製造 CPU 需要哪些技術，中國在其中哪幾項落後國外？

01-04

http://www.chinanews.com/gn/2011/10-28/3420188.shtml這個新聞提到中國成為世界上唯一掌握深紫外全固態激光技術的國家。現在世界成熟的獲得深紫外的方法是同步輻射光源而且是193nm的，而中國這個是更穩定的固態激光倍頻晶體且是177.3nm的。這是否意味著光刻技術這一項已經領先國外了呢？

全球五大半導體設備製造商，沒有一家是台灣或者大陸的

每一家都在半導體製造的某個分支領域擁有領先技術

世界上任何一個的半導體製造公司包括INTEL，都受制於這五大設備商提供的設備和技術

很不幸，冷戰後瓦森納協定對中國的技術和裝備禁運限制，比對俄羅斯還嚴格

中國能拿到的半導體生產技術設備，往往是5年以前的

比如，intel、三星、台積電2015年能買到ASML10NM的光刻機

而大陸的中芯國際，2015年只能買到ASML2010年生產的32NM的光刻機

5年時間對半導體來說，已經足夠讓市場更新換代3次了

現在INTEL最低端的CPU賽揚雙核G1610--賣200多塊錢，製程工藝22納米，3年前出的CPU，

中國能買到的半導體生產設備，就算這個低端貨中國都生產不出來

如果大陸能像台灣和韓國一樣購買最先進的半導體製造設備

追趕INTEL很難，但快速拉近跟台灣、韓國的半導體製造水平是有可能的

台積電2014年的研發經費，不到18億美元

對比一下，華為2014年研發經費是400億人民幣=65億美元，是台積電的三倍

全球五大半導體設備製造商

AM公司，全球領先的半導體、平板顯示和太陽能光伏行業精密材料工程解決方案供應商。

ASML，為半導體生產商提供光刻機及相關服務

Lam Research，電漿蝕刻設備為全球銷售之冠

KLA-Tencor-專精製程良率和提供製程式控制管量測解決方案

Dainippon Screen--專職研究開發各項半導體設備、液晶生產設備及專業級印刷設備

我國集成電路產業發展的源動力，居然來自一個不平等條約--瓦森納協定

Home - The Wassenaar Arrangement

瓦森納協定的官方網站

整個行業都欠缺，至少：

1，生產工藝，至少差5年。

2，設計理論，至少差10年100個教授的研究。

3，產業鏈，至少差5年20-30家公司的配合。

4，專利。至少差10年上百企業的研究。

但是，如果不追求最先進的成果，以市場5年前產品為目標。那麼基本只差5-6年的差距。

製造CPU需要的技術和知識多了去了，從設計到工藝，中國在其中的任何一項都遠遠落後於國外，尤其是落後於美國。至於說為什麼會落後，起步晚是自然的，比如Moore在提出摩爾定律的時候，中國正謀劃著鬧文化大革命呢。。。就當前來說，其實我們什麼都不缺，缺錢嗎？笑話，中國政府在這方面不是一般的大手筆。缺人嗎？笑話，矽谷有多少計算機工程師是華人。

教我數字集成電路的老師第一堂課說得話我印象很深刻，他說我們做不出CPU來，主要原因是我們解決不了路上堵車的問題。看起來完全不相干的兩件事其實出自同樣的原因：既有管理規劃的問題，也有從業者自身素質的問題，但肯定不會是駕駛技術的問題，也不會是工藝水平、設計技術的問題。集成電路設計是一個高度規範的行業，來不得半點糊弄，像我們現在這樣，老闆只想著怎麼騙國家的錢，工程師和學生只想著怎麼交差，這不可能做出來晶元的，這不是時間的問題，人家停滯20年讓你玩你還是不抵。

僅就給出的鏈接回答問題。

業界通用193nm的光源，來造22乃至16nm的器件。193的光理論可造193/2的器件，可是怎麼做到16nm呢？

1 非理想性補償。光刻mask上先算出非理想性，這樣一條不直的線被不準確的光源照出直線。

2 phase shifting, 通過光的諧波相互補償。

3 immersion 在水中光照，因為水中n為1.5, 這樣線寬1.5x減小。

4 二次三次曝光，這樣線寬2x 3x減小。

這每項都是奇蹟。

回到光源，evu是game changer. 但euv問題很多，比如萬分之一（？)的能源效率。現在業界還在爭evu有沒有經濟利益。它的光是20-30nm（?）是不是比文中178nm強太多了。

國內吹吹牛，看看就罷。原因三字，缺體系。

求高人斧正。

既然樓主專指「製造」CPU...相信應該不是泛指中央處理器,而是指通常意義上主流的桌面or筆記本CPU..

如果只考慮晶元製造工廠的工藝水平：

包括台灣在內:

10年前就已經在製造業界主流的CPU了(聯電在0.13um時代就有為AMD代工製造CPU),就製造技術而言,台積電的工藝水平大概是業內除Intel外最尖端的,與國外先進水平基本同步

不包括台灣省:

自主企業離主流的用於CPU的先進位造工藝還有一代約1.5~2年的差距(中芯的45nm應該剛開始量產,intel的22nm和台積電的28nm已經投產)

但CPU的製造中最關鍵的還是製造設備, 簡單來說，晶元工廠的先進工藝都是基於先進的設備基礎之上,設備才是晶元製造領域真正最核心的技術(當然先進的代工廠也會和設備廠商共同進行設備的研發)。在設備廠商方面,包括台灣在內也可以說是空白,美國日本歐洲的設備大約各佔一部分份額, 而且在這方面都有嚴格的技術出口限制.

樓主文中所提到光刻,基本上是日本和荷蘭廠商的天下。你所提到的自主掌握的光源技術只是光刻設備中很小的一部分,甚至不是關鍵的部分。一台光刻設備是包括光學,自動控制,材料,精密加工,測量等等整合在一起的非常複雜的系統，另外還需要光刻膠，光罩技術，計算機模型等等一個產業鏈的支持，包括美國都還沒有能和日本歐洲這幾家大廠競爭的設備廠商。惡意的揣測，這項所謂「新技術」很可能是某歸國人員從別人實驗室里拿回來的成果..不能否認其價值,但就好比帶走了人家造世界上最好的火花塞（尚且存在疑問)的技術,離造F1賽車還有遙不可及的差距。

太多了，不是一點半點，從最開始的技術積累到最後的生產，基本沒有一項不落後。你說的那個，光刻技術，算是CPU整個產業鏈里很下游的一項技術，屬於製造技術而不是設計技術。當然如果單純說製造，中國大陸的技術也不是那麼的差，只是整體落後人家大約十年左右，整體技術上並不存在什麼短板（所有的板都短...真的...）

深紫外光刻技術其實在多年之前就已經提出來並且實踐了，作用無非就是可以寫出更小的尺寸以期達到更高的集成度。

我國能弄出這樣的技術，若真的是在自主研發的前提下，則甚為可喜可賀。但要知道的是，美國現在在大學科研的程度上都早已廣泛的使用「電子束光刻」技術，更何況是工業生產了。

我周圍的很多PHD畢業生都希望能回國工作，可惜的是報國無門，國內半導體製程方面的基礎幾乎為零，更談何世界領先呢？

光刻光刻，就知道光刻。

光刻是半導體製造中最重要的一步沒錯，但是不代表別的步驟就簡單了。

光刻機是光刻中最重要的設備沒錯，但是不代表能造光刻機光刻就沒問題了。

以前在某高校的實驗室，有一台實驗用的EUV光刻機（只能用於6寸晶圓）。但是光刻精度連28nm都勉強，為啥？光刻膠不行，製版精度不夠，最重要的是學生操作精確性太差。

光刻完拿去刻蝕，刻蝕選擇比還不到1：2，甚至會出現氮硅和氧化硅1：1，完全沒有選擇比的情況。為啥？反應氣體調配不對，粒子束能量設置不對。

片子刻完拿去清洗，經常洗完就發現報廢了。為啥？清洗區金屬前金屬後在同一個房間，金屬前的槽經常會有金屬離子污染。

退火溫度多少度，退火時間多少秒，要不要預加熱，清洗溫度多少度，清洗完吹乾的時候能不能加熱……這些東西看上去沒什麼技術含量，但是對於工藝的影響絕不小於光刻機，而且這些完全要靠經驗的積累，人家不教你你就只能一點一點自己摸索。

這不只是設備的問題，更重要的是經驗和理論的問題。intel在製造過程中出現問題，馬上就能弄清楚是哪裡不對，有些什麼樣的解決方案。而我們在先進工藝方面才剛剛入門，極度缺乏相關的經驗積累。

國外不能造 CPU 的地方還很多很多呢。。。

為什麼人均 GDP 排名世界幾百名，人均生活水平排名世界幾百名的國家，其民眾竟然會要求在製造業方面同世界排名十名以內的國家看齊呢？

這個固態深紫外激光的新聞非常令人振奮。不過就深紫外光刻而言，深紫外曝光的恰恰是不希望相干性好的激光，因為這種想干會對曝光造成很大麻煩。另外即使有了光源，整套深紫外的光學系統也會和紫外的不同，因為絕大多數材料對深紫外是不透過的，所以設備非常昂貴（上千萬美元）。據說生產深紫外曝光系統的廠商已經停止生產了，因為太昂貴，而且量子極限也逼近了，可能會尋求新的材料和結構了，在此之前晶元廠商也就只能採用多晶元技術了。另外現在的晶元製備已經利用更便宜的納米製備（例如納米壓印）技術製備非常小的尺寸。

曝光機 ETCH CMP都落後吧

中國什麼都不缺，缺的是市場。

現在很多行業，不缺人，不缺錢，其實更不缺技術。為什麼缺的是市場？

即便造出來，有誰用呢？

以前公司讓我測試過龍芯筆記本，因為就在蘇州嘛。

可是龍芯筆記本就有2中類型，一個是用了威盛的方案，一個是用了龍芯晶元的。

前者和大多數atom一樣，兼容性很高，上xp也還行，開會放ppt都算很好。

後者？除了上了一個連顯示都有問題的linux——忘了什麼版本了。基本其他都不能做。

其實連夢龍自己都推薦前者，因為他們也知道後者沒法用。

重點來了！

後來平板暢銷了，夢蘭又開始做平板了，找了一家挺有名的公司負責代工，他們貼牌子了。

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插句題外話，說實話，那些企業其實做的晶元基本沒有市場，零售行業根本看不到。真正的都是靠政府扶持，每年號稱一下自己是中國第一芯，然後弄點吃喝。主要還是在依靠原來的產品在維持——紡織品。

綜上，其實不是沒技術，技術引進也不是什麼難事兒，人才國外也有的是，缺的還是市場，賣不出去，人家造了又有什麼意義呢。

整個CPU完全國產的國家，只有美國。棒子，台灣，日本都或多或少的使用了美國技術。

缺的是生態系統啊。。。造出來也不會有人用啊。

CPU 彙編器編譯器指令集軟體，，這是一個很龐大的系統。。。

吃飽了沒辦法準備考研，休息一下，就自己所了解的情況回答一下問題。

其實之前也有人說了至少差五年十年的差距但是具體技術差那些還是沒講出來。

首先深紫外線光刻技術的成熟對於更精細等級的新片並沒有太大意義，最先進的12nm研發中的10nm8nm都已經用x光線來光刻了，對就是照片子看骨頭那種。前面有人提到電子束光刻，就是直接用電子通過磁偏轉，連光刻板光刻膠都省了，直接刻晶元。

深紫外線的領先只能為商業晶元的量產可以更加國產化，但真正的技術還是被輦著走。中國很喜歡在別人商業化的東西改進成特別厲害的樣子，然而並沒有什麼卵用。。。

關於晶元製造的差距，我們學院有一個特別好的推卸責任的梗。

當別人說我們半導體怎麼怎麼爛，微電子一水比，我們可以回：

光刻機上面機械運作老是壞片，精度差到爆，機械和自動化把頭扭走了。

光刻機鏡頭老是對不了焦，磨鏡頭的偷懶了？物理的光學專業的孩子拉起機械的孩子掉頭就走。

清洗的時候純水都不純，沾污很嚴重，還得向日本鬼子買純水。化工的同學配好氰化鉀在找飲水機。

環境那麼差，pm2.5把我的晶元都弄短路了，無塵環境先弄給我再說，資環妹子氣的臉紅紅的。

總之整個產業鏈都不足

另外cpu方面設計主要是沒有ip核的積累，這個和編程很相似，都是靠一些底層核心的積累最後實現整合。問題是軟體很多源代碼使用可以不用錢，也很容易拆解研究重構。但是晶元是實實在在的硬體，不僅版權保護嚴格，而且封裝嚴密，電路解碼困難，弄清楚結構就很難了，想模仿創新更是難，而電路的解構分析又需要前面工藝的基礎，更多時候需要人肉解構，但是人員數目又少，相對比軟體科研成本真是嘩嘩的漲。

如果走自主研發的道路，那更是要多走很多年。。。

這個問題是否可以結合其它領域一起考慮？

不只是CPU，科技領域哪個我們能獨領風騷？

純理論領域呢？數學、理論物理、基礎化學等學科。

諾貝爾獎即使有偏見，我們也要承認我們的差距。

應用科學領域，包括互聯網應用，哪個我們獨領風騷？

我們的創新能力還是不足。

但是我們不需妄自菲薄。我們一定會有人獲得科技領域的諾貝爾獎，一定會有人在數學基礎理論以及理論物理領域，或者工程領域，或者醫學領域為全人類作出不可磨滅的貢獻。

時間，預測一下，當在20年之內？

這個行業如果不能做到Intel吃正餐的水平，您至少得有農企吃Intel的剩飯的水平，否則VIA那種二把刀就只剩米粒可吃。這個行業只要有一些水平差距就會沒飯吃。全世界不都是在用Intel嗎？姑且先用著吧。

最缺生態鏈；

技術沒有可以買，可以不做領先，生態沒有就沒發法生存。

主要是能買到產品，又不貴，就沒有自我研發的動力了。除了CPU，幾乎所有的半導體產品都有一樣的問題，從企業本身，沒有多少研發的動力，也不是一般企業玩的起的。希望清華紫光這次能成功。半導體其實和機械一樣，一個是拼材料，一個是工藝，都是要大量積累的。不像目前國內主要玩應用層，可以跨越式發展。什麼時候我們真的重視基礎領域的研發，就有希望了。

光有流弊的光源還是遠遠不夠的，各種透鏡什麼的差距還是太可怕，想想佳能那種bug級別的光刻機就感動常在…還有EBL、CVD、MBE等等，西方那些國家不知道比我們高到哪裡去了…不過說來說去要追趕scaling down的步伐，核心還是要靠光刻技術的進步。