于低功率应用。
3. COB(Chip on Board)封装:VCSEL芯片被直接粘贴在PCB板上,适用于高密度集成应用。
4. BGA(Ball Grid Array)封装:VCSEL芯片被封装在一个带有焊球的芯片底部,适用于高速数据传输应用。
不同的封装方式适用于不同的应用场景,VCSEL芯片的封装方式也在不断发展和创新。
如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机需要多长时间?
你好,我们光刻机方面比国外落后了20年,对于国内光刻机企业还要给予耐心,不能急功近利的。
目前华为卡喉咙的,不一定是鱼刺,还可以是芯片。芯片技术以纳米计算,比鱼刺小很多,但威力高出几百倍。
事实上,目前我们想要实现芯片技术的完全自主,光刻机技术是中国目前急需攻克的拦路虎之一。一、光刻机到底啥东西那么重要?工作原理,比喻“萝卜雕花”光刻机的工作原理,可以理解为萝卜雕花,只不过是在硅片上雕而已。
具体工作时,硅片表面会覆盖一层光刻胶,用紫外光等光线,透过掩模照射在硅胶表面,光刻胶就会发生反应。
通俗点来说,光刻机就是给萝卜雕花的雕刻刀,只是原理比较复杂,才会导致放眼全世界,能生产光刻机的厂商寥寥无几。目前全球领先的是荷兰的ASML,ASML占据全球80%的市场份额,并且只有ASML能生产7nm及以下的精度光刻机。
二、光刻机到底有多难?想买都买不到ASML光刻机和氢弹哪个更难搞?其实都很难的。
光刻机就是“半导体工业皇冠上榜明珠”,一台光刻机由上万个部件组成,有人形容光刻机是:
一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。
美国一个工程师说:光刻机的一个小零件,工程师就需要调整高达10年之久,就连尺寸的调整就要高达百万次以上。
ASML即使投入大量研发费用,也未能完全实现自主生产,它仍然要从美国、德国日本等进口小零件。
难只是一方面,迭代快就是最大的痛点,基本一年半就迭代一次,这也导致芯片厂商排队购买光刻机,不然就无法造出高端的芯片。ASML好比一家掌握着独家秘方的私房菜馆,别人不仅轻易学不到秘方,想吃他的菜还得花大钱。
更重要的是,ASML垄断着100%的7nm以下市场,中国想买它还买不到的。
因为1996 年 7 月,美国召集 33 个国家,在奥地利签署《协议》(简称“瓦协” Wassenaar Arrangement),坊间称这份协定为“来自华盛顿的敌意”,因为协定的主要目的,在于美国要限制他的小伙伴们,把先进技术出口给其他国家。
三、目前中国光刻机到底做的怎么样了?有人说,我们为何就不会早点开始自主研发,否则也不会如今被卡脖子呢?
其实,21世纪初,中国的芯片技术,落后国外30年到40年,如果那时完全靠自主研发,如今繁荣的数字经济等景象,估计就不会如此快速的落地中国的。
当然,目前国产光刻机制造商,也在快步追赶中。
2019年4月,武汉光电国家研究中心团队,采用二束激光,在自研的光刻胶上,突破光束衍射极限的限制,并使用远场光学的办法,光刻出最小 9nm 线宽的线段。
最终该光刻机实现了材料、软件和零部件的三大国产化。
2020年初,中科院对外公布已经攻克了2nm工艺的难题,相关研究成果已经进入国际电子领域期刊。
5 月 19 日,上海微电子装备(集团)股份有限公司称,其自研的高亮度 LED 步进投影光刻机,是中国首台面向 6 英寸以下中小基底先进光刻应用领域的光刻机产品,已从 1200 多个申报项目中成功突围,入选“上海设计 100+”。
目前,已经有这些成果和进步是值得开心的,可是,这与国际先进水平仍然有一定的差距。
在2018年中兴事件前,很多欧美人都在夸赞新中国的“四大发明”,比如手机支付等有多快多便捷等。
可是等到中兴事件发生后,我们总算知道光刻机仍然需要多进步才行。这就好比如:
明明是在别人的地基上盖了房子,非说自己有完全、永久产权。
这就是光刻机和芯片作为底层地基架构的重要性,我们要重新自主建起来。
总之,对于中国的光刻机和芯片,我们还是能够感受到中国速度,如此让人惊叹,但是我们还是要保持速度与质量齐头并进,才能走的扎扎实实,这就是我的观点,谢谢。
芯片是不是外星科技?
芯片就是集成电路,看看理性边界主编鲁超先生写的芯片诞生史吧:
----华丽分割,以下正文----
1883年,大发明家爱迪生正在绞尽脑汁改进他之前发明的碳丝电灯,因为碳丝太容易蒸发了。有一天,他忽发奇想:在灯泡内放入一根铜线,也许可以阻止碳丝蒸发,延长灯泡寿命。结果实验又一次失败了,碳丝依旧蒸发的一干二净。但他却从这次失败的试验中发现了一个稀奇现象,铜线上竟有微弱的电流通过。真是奇怪!铜线与碳丝并不联接,哪里来的电流?当时的物理学还解释不了这个问题,有商业头脑的爱迪生立刻申请了专利,命名为“爱迪生效应”,然后继续去改进他的电灯了。
爱迪生和他的灯泡。
后来人们知道,这是由于热能激发出了电子,英国物理学家弗莱明根据“爱迪生效应”发明了世界上第一只二极电子管,由于一般管内要抽真空,所以也叫真空管。后来,贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特,在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只真空三极管。这种有魔力的电子管可以放大电子信号,防止微弱的信号流失,它更像是一扇门,只允许电流单向流动,这样电子就不会回流到电路中。你可以把它想象为一个抽水马桶,如果下水道不是单向的,我们该如何生活?
这一下子开辟了电子学的春天,德福雷斯特自嗨道:“我发现了一个看不见的空中帝国!”最早,电子管的发展带动了无线电通讯,一大批无线电台野火春风般迅速出现在了世界各地。然而,这还只是开始!
被誉为“无线电之父”的德福雷斯特。
在美国新泽西州,距爱迪生的发明工厂只有几英里远的一个地方,有一座世界上最有名(没有之一)的实验室——贝尔实验室,那里诞生了八个诺贝尔奖得主。
1945年,二战结束后,贝尔实验室里的物理学家肖克利打算用硅制造一种代替电子管的放大器。在当时,所有的工程师都不得不用电子管,但都无比讨厌电子管,因为电子管的玻璃壳又长又脆,体积庞大,还容易过热。
史上最牛的实验室:贝尔实验室。
肖克利很清楚,半导体是解决问题的关键,只有半导体才能达到工程师所期望的平衡,一方面允许足够的电子通过形成回路,另一方面也不会失去控制。事后证明,他是非常有远见的,他选择了硅做电子管,可惜几次实验都失败了。
两年过去了,还是没有太大进展,肖克利还有更重要的事情要做,他把新型晶体管项目丢给了两位下属:巴丁和布拉顿。
有野心的肖克利
巴丁和布拉顿是一对好搭档,巴丁的动手能力较差,而布拉顿是一个极好的工程师,很多时候,都是巴丁出点子,而布拉顿冲向第一线执行。
接到这个项目,两人很快找到了肖克利的症结所在:硅太脆了,而且难以提纯。于是他们拿出了元素周期表,看看还有什么元素跟硅比较类似,一眼就看到了锗。相对于硅,锗的外层电子能级较高,所以外层电子更容易贡献出来,导电能力更好。很快,1947年,世界上第一只晶体管诞生了,用锗做的哦。
世界上第一只晶体管,诞生于贝尔实验室。
这时候肖克利才从法国出差归来,回归到此项目中,让他看起来像个领导。1956年,他们三人一起获得了诺贝尔物理学奖,这件事情意义非常,要知道,诺贝尔物理学奖由瑞典皇家科学院负责评选,他们的口味更倾向于纯粹的科学研究而非技术开发。1956年针对晶体管发明的诺奖,代表着他们对应用科学的认可,事实也证明,他们的眼光很厉害,晶体管后来确实改变了世界。
巴丁和布拉顿是顶级的研发工程师,但是他俩太腼腆了,据说在诺奖颁奖典礼上,他俩紧张到胃部痉挛,在面对瑞典国王时竟然说不出话来。相反,肖克利则是一个为目的不择手段的上司。他将巴丁驱赶到另一个项目,自己则将锗晶体管的成果据为己有。贝尔实验室的这个团队就这样走到了头,再也没有什么新的发明。
从左到右:巴丁、肖克利、布拉顿。
贝尔实验室完成了技术可行性,而工业化则由“德州仪器”公司完成。在当时,锗晶体管研制成功,计算机的处理能力比电子管时代提升了好几个数量级,收音机等日用电器也用上了锗晶体管。但锗毕竟太稀有了,昂贵的价格让所有的工程师都将眼光重新向硅看去。锗确实导电性很好,但也会产生不必要的热量,导致晶体管过热停机,更重要的还是硅的廉价。
1954年,在美国的一次展会上,一位来自“德州仪器”公司的工程师戈登*蒂尔上台变了个戏法。他将一台连在电唱机的锗晶体管扔进一桶热油,电唱机立即禁声了。然后他又拆下锗晶体管,换上自己的硅晶体管,也扔进油桶里,电唱机的音乐依然继续。他的广告大获成功,当场签下无数订单。
从此,锗被晶体管抛弃了。
戈登*蒂尔,工程师也要会秀魔法。
1958年,“德州仪器”公司迎来了一位新员工,他说话很慢,总是不苟言笑。他发现他的新公司里有一大群低收入的女工,每天干的都是穿着防护服汗流浃背,一边看着显微镜,一边发着牢骚,一边将极小的硅元件焊接到一起。有时候,纤细的电线不小心断掉,前面的工作就白费了。工程师对此也无能为力,因为计算机硬件发展越来越快,他们总是得将硬件做的更复杂,也就需要更多的晶体管。
女工们每天要做的就是将这些晶体管焊接到一起。
一个炎热的夏天,公司所有的员工都出去休假了,基尔比一个人来到工作台前,难得的宁静让基尔比开始沉思。花费好几千人来焊接晶体管实在是太愚蠢了,为什么不能把所有的部件都刻在一张半导体上呢?
基尔比马上就开始行动起来,他盘算了一下,觉得硅的纯度不足以制造他所需要的电阻和电容,所以还是选择了锗。
很快,他成功了,他这样描述自己的发明:“在一个半导体材料的体内,所有的组成电路看似各自独立,却都是高度集成的!”因此他的新玩意儿被称为:“集成电路”。
基尔比发明的第一个集成电路,现在看起来有点low哦。
和上次一样,锗元素再次为人作嫁,仅仅半年之后,美国仙童公司的诺伊斯就发明了基于硅的集成电路,基尔比的锗集成电路只能躺在博物馆里。在竞争激烈的市场上,资本家想也不想就会选择便宜的硅。
好在基尔比没有被人遗忘,在计算机硬件领域,很多后来者依然视他为第一偶像,直到现在,我们使用的CPU仍然以他的设计为基础。2000年,他终于得到了他的回报:诺贝尔物理学奖。
可怜的是,锗似乎被人彻底遗忘了,全球信息产业人才的集中地是硅谷,而不会有人提“锗谷”。虽然锗元素在两次技术开发时期都起到了开创性的作用,但都把荣耀给了硅,堪称脸最黑的元素。难道只是因为它稀少,这也是它的错吗?
基尔比和他发明的锗集成电路。
----华丽分割,正文结束----
看到这里,你还认为芯片是外星人的黑科技吗?
什么是碳基半导体?
碳基半导体的基本原理:碳纳米管本身是一种性能优异的半导体,两端接上金属(不再是掺杂的硅)可以产生接界电压,术语是接界电势。这种接界电压让电流只能单向流过,类似于普通芯片中的半导体晶体管。
碳基晶体管可以通过电场控制门电路的通断,从而控制原极(输入端)到漏极(输出端)的连通性。
哪些是高新特精概念股?
1. 专精特新板块概念股共有315只股票, “专精特新”主要集中在新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、生物医药等中高端产业领域。专精特新“小巨人”,既有国家政策支持,又符合大的发展方向,可以说是接下来关注的重点。
2. “专精特新”,是指企业具有专业化、精细化、特色化、新颖化的发展特征。专(专业化),是指主营业务专注专业;精(精细化),是指经营管理精细高效;特(特色化),是指产品服务独具特色;新(新颖化),是指创新能力成果显著。
3.举例说明:
1)星云股份(300648),是一家提供“锂电池组生产线解决方案”及“锂电池测试系统解决方案”的高新技术企业,获得了工信部第一批“专精特新”小巨人企业。
2)山东赫达(002810),是山东省政府批准的规范化股份公司,主导产品纤维素醚系列产品采用独创并获国家发明专利的“一步法”新工艺,石墨制化工设备广泛应用于化工、石油、医药、轻工、冶金、纺织、电子、国防等领域,被国家五部委确定为“国家重点新产品”。
3)爱博医疗(688050),是国内首家高端屈光性人工晶状体制造商,也是国内主要的可折叠人工晶状体制造商之一。
4)芯朋微(688508),主要产品为电源管理芯片,获得了“第六届中国半导体创新产品”、2019年第十四届“中国芯-优秀技术创新产品奖”等多项行业荣誉奖项和国家重点新产品认定。
5)亿华通-U(688339),一家专注于氢燃料电池发动机系统研发及产业化的高新技术企业,致力于成为国际领先的氢燃料电池发动机供应商。公司具备自主核心知识产权,率先实现了发动机系统及燃料电池电堆的批量国产化,产品主要应用于客车、物流车等商用车型。
6)中简科技(300777),公司生产的ZT7系列国产高性能碳纤维首次真正应用在我国自主研发的航空航天装备上,打破了国外对高端碳纤维的封锁和限制,公司因此荣获科技部“航空高性能碳纤维创新团队”荣誉称号。
7)贵研铂业(600459),作为国内贵金属功能材料生产开发的领先企业,贵研铂业集中了我国贵金属冶金、材料、化学、化工、加工、分析检测和经营管理等多学科各类专才,拥有一支以中国工程院院士为首的稳定的科研生产队伍,掌握着一系列贵金属功能材料的核心技术。
8)派能科技(688063),派能科技专注锂电池储能应用超过十年,是国家高新技术企业和江苏省磷酸铁锂电池工程技术研究中心,是行业内拥有最全资质认证的储能厂商之一,已形成年产1GWh电芯产能和年产1.15GWh电池系统产能规模。
碳基文明向硅基文明的过渡阶段?
这个阶段通常被称为“半导体时代”或“信息时代”,这个过程持续了几十年,从二十世纪六十年代开始,到今天仍在持续发展。这一阶段的主要特点是信息技术的飞速发展,以及计算机和通信技术的日益普及。
在这一过渡阶段中,许多关键技术和产品得到了广泛应用,包括微处理器、集成电路、计算机网络和互联网等,这些技术和产品为硅基文明的建立奠定了基础。在这一过渡阶段中,信息技术的应用不断扩展,从最初的计算机和数据存储系统到今天的人工智能、物联网和区块链等新技术。
在这个过渡阶段中,与碳基文明相比,硅基文明具有许多的优势,包括更高的效率、更便捷的通信方式和更广泛的信息交流。这些优势在现代社会中得到了广泛的应用,并且随着科技的不断进步,硅基文明的优势还将得到不断地扩展和升级。
尽管硅基文明相对于碳基文明具有许多优势,但它也带来了一些新的问题和挑战,包括信息安全领域的风险、对人类生活方式的影响等。因此,在推动硅基文明进一步发展的同时,也需要持续探索和解决这些问题,以实现人类社会的可持续发展。
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- 芯片是不是外星科技?
- 什么是碳基半导体?
- 哪些是高新特精概念股?
- 碳基文明向硅基文明的过渡阶段?
碳基半导体概念股,碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?
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碳基芯片不需要光刻机那光刻胶还需要吗?那当然是不需要的,因为芯片制造需要使用到的设备是光刻机,而现在全球范围内,能够生产光刻机的企业也是凤毛麟角,只有荷兰ASML公司和日本的佳能,还有我国的上海微电子有限公司能够生产出现。
目前制造芯片,光刻机是无法绕过去的坎
芯片的研发以及制造现在已经成为一条完整的产业链,而对于芯片的研发,现在有能够做到独立研发的其实并不是很多,有华为麒麟系列处理器,还有高通骁龙系列处理器,还有三星猎户座处理器,联发科处理器,这些都是比较知名的芯片研发厂商。
但是这些企业仅仅是具有研发芯片的能力,要想制造出来芯片,还需要使用到一种无法绕开的设备-光刻机。
但是由于我国在光刻机领域的发展是落后于西方国家的,在上个世纪的六七十年代,普遍的一种思维是造不如买的想法,所以很多的高科技产业都是没有继续坚持下去,最后也导致我们的发展逐渐落后于西方国家。
而现在的光刻机之间的差距依旧很大,上海微电子有限公司能够量产的制程仅仅只有90nm,而荷兰ASML公司所能够生产的光刻机现在已经能够达到7nm甚至是5nm的制程,所以我国想要将芯片领域牢牢的掌握在自己手机,就必须要发展光刻机设备。
但是要发展光刻机并不是那么容易的事情,荷兰ASML公司目前虽然能够生产出来更加先进的设备,但是这些设备也是由不同国家的核心部件组成。
这其中有涉及到美国的光源,而光源是光刻机最为重要的核心设备,还有德国的蔡司镜片,瑞典的轴承等等,而这些最为关键的设备,都是对中国禁运。所以我们也只能够慢慢发展核心部件供应商来解决这个问题。
碳基芯片不需要光刻机那是否还需要光刻胶
对于这个问题来说,其实已经是显而易见的事情,那就是碳基芯片是不需要使用到光刻机设备的,因为还需要使用到光刻机,那么就没有研究碳基芯片的必要性了。
在碳基芯片发展的路上,其实由于西方国家的技术封锁导致的,我们国家在半导体行业中的发展是比较艰难的,我们的国产华为手机已经独立自主的研发出来芯片,鸿蒙操作系统等,但是美国依旧在芯片代工生产,以及ARM等方面进行打压华为,最近由于美国禁令的再度升级,导致华为芯片制造又出现很大的问题。
最新有消息称,台积电由于禁令已经停止接收华为的订单,而在120天的时间里面,也仅仅能够生产出来800万的芯片,能够满足用户需求。
而对于光刻机中还有一个非常重要的关键材料,叫做光刻胶,也是制造芯片中最为重要的原材料之一,不过现在还是被美国和日本所垄断,而碳基芯片则能够绕开光刻机,那么也能够绕开光刻胶。
最后,对于说芯片领域来说,是被誉为智能手机的核心设备,但是能够制造的企业却非常之少,而能够生产的企业更加少,所以我们针对这种情况,另辟蹊径,开始研发出来碳基芯片来进行弯道超车,但是这个过程是需要十年乃至二十年的时间才能够完成。那么大家还有什么不同的看法,可以在下方留言,咱们一起探讨!
vcsel封装成什么芯片?
VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)是一种垂直腔面发射激光器,常用于光通信、光传感、3D成像等领域。VCSEL芯片通常采用半导体材料制造,包括多层半导体结构和金属反射镜等组成。
VCSEL芯片的封装方式有多种,常见的包括:
1. TO(Transistor Outline)封装:VCSEL芯片被封装在一个金属外壳中,具有较好的散热性能和机械强度,适用于高功率应用。
2. SMD(Surface Mount Device)封装:VCSEL芯片被封装在一个小型的塑料封装中,适用于低功率应用。
3. COB(Chip on Board)封装:VCSEL芯片被直接粘贴在PCB板上,适用于高密度集成应用。
4. BGA(Ball Grid Array)封装:VCSEL芯片被封装在一个带有焊球的芯片底部,适用于高速数据传输应用。
不同的封装方式适用于不同的应用场景,VCSEL芯片的封装方式也在不断发展和创新。
如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机需要多长时间?
你好,我们光刻机方面比国外落后了20年,对于国内光刻机企业还要给予耐心,不能急功近利的。
目前华为卡喉咙的,不一定是鱼刺,还可以是芯片。芯片技术以纳米计算,比鱼刺小很多,但威力高出几百倍。
事实上,目前我们想要实现芯片技术的完全自主,光刻机技术是中国目前急需攻克的拦路虎之一。一、光刻机到底啥东西那么重要?工作原理,比喻“萝卜雕花”
光刻机的工作原理,可以理解为萝卜雕花,只不过是在硅片上雕而已。
具体工作时,硅片表面会覆盖一层光刻胶,用紫外光等光线,透过掩模照射在硅胶表面,光刻胶就会发生反应。
通俗点来说,光刻机就是给萝卜雕花的雕刻刀,只是原理比较复杂,才会导致放眼全世界,能生产光刻机的厂商寥寥无几。
目前全球领先的是荷兰的ASML,ASML占据全球80%的市场份额,并且只有ASML能生产7nm及以下的精度光刻机。
二、光刻机到底有多难?想买都买不到
ASML光刻机和氢弹哪个更难搞?其实都很难的。
光刻机就是“半导体工业皇冠上榜明珠”,一台光刻机由上万个部件组成,有人形容光刻机是:
一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。
美国一个工程师说:光刻机的一个小零件,工程师就需要调整高达10年之久,就连尺寸的调整就要高达百万次以上。
ASML即使投入大量研发费用,也未能完全实现自主生产,它仍然要从美国、德国日本等进口小零件。
难只是一方面,迭代快就是最大的痛点,基本一年半就迭代一次,这也导致芯片厂商排队购买光刻机,不然就无法造出高端的芯片。
ASML好比一家掌握着独家秘方的私房菜馆,别人不仅轻易学不到秘方,想吃他的菜还得花大钱。
更重要的是,ASML垄断着100%的7nm以下市场,中国想买它还买不到的。
因为1996 年 7 月,美国召集 33 个国家,在奥地利签署《协议》(简称“瓦协” Wassenaar Arrangement),坊间称这份协定为“来自华盛顿的敌意”,因为协定的主要目的,在于美国要限制他的小伙伴们,把先进技术出口给其他国家。
三、目前中国光刻机到底做的怎么样了?
有人说,我们为何就不会早点开始自主研发,否则也不会如今被卡脖子呢?
其实,21世纪初,中国的芯片技术,落后国外30年到40年,如果那时完全靠自主研发,如今繁荣的数字经济等景象,估计就不会如此快速的落地中国的。
当然,目前国产光刻机制造商,也在快步追赶中。
2019年4月,武汉光电国家研究中心团队,采用二束激光,在自研的光刻胶上,突破光束衍射极限的限制,并使用远场光学的办法,光刻出最小 9nm 线宽的线段。
最终该光刻机实现了材料、软件和零部件的三大国产化。
2020年初,中科院对外公布已经攻克了2nm工艺的难题,相关研究成果已经进入国际电子领域期刊。
5 月 19 日,上海微电子装备(集团)股份有限公司称,其自研的高亮度 LED 步进投影光刻机,是中国首台面向 6 英寸以下中小基底先进光刻应用领域的光刻机产品,已从 1200 多个申报项目中成功突围,入选“上海设计 100+”。
目前,已经有这些成果和进步是值得开心的,可是,这与国际先进水平仍然有一定的差距。
在2018年中兴事件前,很多欧美人都在夸赞新中国的“四大发明”,比如手机支付等有多快多便捷等。
可是等到中兴事件发生后,我们总算知道光刻机仍然需要多进步才行。这就好比如:
明明是在别人的地基上盖了房子,非说自己有完全、永久产权。
这就是光刻机和芯片作为底层地基架构的重要性,我们要重新自主建起来。
总之,对于中国的光刻机和芯片,我们还是能够感受到中国速度,如此让人惊叹,但是我们还是要保持速度与质量齐头并进,才能走的扎扎实实,这就是我的观点,谢谢。
芯片是不是外星科技?
芯片就是集成电路,看看理性边界主编鲁超先生写的芯片诞生史吧:
----华丽分割,以下正文----
1883年,大发明家爱迪生正在绞尽脑汁改进他之前发明的碳丝电灯,因为碳丝太容易蒸发了。有一天,他忽发奇想:在灯泡内放入一根铜线,也许可以阻止碳丝蒸发,延长灯泡寿命。结果实验又一次失败了,碳丝依旧蒸发的一干二净。但他却从这次失败的试验中发现了一个稀奇现象,铜线上竟有微弱的电流通过。真是奇怪!铜线与碳丝并不联接,哪里来的电流?当时的物理学还解释不了这个问题,有商业头脑的爱迪生立刻申请了专利,命名为“爱迪生效应”,然后继续去改进他的电灯了。
爱迪生和他的灯泡。
后来人们知道,这是由于热能激发出了电子,英国物理学家弗莱明根据“爱迪生效应”发明了世界上第一只二极电子管,由于一般管内要抽真空,所以也叫真空管。后来,贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特,在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而发明了第一只真空三极管。这种有魔力的电子管可以放大电子信号,防止微弱的信号流失,它更像是一扇门,只允许电流单向流动,这样电子就不会回流到电路中。你可以把它想象为一个抽水马桶,如果下水道不是单向的,我们该如何生活?
这一下子开辟了电子学的春天,德福雷斯特自嗨道:“我发现了一个看不见的空中帝国!”最早,电子管的发展带动了无线电通讯,一大批无线电台野火春风般迅速出现在了世界各地。然而,这还只是开始!
被誉为“无线电之父”的德福雷斯特。
在美国新泽西州,距爱迪生的发明工厂只有几英里远的一个地方,有一座世界上最有名(没有之一)的实验室——贝尔实验室,那里诞生了八个诺贝尔奖得主。
1945年,二战结束后,贝尔实验室里的物理学家肖克利打算用硅制造一种代替电子管的放大器。在当时,所有的工程师都不得不用电子管,但都无比讨厌电子管,因为电子管的玻璃壳又长又脆,体积庞大,还容易过热。
史上最牛的实验室:贝尔实验室。
肖克利很清楚,半导体是解决问题的关键,只有半导体才能达到工程师所期望的平衡,一方面允许足够的电子通过形成回路,另一方面也不会失去控制。事后证明,他是非常有远见的,他选择了硅做电子管,可惜几次实验都失败了。
两年过去了,还是没有太大进展,肖克利还有更重要的事情要做,他把新型晶体管项目丢给了两位下属:巴丁和布拉顿。
有野心的肖克利
巴丁和布拉顿是一对好搭档,巴丁的动手能力较差,而布拉顿是一个极好的工程师,很多时候,都是巴丁出点子,而布拉顿冲向第一线执行。
接到这个项目,两人很快找到了肖克利的症结所在:硅太脆了,而且难以提纯。于是他们拿出了元素周期表,看看还有什么元素跟硅比较类似,一眼就看到了锗。相对于硅,锗的外层电子能级较高,所以外层电子更容易贡献出来,导电能力更好。很快,1947年,世界上第一只晶体管诞生了,用锗做的哦。
世界上第一只晶体管,诞生于贝尔实验室。
这时候肖克利才从法国出差归来,回归到此项目中,让他看起来像个领导。1956年,他们三人一起获得了诺贝尔物理学奖,这件事情意义非常,要知道,诺贝尔物理学奖由瑞典皇家科学院负责评选,他们的口味更倾向于纯粹的科学研究而非技术开发。1956年针对晶体管发明的诺奖,代表着他们对应用科学的认可,事实也证明,他们的眼光很厉害,晶体管后来确实改变了世界。
巴丁和布拉顿是顶级的研发工程师,但是他俩太腼腆了,据说在诺奖颁奖典礼上,他俩紧张到胃部痉挛,在面对瑞典国王时竟然说不出话来。相反,肖克利则是一个为目的不择手段的上司。他将巴丁驱赶到另一个项目,自己则将锗晶体管的成果据为己有。贝尔实验室的这个团队就这样走到了头,再也没有什么新的发明。
从左到右:巴丁、肖克利、布拉顿。
贝尔实验室完成了技术可行性,而工业化则由“德州仪器”公司完成。在当时,锗晶体管研制成功,计算机的处理能力比电子管时代提升了好几个数量级,收音机等日用电器也用上了锗晶体管。但锗毕竟太稀有了,昂贵的价格让所有的工程师都将眼光重新向硅看去。锗确实导电性很好,但也会产生不必要的热量,导致晶体管过热停机,更重要的还是硅的廉价。
1954年,在美国的一次展会上,一位来自“德州仪器”公司的工程师戈登*蒂尔上台变了个戏法。他将一台连在电唱机的锗晶体管扔进一桶热油,电唱机立即禁声了。然后他又拆下锗晶体管,换上自己的硅晶体管,也扔进油桶里,电唱机的音乐依然继续。他的广告大获成功,当场签下无数订单。
从此,锗被晶体管抛弃了。
戈登*蒂尔,工程师也要会秀魔法。
1958年,“德州仪器”公司迎来了一位新员工,他说话很慢,总是不苟言笑。他发现他的新公司里有一大群低收入的女工,每天干的都是穿着防护服汗流浃背,一边看着显微镜,一边发着牢骚,一边将极小的硅元件焊接到一起。有时候,纤细的电线不小心断掉,前面的工作就白费了。工程师对此也无能为力,因为计算机硬件发展越来越快,他们总是得将硬件做的更复杂,也就需要更多的晶体管。
女工们每天要做的就是将这些晶体管焊接到一起。
一个炎热的夏天,公司所有的员工都出去休假了,基尔比一个人来到工作台前,难得的宁静让基尔比开始沉思。花费好几千人来焊接晶体管实在是太愚蠢了,为什么不能把所有的部件都刻在一张半导体上呢?
基尔比马上就开始行动起来,他盘算了一下,觉得硅的纯度不足以制造他所需要的电阻和电容,所以还是选择了锗。
很快,他成功了,他这样描述自己的发明:“在一个半导体材料的体内,所有的组成电路看似各自独立,却都是高度集成的!”因此他的新玩意儿被称为:“集成电路”。
基尔比发明的第一个集成电路,现在看起来有点low哦。
和上次一样,锗元素再次为人作嫁,仅仅半年之后,美国仙童公司的诺伊斯就发明了基于硅的集成电路,基尔比的锗集成电路只能躺在博物馆里。在竞争激烈的市场上,资本家想也不想就会选择便宜的硅。
好在基尔比没有被人遗忘,在计算机硬件领域,很多后来者依然视他为第一偶像,直到现在,我们使用的CPU仍然以他的设计为基础。2000年,他终于得到了他的回报:诺贝尔物理学奖。
可怜的是,锗似乎被人彻底遗忘了,全球信息产业人才的集中地是硅谷,而不会有人提“锗谷”。虽然锗元素在两次技术开发时期都起到了开创性的作用,但都把荣耀给了硅,堪称脸最黑的元素。难道只是因为它稀少,这也是它的错吗?
基尔比和他发明的锗集成电路。
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看到这里,你还认为芯片是外星人的黑科技吗?
什么是碳基半导体?
碳基半导体的基本原理:碳纳米管本身是一种性能优异的半导体,两端接上金属(不再是掺杂的硅)可以产生接界电压,术语是接界电势。这种接界电压让电流只能单向流过,类似于普通芯片中的半导体晶体管。
碳基晶体管可以通过电场控制门电路的通断,从而控制原极(输入端)到漏极(输出端)的连通性。
哪些是高新特精概念股?
1. 专精特新板块概念股共有315只股票, “专精特新”主要集中在新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、生物医药等中高端产业领域。专精特新“小巨人”,既有国家政策支持,又符合大的发展方向,可以说是接下来关注的重点。
2. “专精特新”,是指企业具有专业化、精细化、特色化、新颖化的发展特征。专(专业化),是指主营业务专注专业;精(精细化),是指经营管理精细高效;特(特色化),是指产品服务独具特色;新(新颖化),是指创新能力成果显著。
3.举例说明:
1)星云股份(300648),是一家提供“锂电池组生产线解决方案”及“锂电池测试系统解决方案”的高新技术企业,获得了工信部第一批“专精特新”小巨人企业。
2)山东赫达(002810),是山东省政府批准的规范化股份公司,主导产品纤维素醚系列产品采用独创并获国家发明专利的“一步法”新工艺,石墨制化工设备广泛应用于化工、石油、医药、轻工、冶金、纺织、电子、国防等领域,被国家五部委确定为“国家重点新产品”。
3)爱博医疗(688050),是国内首家高端屈光性人工晶状体制造商,也是国内主要的可折叠人工晶状体制造商之一。
4)芯朋微(688508),主要产品为电源管理芯片,获得了“第六届中国半导体创新产品”、2019年第十四届“中国芯-优秀技术创新产品奖”等多项行业荣誉奖项和国家重点新产品认定。
5)亿华通-U(688339),一家专注于氢燃料电池发动机系统研发及产业化的高新技术企业,致力于成为国际领先的氢燃料电池发动机供应商。公司具备自主核心知识产权,率先实现了发动机系统及燃料电池电堆的批量国产化,产品主要应用于客车、物流车等商用车型。
6)中简科技(300777),公司生产的ZT7系列国产高性能碳纤维首次真正应用在我国自主研发的航空航天装备上,打破了国外对高端碳纤维的封锁和限制,公司因此荣获科技部“航空高性能碳纤维创新团队”荣誉称号。
7)贵研铂业(600459),作为国内贵金属功能材料生产开发的领先企业,贵研铂业集中了我国贵金属冶金、材料、化学、化工、加工、分析检测和经营管理等多学科各类专才,拥有一支以中国工程院院士为首的稳定的科研生产队伍,掌握着一系列贵金属功能材料的核心技术。
8)派能科技(688063),派能科技专注锂电池储能应用超过十年,是国家高新技术企业和江苏省磷酸铁锂电池工程技术研究中心,是行业内拥有最全资质认证的储能厂商之一,已形成年产1GWh电芯产能和年产1.15GWh电池系统产能规模。
碳基文明向硅基文明的过渡阶段?
这个阶段通常被称为“半导体时代”或“信息时代”,这个过程持续了几十年,从二十世纪六十年代开始,到今天仍在持续发展。这一阶段的主要特点是信息技术的飞速发展,以及计算机和通信技术的日益普及。
在这一过渡阶段中,许多关键技术和产品得到了广泛应用,包括微处理器、集成电路、计算机网络和互联网等,这些技术和产品为硅基文明的建立奠定了基础。在这一过渡阶段中,信息技术的应用不断扩展,从最初的计算机和数据存储系统到今天的人工智能、物联网和区块链等新技术。
在这个过渡阶段中,与碳基文明相比,硅基文明具有许多的优势,包括更高的效率、更便捷的通信方式和更广泛的信息交流。这些优势在现代社会中得到了广泛的应用,并且随着科技的不断进步,硅基文明的优势还将得到不断地扩展和升级。
尽管硅基文明相对于碳基文明具有许多优势,但它也带来了一些新的问题和挑战,包括信息安全领域的风险、对人类生活方式的影响等。因此,在推动硅基文明进一步发展的同时,也需要持续探索和解决这些问题,以实现人类社会的可持续发展。
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