国产芯片与美国芯片的差距在哪儿,最快多久才能赶超?
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发布时间：2022-05-16 04:59
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时间：2023-01-22 02:01
不要老是盯着光刻机，国产芯和美国芯的真正差距还是在专利和标准上！
许多人认为中国的芯片制造工艺不行，的确目前国产的光刻机只能达到90nm的精确度，国内最好的芯片代工厂中芯国际的工艺水平也只在28nm-14nm之间。但是芯片厂商完全可以找技术先进的代工厂，例如华为的麒麟970和苹果手机的芯片都是让台积电代工。从芯片制造环节本身来说，芯片制造属于产业链的下游，中国和美国都是外包的。
但是在上游的专利和标准上，由于 历史 原因（计算机是美国人发明的、集成电路行业也是发源于美国），基本上都掌握在美国以及它的盟友手上。例如Intel 在x86 框架指令集中就有着大量的专利作为自己的专利壁垒，其他国家如果没有专利授权的话去研发一款能运行Windows的自主CPU是绝无可能的。
同样在移动芯片领域中，ARM也占据了专利的上风。ARM本身不生产芯片，只是设计芯片的架构，靠着技术授权给其他半导*造商就可以数钱数到手抽筋。
另外说芯片的发展，不得不提的就是操作系统。即使是绕过了专利搞出了一套新的芯片技术，性能还领先，但是没有操作系统的支持的话依然是没有用武之地，这就是为什么当年Windows+Intel联盟所向披靡的原因。中国前几年研发的自主CPU龙芯，其实性能已经达到了能用的程度，但是没有操作系统的配合，只能跑跑Linux，终究不能成为主流。
中国目前发展芯片的机遇在一些还没有制定标准的专用芯片领域，例如人工智能芯片等。另外，世界也是在不断变化中，现在占据领先不代表永远不会被赶超，微软和ARM的合作就试图挑战Intel的地位，中国目前也得到了x86架构的授权正在不断追赶。
最快多久才能赶超？有生之年肯定看得到！
这个问题问得好。
国产芯片落后了多少，从一些事件就能看出。
同样是前段时间，网上流传着紫光的内存条，一开始的DDR3大家说这是奇梦达当年倒闭时前的最后作品，后来的DDR4被证明用的是海力士的颗粒。而紫光自己到底有没有能力生产出内存颗粒一直是个迷。有的说下半年紫光就能生产出自己的DDR4颗粒，但目前来看紫光高层有波动，能否如期完工还是个问号。
然后就要说说我们Al芯片的骄傲寒武纪了。这个芯片商商很奇怪，他们的官网没有任何性能介绍，要知道就算是挖矿用的矿机芯片和顶级的FPGA芯片也都有性能介绍。而衡量Al芯片性能的参数就是半精度计算和深度计算能力，这些参数很普通，根本不是什么机密，那么他们为何不展示呢？
最后，我们的代工业务，中芯国际的核心业务是28nm工艺，14nm正在研制。而英特尔在2009年就成功操作出了同级别的32nm工艺。
我想从这几件事就能看出，我们落后人家至少十年！至于赶超，现在我们要什么没什么，难道要用口号去赶超？如果真能静下心来，十几年的差距也不是那么容易赶上的。我想等到二十一世纪中叶，我们应该能赶上去。
目前来看，国产芯片与美国芯片的差距到底在哪儿，我们最快要多久才能赶超呢？
一、近年中国芯片产业进步有目共睹，可与美国的差距到底有多大呢？
看完现状，我们再看追赶速度。根据美国官方组织统计的美国上市公司数据，美国芯片上市公司2019年的研发投入和资本支出总计717亿美元，从1999年到2019年，美国芯片上市公司整体资金总投入将近9000亿美元，而我们的国家大基金一期二期加起来也就3000亿人民币，差了一个数量级。
近年来，中国芯片产业的进步是有目共睹的，我们已经从中低端解决了有无问题，国产CPU已在国内获得应用机会，未来将在此基础上，不断迭代、不断升级，从有到好。
二、参观日韩芯片产业发展，我们是在没显著优势的情况下，就被美国打压了回顾 历史 ，上世纪五六十年代，芯片是美国的天下，其实是没有日本韩国什么地位的，日本开始重视民族企业的发展，索尼，松下等企业才迅速发展。到了70年代末，日本芯片实力大大提高，能和美国扳手腕那种，同时以质量好，价格低的优势把美国产业打得落花流水。
同时，韩国三星在90年代发展起来，有韩国*和美国的扶持，90年代末就超过日本美国，不过1997年亚洲金融危机，美国购买大量三星股票，占有量超50%。虽美国不直接干预三星内部事务，但三星大部分利润是被美国赚去了。可以说，三星就是美国的高级"打工仔"，被美国控制住了。
讲了这么多 历史 ，我们可以看出：
结论就是：中国半导体是在没有建立显著优势的情况下，就被美国狠狠打压了，这一点与韩日不同，这意味着我们必须打破高耸的技术壁垒，前路艰难险阻啊。
三、最后，中国芯片产业什么时候能超过美国？这是个伪命题如今看来，中国芯片产业并不是要超过谁，而是要满足谁。搞清楚这个问题，是芯片产业发展的核心问题；芯片产业不是奥林匹克竞赛，看谁的芯片技术好，发个金银铜铁奖牌；那满足谁？满足中国日益增长的芯片需求。
可是，面对这种巨大规模市场，芯片产能转移到中国，是未来十年的趋势，会有反复，但不会回头；没有人能够对抗不了经济运行的规律，只能顺势而为，不是逆势而行；中国的芯片行业是汪洋大海，不是小池塘，海纳百川，水大鱼大。
最后的话：所谓的芯片领先，绝对不单单是设备，更是其产业链
我们一定要明白一个道理：所谓的领先，绝对不单单是设备，更是其产业链；美国打击的也不仅仅是某一家，而是全部的产业链！曾经有位大佬画了一个图来解释在半导体产业链上我们与美国之间的巨大差距，看看这个图感觉挺好的。
差距有多大呢?
最近这两年我们大国崛起的声音越来越多，城市化水平越来越高，人均GDP越来越多。尤其是移动互联网，更是有了移动支付、共享单车这种走在前沿的创新，许多人都产生了一种错觉，中国 科技 突飞猛进终于可以吊打一切了。
但是， 事实是中国在国防技术相关的商业航空器、半导体、生物机器、特种化工和系统软件等核心技术领域，和美国差距在10年以上。 找点例子，大家感受一下。
来点手机行业的例子感受一下。手机上常用的大猩猩玻璃的前身是康宁公司在20世纪60年代生产的，具防弹功能的特种玻璃。
Iphone里使用的Siri是美国国防部先进研究项目局2003年投资的CALO计划。
中国国产手机里的操作系统都是谷歌的安卓操作系统。
很多中国国产产品每年都要向 思科、高通、西门子、诺基亚等很多公司缴纳专利费。 尤其是高通公司，每一个智能手机都要向高通缴纳专利费，要知道高通是3/4G领域的奠基者，在全球通信领域具有垄断地位，也因垄断被*罚款60亿人民币。
华为 的麒麟970，技术架构是来自英国的ARM公司（现在是日本的）。芯片是台湾生产的，中国*没有生产能力 。
随便说点计算机领域的 计算机的核心--cpu，目前民用的只有两家intel和AMD ，遗憾的都是美国的， 由cpu引申出来的计算机主板芯片大多数也是这两家。你计算机里用的硬盘大多数都是美国的。 制作显卡芯片的目前两家最大----AMD和英伟达 ，他们也是美国的。
中国的BAT虽然是世界级的软件公司，但是主营业务不是卖广告就是搞 游戏 。
我们看一下美国的IT巨头都在干什么？苹果，当年自己开发了CPU和硬件芯片对抗Intel，自己做操作系统对抗微软和谷歌，然后自己攒手机卖，就挣得比世界其他IT公司都多；谷歌，虽然跟百度一样发小广告，但是人家并购并发展了*和安卓系统，搞无人驾驶 汽车 ，搞人工智能打败了围棋世界冠军，和NASA创办奇点大学；微软，虽然操作系统做的越来越烂，但微软在基础的软件编程平台、数据库、图像识别技术及各项开源软件都作出了杰出的贡献。亚马逊一家的云平台就占据了世界市场的50%。
而相比之下， 中国没有世界级的国产数据库，没有世界级的编程语言 。甲骨文给中国*、如银行电信电力石油等央企提供一套数据库，便宜的几十万元，贵的更是数百万元。而 这些数据显示着中国的经济情况，*的数据都躺在美国人的数据库上。 中国的企业始终致力于靠关系拿项目，而始终忽视了研发底层技术核心。在今天中国的市场环境下，没有一个中国公司具有美国公司那样高的视野和格局。
其他的是不想长篇大论的分析， 希望大家好好认清现实。现阶段实现芯片全部自主化、国产化，基本不可能，所以要做的只能是站在巨人的肩膀上，利用好最先进的资源和技术，全力发展自己，在不断追赶中减少差距。
cpu技术
cpu即*处理单元（CPU）是计算机内的电子电路，通过执行指令指定的基本算术，逻辑，控制和输入/输出（I / O）操作来执行计算机程序的指令。 计算机工业至少从20世纪60年代初开始使用“*处理器”。 传统上，术语“CPU”是指处理器，更具体地涉及其处理单元和控制单元（CU），将计算机的这些核心元件与外部组件（诸如主存储器和I / O电路）区分开。
美国掌握大量的芯片底层核心技术。
instruction set 指令集目前都是国外的。
A list of computer central processor instruction sets:
哪个是中国的，或者以上哪个是中国公司全掌握的？以上只是底层技术的一面。。。。
50年的差距，更多的是人才的差距
每一个人多学一些cpu知识，汇总起来可以加快缩小这个差距。
40万芯片人才缺口该怎么补上？
努力吧，少年老年们。
基于别人的房基去建设高楼大厦，别人要断你，不让你上和下，那你只能飞上楼和飞下楼了。
其实芯片行业或者是集成电路行业，整个范围是要比大家想的丰富的多的。芯片并不只有CPU，或者是NPU这些。我们用到的耳机，指纹识别，冰箱，电视，电梯等等都会用到大小不同功能不同的芯片，像电源所用的芯片，目前代工厂就可以满足国内需求。
真正存在巨大差距是高端芯片，总体来说就是 三方面差距：
设计差距
中国的经济体量巨大，所以我们不缺钱，我们缺的是什么？答案就是人才。首先要设计芯片，设计出来之后交给代工厂生产，设计芯片软件方面中国在世界上的占比为0%，国内目前芯片生产商最好的应该是中芯国际，最好的制程是 14纳米 ，而台积电跟三星今年7纳米就要要量产了。 中间差了二代 。
光刻上的差距
这主要就是光刻机的问题。光刻机目前美国处于垄断，造价和售价都是很贵的，每年量产不超过30台，国内目前只能购买国外淘汰掉的光刻机，绝大多数来源于日本。而且瓦森纳协议中，每过几年都会更新禁售列表，比如2010年90nm以下的设备都是不允许对中国销售的，到2015年就改成65nm以下的了，即便如此，我们购买二手光刻机还是需要美国的审批。
晶圆制备的差距
这方面我们差距其实不是很大，目前IC芯片的衬底都是硅，需要运用电子级硅制造硅碇，再将硅锭精细切割，而中国即使是一些低端的国产率较高的芯片，其中很大一部分野都是买的国外的晶圆，然后自己切割，不过随着国内集成电路的发展，晶圆切割其实已经能慢慢实现了。
中国已经错过了一个发展的黄金期，再想要追赶付出的代价将会非常大，而在未来，人工智能、深度学习的大浪潮下，传统的通用计算会很吃力，而眼下新的发展机遇又会到来。这次中兴事件警钟的敲响，让我们重新开始认识到机遇的重要性，开始研制的寒武纪AI芯片， 阿里达摩院规划的AI芯片都属于新领域芯片， 希望这次芯片发展的快车，我们不会再被落下。
凡是吹牛*祸国殃民的所谓科学家和各类专家全部滚蛋。凡有责任心有担当的国家培养 科技 人员要有爱国之心向国家向全民立下军令状，保证在短期内研发出中国自主品牌的中国航空发动机和中国芯。所有中国科学家有谁敢站出来向国家和人民立下军令状？
多少年这个答案可能事关我们每个人了。芯片设计技术的提升需要市场试错和反馈，不是所有的bug都能在实验室里发现。市场上有人买有人用才能给手机企业，软件企业，包括芯片企业带来资金回笼(为研发再投入)以及更重要的市场对技术的验证(为下一步技术完善和研发方向提供宝贵意见及数据积累)。大家对当年刚用安卓手机时一天死n次机的情况应该还有印象吧，但那时没有更好的手机了，所以大家(市场)的包容度都很高，在大家的共同努力下，填平了当时设备各方面的研发投入(手机用的顺畅事关软硬件配合，及自身技术的成熟，当然也包括芯片，或者说芯片是最为复杂的部分)。
总之，要是大家愿意一夜回到从前，还能忍受一天司机n次，只用简单应用程序(现在的应用都比较复杂，用户体验好，但对硬件要求高)，我觉赶超的时间会大大缩短，也许5-10年？所以，你愿意么？问的再具体点，在你可以选择更好而且便宜，只是用了国外芯片的手机的情况下，你会愿意选择完全国产，用自主芯片，但经常死机，如龟速的手机么？
(ps.我内心的答案是:我愿意买两部，肯定会有一部是纯国产的，哈哈！)
首先是整体半导体集成电路技术和制造的落后，这个牵涉到方方面面，但是哪怕你用别人的芯片标准，别人的技术规格，哪怕不考虑光刻机的问题，这方面依然问题较大。可以打一个比方，中芯国际现在有14nm的制程工艺的，但是要真是制造14nm的芯片，良率会远远不及境外工厂，这就是整体集成电路技术和制造的落后，民用商用芯片考虑成本，良品率不及别人，也没人愿意跑你这里来制造了！
然后再说设备问题，光刻机以及其他设备依然是绕不过的事儿，国内有28nm最好的设备，但是三星、Intel和台积电都是7nm的设备了，这个差距你不可能无视！当然就算28nm的制程工艺，还是那个问题，整体集成电路水平的落后，会让成本变得较高。而更新的14nm，中芯国际都在挣扎，更别说制造更先进的芯片了！
最后则是芯片标准和技术规范。X86是Intel的，PowerPC是IBM的，这两家基本处理器架构都是美国公司，这个你没辙。而ARM也是英国的，当然授权问题倒不是很大，即使是操作系统，Linux各种做也不是问题，但是技术和标准中国是没法整了，在全球经济一体化的时代，还是那个问题，成本和利益，这部分中国应该不会再去搞事了，没意义！
总的来说，还是要发力在集成电路上，制造和技术能力这部分提高了，才去考虑所谓的设备问题，这个差距和美国很明显，但并不是不可追赶！
如果你只看芯片，中国芯片与美国芯片之间的差距似乎就在光刻机上，只要中国购买到ASML最先进的光刻机，我们就能够制造出如美国一样的高端芯片。当然，现在无法直接购买到ASML的最先进的光刻机，那我们只能自己研发，这个时间相信也不要太久，最多10年便可以追赶上来。
但如果你就此认为，我们实现了对于美国芯片技术的追求或者超越，那就太天真了，中国芯片技术与美国芯片技术之间的差距，不仅仅表现在这块小小的芯片产品上，而是体现在基础研究、技术体系、产业体系、标准体系和产品体系等诸多方面，全面追赶并超越美国，需要至少30到50年的时间。
一、美国的半导体产业链完整且技术先进
有人不明白，美国*向华为提供具有美国背景的芯片半导体技术和产品，为什么包括台积电、ASML、三星等非美国 科技 公司都要乖乖服从并执行美国的限令？甚至有人说，中国也发出一个命令，要求这些公司必须向华为提供技术和产品，这些公司到底听美国的还是听中国的？其实，根本不用试，一定是听美国的限令，事实也是，这些公司纷纷关闭对华为的技术和产品通道。原因也非常简单，这些公司能够发展到现在，过去，现在和未来都会一直使用美国的半导体技术和产品，没有美国的技术和产品，这些看似世界顶级的 科技 公司，将变得毫无价值，这就是美国一纸限令，便能够让这些公司听从的原因之所在。
我们来看一下专业人士弄的这个半导体产业图谱，看起来并不复杂，但每一个细分领域做起来都需要大量的技术和产品做为支撑，而目前为止，没有一家公司或一个国家能够把这些事情从前端研发到后端制造完成的，也包括美国。但美国与其他国家不同的是，由于其在芯片半导体产业领域早期的基础研究成果较多，说白了，做这些高 科技 产品所需要的基础性和高精尖的技术都掌握在美国人手里。美国人发布限令，并不是*别国公司，而是*美国本国公司。比如ASML不遵守美国限令，向中国出售最先进制程的光刻机，那么，美国便可以要求美国一些光刻机技术公司和零部件公司，停止向ASML授权美国的光刻机技术和零部件，而美国公司所掌握的技术的零部件，经过几十年的沉淀，往往都是具有核心功能的技术和零部件，那ASML还能造出世界上最先进的光刻机吗？所以，他只能服从美国的禁令。
1958年9月12日，基尔比和助手谢泼德(MShepherd)给阿德考克和组里的其他同事演示了他的实验。基尔比紧张地将十伏电压接在了输入端，再将一个示波器连在了输出端，接通的一刹那，示波器上出现了频率为1.2兆赫兹，振幅为0.2伏的震荡波形。现代电子工业的第一个用单一材料制成的集成电路诞生了。一周后，基尔比用同样的方法成功地做出了一个触发电路。基尔比的电路和后来在硅晶片上实现的集成电路相比，样子非常难看。但是，它们工作的非常好。它们告诉人们，将各种电子器件集成在一个晶片上是可行的。 基尔比因为这个发明，2000年，他获得了诺贝尔奖。
从1958年到现在经历了60多年，美国在芯片集成电路领域里积累了大量的专利和标准，并形成并沉淀出一批世界芯片半导体领域里的顶级 科技 公司，这正是美国在芯片半导体领域一家独大的原因之所在。
二、中国在芯片半导体领域的差距
我们不按照上图的细分领域来说，只按照芯片产业的四个环节来看，包括芯片设计、芯片制造、芯片封装、芯片测试等四个环节，与传统产业不同，芯片产业没有一家公司可以独自完成全部四个环节的工作，因此，在每一个芯片产业的环节当中，都有世界级的公司，也没有一个国家能够在全部四个环节上都拥有顶级公司的存在。比如芯片设计领域美国的高通、中国的华为都是比较厉害 的公司，在芯片制造领域则是中国的台积电一马当先，芯片封装和测试领域，中国目前已经做到世界领先的水平，拥有世界级的封装和测试公司。
如果从上面分析，那不是中国在整个芯片半导体产业里没有弱点了吗？可是你会发现，在芯片设计和芯片制造领域，虽然我们拥有华为和台积电两家世界级公司，但华为芯片发展时间较短，台积电大家众所周知。所以我们国家目前只能算是在芯片半导体产业链上做脏活累活的工作，其他高 科技 领域，我们还存在非常大的差距。
