中科院發(fā)文引熱議：稱我國進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)“黑暗森林”。

那事實(shí)究竟是怎樣呢？

這又將引發(fā)怎樣巨大的危機(jī)呢？

中國在半導(dǎo)體“芯片”上被卡脖子，是從中美貿(mào)易戰(zhàn)以來一直存在的嚴(yán)峻問題。

而為了解決這一困境，近年來我國一直在芯片制造領(lǐng)域不斷尋求突破，不僅在碳化硅和氮化鎵等第三代芯片材料的研制上，取得突破性進(jìn)展。

更是在制造芯片的光刻機(jī)制造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了7納米的國際先進(jìn)水平。

雖然尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，在光刻機(jī)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域依然受制于荷蘭ASML公司和日韓企業(yè)。

但是這些長足的進(jìn)步，已經(jīng)證明中國有能力在芯片制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車。

甚至連ASML公司都承認(rèn)：以中國光刻機(jī)研制領(lǐng)域最前沿的公司上海微電子為例，再給其5年發(fā)展時(shí)間，光刻機(jī)的核心技術(shù)就不再會(huì)是秘密。

那么中科院為何還會(huì)發(fā)文稱：中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)進(jìn)入“黑暗森林”呢？

其實(shí)，這些在芯片領(lǐng)域的技術(shù)突破，全部都是圍繞在制造環(huán)節(jié)。

提高制造工藝技術(shù)固然重要，畢竟整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)包括了集成電路、傳感器和光電器件等多個(gè)方面，在生產(chǎn)制造上對(duì)于技術(shù)工藝的要求的確很高。

但是根據(jù)統(tǒng)計(jì)：2020年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，集成電路的市場規(guī)模占到了80%以上，也就是我們俗稱的“芯片”更加重要。

于是這其中就暗含了一個(gè)隱性的芯片設(shè)計(jì)能力，如果缺乏對(duì)“芯片”的設(shè)計(jì)能力，即使擁有再先進(jìn)的光刻機(jī)和芯片材料，也很難制造出高端芯片。

這篇由兩位院士發(fā)表在中科院院刊上的文章，重點(diǎn)提出擔(dān)憂的就是這一危機(jī)。

根據(jù)文中所述，一直以來我國在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域使用的軟件技術(shù)，都是依靠國外的EDA軟件。

而中國的芯片企業(yè)也都是通過購買EDA的共享包，用花錢的方式就輕松“享受”了半導(dǎo)體領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果。

雖然也能在此基礎(chǔ)上生產(chǎn)出較為先進(jìn)的芯片，但是卻無法掌握核心科技能力。

就像通過對(duì)“預(yù)制菜”料理包的加熱，就可以輕松做出一桌美食，卻并不會(huì)真正掌握烹飪技術(shù)一樣。

所以如今美國對(duì)這一技術(shù)軟件限制出口，便將中國半導(dǎo)體行業(yè)打入“黑暗森林”。

美國禁止出口一款軟件技術(shù)，為何就能“鎖死”中國半導(dǎo)體發(fā)展？

原來真相在基礎(chǔ)物理之上！

中科院刊文稱我國半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入“黑暗森林”的同時(shí)，也提出了問題的癥結(jié)所在。

最根源的問題就在于：我國在基礎(chǔ)物理領(lǐng)域發(fā)展的困境，導(dǎo)致了半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究的匱乏。

而作為工業(yè)制造大國，我國不缺乏提高工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品精度的能力。

但是想要在科技上實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，一定離不開基礎(chǔ)研究。

還是以半導(dǎo)體行業(yè)最重要的芯片領(lǐng)域?yàn)槔?/p>目前最主流的芯片技術(shù)依然是FinFET晶體管技術(shù)，其中一大半的核心專利，都是來源于基礎(chǔ)物理方面的研究成果。

而且早在2020年，英特爾公司就投入到了下一代GAA晶體管的研制當(dāng)中。

因?yàn)閾?jù)推測，GAA晶體管技術(shù)不僅能夠降低一半以上的能耗和近一半的面積，更能將性能提高三分之一以上。

而新一代的晶體管技術(shù)芯片的設(shè)計(jì)制造，就離不開進(jìn)口的EDA軟件技術(shù)，這些搭建最底層基礎(chǔ)邏輯的軟件技術(shù)依然離不開基礎(chǔ)物理的研究。

可就在2022年的下半年，美國宣布了這一技術(shù)軟件對(duì)中國的禁運(yùn)。

所以等于美國在高端芯片領(lǐng)域，將對(duì)于中國方向的燈塔熄滅了，中國也就隨即進(jìn)入了至暗時(shí)刻。

只有改變我國在半導(dǎo)體基礎(chǔ)物理領(lǐng)域的研究困境，才能真正避免在“黑暗森林”中被美國獵殺。

不過，相比于獵手和獵物都要摸黑的黑暗森林，用至暗時(shí)刻來形容中國半導(dǎo)體行業(yè)，被美國遏制的現(xiàn)狀更加貼切。

因?yàn)橹辽倌壳懊绹莆战^對(duì)的“話語權(quán)”，中國能否在接下來的基礎(chǔ)物理研究中迎頭趕上，將是中國半導(dǎo)體行業(yè)能否迎來光明的關(guān)鍵。

在《三體》小說中有這樣一個(gè)情節(jié)，“三體人”為了在到達(dá)地球之前限制人類科技發(fā)展，便利用了特殊手段，引發(fā)了地球上研究基礎(chǔ)物理的科學(xué)家集體自殺。

雖然是小說情節(jié)，但是這卻和中科院院士的文章一樣，反映出一個(gè)不可否認(rèn)的事實(shí)，基礎(chǔ)物理至關(guān)重要。

看似無實(shí)用價(jià)值的基礎(chǔ)物理，為何能夠影響中國半導(dǎo)體芯片？

我國被美芯片“卡脖子”又該如何掙脫？

近日中科院通過發(fā)文指出的，中國在半導(dǎo)體基礎(chǔ)物理領(lǐng)域的匱乏，直接導(dǎo)致美國隨意限制芯片技術(shù)出口，就能掐住中國脖子的現(xiàn)實(shí)。

的確，這值得中國深刻警醒。

因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片作為高科技領(lǐng)域的核心環(huán)節(jié)，不僅目前被廣泛應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、新能源汽車以及智能電網(wǎng)等各個(gè)領(lǐng)域。

更是未來5G、6G和人工智能等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵性設(shè)備。

所以芯片被卡脖子，絕不是一款華為手機(jī)被限制那么簡單，這也是國家才會(huì)極度重視的主要原因。

也就是說，誰掌握了高端芯片誰就掌握了未來。

雖然目前來看，全球并沒有任何一個(gè)國家或地區(qū)，能夠做到從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)以及測試的整個(gè)芯片生產(chǎn)流程。

但是美國至少能夠在芯片的頂層設(shè)計(jì)和迭代技術(shù)上，實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)全球的態(tài)勢。

這其實(shí)就是得益于，一直以來美國在基礎(chǔ)科研和半導(dǎo)體領(lǐng)域的巨大投入，美國不僅在半導(dǎo)體領(lǐng)域投入的研究資金是全球其他國家加在一起的兩倍。

而且在投入的側(cè)重點(diǎn)上也有所不同。

2022年，美國通過法案投入在芯片領(lǐng)域的投資達(dá)到2800億美元。

但是只有約十分之一是用于支持芯片的生產(chǎn)制造，其余絕大部分資金則是用于支持基礎(chǔ)創(chuàng)新。

而且在中科院的文章中，也明確指出芯片領(lǐng)域的“摩爾定律”正在面臨失效。

所謂定律也并不是一則嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢矶?，而是關(guān)于芯片總結(jié)出的一條規(guī)律。

簡單的說，就是隨著技術(shù)的發(fā)展，芯片上晶體管數(shù)目的增加會(huì)相應(yīng)提高其性能。

但是當(dāng)下的科研現(xiàn)實(shí)是，通過晶體管技術(shù)的不斷迭代更新，已經(jīng)將其物理性能發(fā)揮到了極限，也就是說以后可能再怎么增加，也無法提高芯片性能了。

而半導(dǎo)體芯片的發(fā)展不能停留在工業(yè)技術(shù)提升上，而是要在新的材料、結(jié)構(gòu)甚至新的理論基礎(chǔ)上，才能實(shí)現(xiàn)突破，這些就離不開基礎(chǔ)物理研究。

所以從教育到科研，全面重視和提高中國半導(dǎo)體基礎(chǔ)物理領(lǐng)域能力，才是解決未來中國半導(dǎo)體發(fā)展困境的關(guān)鍵。