国产芯片是14nm,美芯是5nm,一旦发生战争,可能会对战局产生影响

小夏 军事 更新 2024-01-29

国产芯片是14nm,美芯是5nm,一旦发生战争,可能会对战局产生影响

2024年底,台积电亚利桑那州工厂开工建设,标志着Finechip开启了5nm时代,2024年升级为4nm工艺,2024年升级为3nm时代。

事实上,自 2022 年 12 月底以来,在台积电正式宣布量产 3nm 工艺后,苹果和高通就已经向台积电下订单,预计将于 2023 年第三季度发货。

纵观国产芯片,中芯国际代表了最先进的制程,目前只能实现14nm制程的量产。 它与第二代美心工艺相差5纳米,与第三代台积电相差3纳米。

那么问题来了:如果有一天发生战争,国内芯片行业会出现哪些问题?我们又该如何应对呢?

芯片之间的差距是多少?

我们都知道国产芯片和先进芯片差距很大,那么具体表现如何呢?

首先是芯片的架构。

架构是芯片的基础,是芯片制造商为了区分不同类型的芯片而为同系列芯片定义的规范。

目前芯片架构有两大阵营,一大阵营以Intel和AMD的x86架构为代表,另一阵营以ARM架构为代表。 这两种架构占据了95%以上的市场份额。

第三大架构RISC-V被认为是未来的主流,尽管它目前的市场份额很小。 成立于美国加利福尼亚州伯克利,最大的特点是可以自由使用,任何人都可以设计、制造和销售。

国产平板电脑有很多,如龙芯、兆芯、鲲鹏、海光、飞腾、申威、麒麟、虎奔等,但大多采用第三方架构。

鲲鹏、飞腾、麒麟、虎本采用ARM架构;海光和兆信采用x86架构;申威使用谷歌过时的 alpha 架构。 只有龙芯使用公司自主研发的龙牌架构。

根据国家的核心限制令,Arm拒绝让我们使用前段时间开发的NeoverseV1和N2架构,很难从x86获得高性能芯片。

万一发生战争,ARM和X86架构的芯片基本没用,能正常使用的恐怕只有龙芯了。

目前,龙芯只在台式机、服务器、手机和嵌入式设备中少量使用,而龙芯已经让英特尔在全球倒退了大约5年。

第二,芯片设计工具。

从麒麟芯片可以看出,我们在芯片设计方面的实力还是很强的,可以做到国际领先。 然而,在EDA软件方面,我们显然落后了。

EDA是Electronic Design Automation的缩写,是设计晶圆所需的工具,我们也称之为EDA工具。

目前,全球主要的EDA软件厂商,即联凯电子和西门子EDA都是针对新的SI技术,显然是欧美公司。

这三家EDA工具公司不仅在5nm和3nm技术上处于领先地位,而且各具优势,同时控制着70%以上的市场份额,垄断了7nm以下的市场。

大陆企业华大九天虽然继承了熊猫软件的衣钵,但"三巨头"差距远远不能满足16nm晶圆的设计,技术人员只有500人,远低于三巨头几千人的设计团队。

因此,它被世界上最先进的集成电路设计和制造商所使用"三巨头"EDA工具。

第三,晶圆制造。

晶圆制造一直是我们的薄弱环节,台积电和三星现在已经实现了3nm量产的目标,英特尔即将量产7nm工艺。

大陆芯片制造商中芯国际已实现14nm量产,落后于台积电、三星第三代和英特尔第二代。

因此,即使华为海思成功设计了最先进的麒麟9000和9010,也无法生产它们。

最可怕的是,除了专业的制造技术外,制造技术和装备也成了最致命的弱点。

第四,半导体设备。

在半导体设备方面,尤其是EUV光刻机,即使从长远来看,我们仍然处于劣势。

EUV光刻机汇集了欧美、日本、韩国等国家约2000家拥有先进技术的企业,制造出极其精密的芯片制造设备。

荷兰的ASML是唯一一家拥有10%底层技术的集成商。

EUV光刻技术的难点主要在于光源、透镜、工作台、渗透系统、精密轴承等,需要十几年甚至几十年的技术沉淀才能攻克这些技术。

目前,上海微电子能够制造90纳米光刻机,在精度上落后于三代EUV光刻机。

许多网友甚至一些专家都幻想着在弯道超车,但实际上这根本不可能。 它必须代代相传。

比如上海微电子的光刻透镜就是长春物理研究所"八年啃硬骨头"实现突破。 而后端的突破就更难了。

5.半导体材料。

芯片制造不可避免地需要半导体材料,硅片、电子气体、掩模、抛光浆和抛光垫、光刻胶和光学助剂、湿化学品和溅射靶材被称为六大半导体材料。

这六大半导体材料占所有材料的87%,而且使用量大,利用率非常高。

目前,这六种材料主要由日本、美国、韩国控制,国产材料不仅份额很低,而且在质量、技术、专利等方面都缺乏。

虽然上海国内硅材料产业、南大光电等半导体材料企业发展迅速,但仍难以满足国内巨大的需求。

总体来看,架构、EDA工具、制造、EUV光刻和半导体材料仍是国产硅片发展的最大障碍,这些问题仍需解决。

那么,这些缺陷会在战争中表现出来吗?

战争需要筹码。

现代战争与过去的冷兵器和二战的机器有很大不同。

航空母舰、核潜艇、卫星导航、侦察卫星、洲际导弹、巡航导弹、反卫星导弹、导弹防御系统、战斗机、轰炸机、预警机和其他现代**将派上用场。

即使是坦克、装甲车、火箭等,也往往会用大量的电子设备进行升级。

这些**有一个共同点,那就是它们配备了大量的航空航天芯片。

例如,F22战斗机配备了500纳米的PowerPC603芯片,北斗导航卫星配备了180纳米的龙芯-1E芯片和龙芯-1F芯片。 毅力号火星车使用250nm Power750CPU。

这些芯片的共同点是工艺非常大,稳定性、耐辐射性、耐高低温性、抗渗性和防尘性都非常出色。

这些芯片的工作环境在-55到-125之间,需要辅助电路和备份电路设计、多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、多重短路保护、多重热保护、超高压保护等。

航天级芯片工艺不精炼,但成本非常高。 以2024年为例"龙芯 1e"跟"龙芯 1F"ATMELAT 697 价格达到数万元,进口 atmelat 697 达到 200,000 元。

由此可见,一旦打仗,就是烧钱。

在短期、小规模的战争中,仍然可以使用现有的**,但在俄罗斯和乌克兰这样的持久战中,需要每天24小时生产**和芯片。

积极的一面是,工业级芯片基本都是28纳米工艺芯片,制造成本低于航天级芯片,维护成本不会太高。

工业级芯片的工作环境在-40--185之间,设计要求为多级防雷、双变压器设计、抗干扰设计、短路保护、热保护、超高压保护等。

它还包括防水、防腐、防潮和防霉处理。

具有自检功能的工业级芯片,成本略高,但维护成本相对较低。

乍一看,兵器工业似乎不需要14纳米以下的高端芯片,国产制造完全可以满足,但有一件事我们忘记了,那就是超级计算在战争中的作用。

一是超级计算在核心中的应用。

首先,维护和存储核数据,以确保核武库的安全;其次,模拟核**,支持核**研发更新。

第二,超级计算在气象战中的应用。

未来,气象将成为影响反复使用兵力的因素,美军已将气象分析技术作为首屈一指技术的主要发展方向之一,计划到2024年控制200平方公里的区域气象。

一旦你掌握了天气**,你就可以制造人工降雨、干旱和飓风,让你的对手处于洪水、干旱和飓风之中。

它还可以产生激光束来击落敌方战斗机,并产生微波来干扰对手的通信和雷达系统。

第三,数值风洞。

通过超级计算进行数值风洞计算,获得相关数据,经过分析研究可以获得更多的气动特性。

在高超音速**、战斗机、航天器等设备设计过程中由超级计算支持的数值风洞。 发挥着越来越重要的作用。

第四,基因**。

遗传学对人口过剩的国家是致命的,它可以针对特定的遗传对立个体群体。

在超级计算机的帮助下,人类基因测序已经完成。 对基因的研究越来越深入,对超级计算的需求也越来越大。

未来,随着超级计算机的改进,基因也将不断完善,一旦用于实战,无疑会危及整个人类。

此外,超级计算机在分析战场态势、模拟实战、进行推演等方面具有很大的优势,因此超级计算机已成为各国的必需品。

然而,目前在全球十大超级计算机的排名中,只有两台中国人入围,神威太湖之光和天河二号,分别排名第六和第九。

关键是,在排名前10的超级计算机中,主流依然是英特尔的x86架构芯片,除了采用IBM芯片的计算机外,天河一号、天河二号等早期中国超级计算机也采用这种架构。

现在"双威太湖之光"使用最先进的多核处理器"神威岛 26010",但它的结构仍然是一个后天结构,而不是纯粹的国家层面。

因此,一旦发生战争,短期的军事芯片可以满足,但超级计算显然会感到超载。

如果进入持久战,芯片、工具、设备、材料等架构将受到短缺的威胁。

消费类芯片。

最致命的国产芯片是消费芯片、智能手机、个人电脑和可穿戴设备。

很多网友认为这些无关紧要,其实不然。 这些芯片可以最大限度地消费,刺激经济,创造外汇。

经济是工业、农业、军事、科学技术发展的基石。

以俄罗斯为例,它继承了苏联的衣钵,拥有非常强大的武装力量。 俄罗斯是世界上唯一拥有三位一体核打击能力的国家,另一个是美国,我国没有。

在洲际导弹方面,俄罗斯仍是世界第一,在核潜艇方面也不甘落后。 在火箭发动机、战斗机发动机和运输机方面,俄罗斯仍然是世界领导者。

不过,俄乌战争后,俄罗斯的表现却大不相同,没有展现出一个好战民族和世界第二军事强国的风采,其主要原因还是经济问题。

经济限制了俄罗斯芯片的发展,为了芯片的正常使用,芯片只能从冰箱和洗碗机中取出,坦克厂甚至因为芯片而停产。

因此,消费芯片非常重要,它是经济发展的载体,而经济是军队的基石,两者相互关联,相互影响。

国产14纳米晶圆与美国5纳米磁芯的差距巨大,一旦爆发战争,巨大的差距就会显露出来。

虽然常规**、航母、导弹、飞机、卫星等不受晶圆的限制,但作为最大驱动力的超级计算将受到限制,进而影响整个战局。

消费级芯片将受到更大的冲击,直接影响经济,进而影响工业、农业、军事等诸多领域。

因此,芯片的滞后影响全身,只有争取自主研发,打破封锁,取得领先地位,才能彻底改变局面。

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