芯片生产为什么难度这么大？

芯片，指的是内含集成电路的硅片，所以芯片又被称集成电路，可能只有2.5厘米见方大小，但是却包含几千万个晶体管，而较简单的处理器可能在几毫米见方的芯片上刻有几千个晶体管。芯片是电子设备中最重要的部分，承担着运算和存储的功能。芯片生产和制造极其复杂。

芯片生产制造为何那么难

一颗芯片的诞生，可以分为设计与生产制造两个环节。芯片生产制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先有晶圆作为地基，再层层往上叠，完成自己期望的造型（也就是各式芯片）。知晓芯片制造流程后，就可产出想要的IC芯片?No，没有设计图，拥有再强大的制造能力也无济于事。

芯片制造工艺复杂

芯片的制造工艺复杂非常，一条芯片生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序。就拿代工厂来说，需要先将“砂子”提纯成硅，再切成晶元，然后加工晶元。晶元加工厂包含前后两道工艺，前道工艺分几大模块——光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入；后道工艺主要是封装——互联、打线、密封。其中，光刻是芯片生产制造和设计的纽带。

其中许多芯片生产加工工艺都在独立的工厂进行，而使用的设备也需要专门的设备厂制造；使用的材料包括几百种特种气体、液体、靶材，都需要专门的化工工业。另外，集成电路的生产都是在超净间进行的，因此还需要排风和空气净化等系统。

有说法认为，集成电路是比航天还要高的高科技。该业内人士表示，这种说法也不无道理，“航天的可靠性估计也就4个9、5个9的样子(X个9表示在软件系统一年时间的使用过程中，系统可以正常使用时间与总时间之比)。现在硅晶圆材料的纯度就要6个9以上。”

美、日、荷垄断芯片生产设备

半导体设备技术壁垒较高，行业呈现高集中度特点，国际前十大半导体设备厂占据绝对市场优势，主要集中于美国，日本及荷兰，而国内厂商处于起步阶段，产业相对薄弱。由于技术和资金上的壁垒制约，使得国内半导体设备国产化率偏低，产能远不能满足自身需求，且国内企业生产的设备以中低端为主。

比如，荷兰ASML在全球半导体光刻机设备领域市场占比超过80%，其生产的TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生产效率最高、应用最广泛的高端光刻机，被全球各大半导体厂商所采用。

我国芯片生产制造水平

大体而言，目前我国的芯片产业，芯片设计水平与国际基本相当，封装技术水平有4至5年差距，而芯片生产制造工艺差距在3年半左右。其次，芯片行业本身具有高投入、长期发展、回报周期长的特征，普通芯片制造企业的投资都要达到数百亿级之巨。因此，一般的企业难以承受。而且芯片行业的发展遵循着“摩尔定律”，技术更新非常快。而每一次更新，都是一次巨大的投资。

这种投入大、回报周期相对较长的行业特点，使得芯片产业成为高风险产业，一般社会资本都不愿进入。这种高风险，又使得芯片行业产生所谓“大者恒大”的行业特征，很容易形成自然垄断，后来者发展难度极大。这也就意味着，打造强壮的中国“芯”之路必然是一场持久战。