芯耀
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芯片一直都是汽車(chē)的重要組成部分，從傳統(tǒng)汽車(chē)到智能汽車(chē)，芯片扮演著越來(lái)越重要的角色。“缺芯”的問(wèn)題已經(jīng)慢慢得到緩解，但“缺中國(guó)芯”的問(wèn)題還一直存在。今天先從芯片是怎么做的開(kāi)始說(shuō)起，再聊聊汽車(chē)芯片的分類(lèi)和應(yīng)用，最后再說(shuō)一下我對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片的期待和擔(dān)心。
怎么用沙子做芯片
芯片是怎么來(lái)的，是用沙子做成的嗎？其實(shí)沙子是打造芯片的地基——硅晶圓的基礎(chǔ)。
而「硅晶圓」最初的模樣我們都見(jiàn)過(guò)：我們所熟悉的沙子。普通沙子在高溫作用下轉(zhuǎn)化成純度約99.9%的硅。
- 硅熔煉：經(jīng)過(guò)熔化，從中拉出鉛筆狀的硅晶柱
- 硅錠：再用鉆石刀將硅晶柱切成圓片
- 切割：最后拋光，便形成硅晶圓，芯片的地基——晶圓完成
硅晶圓的直徑常見(jiàn)的有：8英寸（ 200mm）12英寸（300mm）
直徑越大，單個(gè)芯片成本越低，但加工難度越大。
晶圓做好之后，需要進(jìn)行：光刻、摻雜、切割、封裝，才能變成最終的成品。
其中最難的步驟是光刻。
紫外線透過(guò)掩膜照射光刻膠，掩膜上印著預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖案；光刻過(guò)程中曝光在紫外線下的光刻膠被溶解掉，清除后留下的圖案和掩膜上的一致。
用化學(xué)物質(zhì)溶解掉暴露出來(lái)的晶圓部分，剩下的光刻膠保護(hù)著不應(yīng)該蝕刻的部分。蝕刻完成后，清除全部光刻膠，露出一個(gè)個(gè)凹槽。
先把硼或磷注入到硅結(jié)構(gòu)中
接著填充銅，以便和其他晶體管互連
然后可以在上面再涂一層膠，再做一層結(jié)構(gòu)。一般一個(gè)芯片包含幾十層結(jié)構(gòu)就像密集交織的高速公路。
- 封裝測(cè)試
芯片做好后，用精細(xì)的切割器將芯片從晶圓上切下來(lái)，焊接基片上，裝殼密封。經(jīng)過(guò)測(cè)試后就可以包裝銷(xiāo)售了。
汽車(chē)芯片用在哪里？
芯片一直都是汽車(chē)的重要組成部分。傳統(tǒng)汽車(chē)中，主要會(huì)用到分立器件、模擬芯片、邏輯芯片等等，構(gòu)成傳統(tǒng)的電子控制器ECU來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的控制。
新能源汽車(chē)會(huì)使用功率芯片，是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的“心臟”，包括線控制動(dòng)和轉(zhuǎn)向控制等都離不開(kāi)功率芯片。
而智能汽車(chē)在這個(gè)基礎(chǔ)上，還需要用到的高算力芯片的異構(gòu)芯片，包含GPU、CPU（Graphics Processing Unit，主要負(fù)責(zé)的任務(wù)是加速圖形處理速度）
、NPU等等，這些構(gòu)成了汽車(chē)的高算力SOC芯片，也是智能汽車(chē)的“大腦”。
智能汽車(chē)還需要大容量的存儲(chǔ)芯片，它是智能汽車(chē)的“記憶“。隨著云和邊緣計(jì)算在智能汽車(chē) 領(lǐng)域越來(lái)越重要，對(duì)存儲(chǔ)器的需求與日俱增。
另外，智能汽車(chē)?yán)镞€有感知芯片和通信芯片。
- 感知芯片，比如攝像頭CIS是智能汽車(chē)的“眼睛”。激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)也需要數(shù)量眾多的射頻和光電芯片，來(lái)提供給智能汽車(chē)足夠強(qiáng)的感知能力。
- 通信芯片分為兩類(lèi)，一類(lèi)是車(chē)內(nèi)的高速互聯(lián)芯片，一類(lèi)是車(chē)輛和外界通信的芯片，主要作用是把智能汽車(chē)?yán)锩娴臄?shù)據(jù)進(jìn)行高速傳輸。
因此我們看到傳統(tǒng)汽車(chē)在通往電氣化和智能化的過(guò)程中，需要的芯片越來(lái)越多，芯片的制程要求也越來(lái)越高。
（28nm以上的 16 14nm以下）
芯片發(fā)展天花板對(duì)智能汽車(chē)的影響
在最新的出口管制新規(guī)，中國(guó)在先進(jìn)計(jì)算芯片和制造先進(jìn)半導(dǎo)體的能力受到了約束，具體涉及范疇：
- 半間距不超過(guò)18nm的DRAM存儲(chǔ)芯片；
- 128層或更多層的NAND閃存芯片。
根據(jù)臺(tái)積電在2021年的工藝來(lái)看，受到限制的主要包括RF、Logic、先進(jìn)的Analog和eNWM芯片，這對(duì)于中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)走向智能化，無(wú)疑蒙上了一層陰影。汽車(chē)行業(yè)只是一個(gè)終端應(yīng)用行業(yè)，對(duì)于高制程芯片的需求在未來(lái)5年左右能夠體現(xiàn)出來(lái)，因此智能汽車(chē)要發(fā)展，這有賴于中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的突破。
小結(jié)：目前我們需要持續(xù)觀察這個(gè)管制對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的影響，汽車(chē)行業(yè)能做的是扶持傳統(tǒng)工藝下的汽車(chē)芯片國(guó)產(chǎn)替代，5年以后會(huì)不會(huì)在在智能汽車(chē)上形成代差，這是我比較擔(dān)心的。
