芯片真的很难做嘛？我们中国的芯片产业到底发展到一个什么程度？

这段时间大家听到的最多的两个字也许就是“华为”，一场硝烟四起的贸易战,把华为推到了风口浪尖。华为海思的一封内部信，中国舆情网，瞬间火爆全网,“海思”两个字成为了网络新贵。

芯片真的很难做嘛？我国的芯片产业到底发展到一个什么程度呢？

什么是芯片（chip）：

芯片实际上是一片载有集成电路的一种半导体元件。其大致可以分成两类：

第一种功能芯片：比如说CPU等可以实现一定的计算功能的芯片；另外，在通信基站里也有很多的功能芯片；

第二种叫存储芯片：可以存储一定的信息，比如电脑里面的闪存（闪存和硬盘不同，硬盘主要靠磁介质进行存储，闪存靠半导体芯片集成存储）。

芯片产业

如果想要制作一个芯片，产业上大概要分为以下几个内容：

1.芯片的设计（我们想要实现一定的功能，那么如何去实现，我们需要高级的人才把电路设计出来）

2.制作（要求极度精密，后面会讲到具体制作流程）

3.封装（如何把制作好的芯片装在一个板子上，变成可销售的成品）

我国大部分的芯片产业还集中在中低端，也就是在制作和封装这部分，芯片设计非常少，很难去竞争。我们也有部分自主研发的芯片，但是比较低端，在芯片市场占有率非常低，严重依赖进口，而其中大部分都是进口于美国公司的。

中国的芯片产业也曾经有过黄金年代。20年前我们就曾提出口号，要发展自己的半导体。

在2003年的时候，上海交大微电子学院院长陈进，搞了一个芯片叫做“汉芯一号”。国家科委和上海市共同组织了一个发布会，对这个汉芯一号进行测试，结论就是“汉芯一号已经达到了国际一流水平，是中国芯片产业的里程碑”。陈进因此也是荣誉加身，赚了很多钱。

到2006年的时候，他的一个研究生“叛变”，在水木BBS上，发了一篇帖子，直指陈进“汉芯一号”作假。实际上，陈进在美国买了一个摩托罗拉的芯片，然后找了个民工把芯片上“摩托罗拉”四个字给刮掉，最后打上了自己的LOGO“汉芯一号”，这样就变成了“中国自主研发”的芯片。这件事情最后调查属实之后，陈进被撤销了一切职务，但关于这个人诈骗国家好几亿资金的问题，却没有受到刑事上的追责，与此相关一些人也没有追究任何的责任。

这件事之后，很多的新兴项目，在上马的时候都非常谨慎，要接受大量审查，中国的芯片产业进入了一个低谷，没有人再敢去搞芯片了。所以这十多年来中国芯片企业举步维艰，基本上没有得到任何发展。

芯片结构

为了解释芯片基本结构功能是如何实现的，我们首先来研究其最简单的芯片PN结。

PN结首先是一个半导体材料，其主要材料是硅。通过对硅片进行掺杂，（左侧掺杂硼元素

，右侧掺杂磷元素从而形成的。

硅外围有四个电子，也有四个空穴（空穴又称电洞，在固体物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象）。四个电子对应四个空穴，整体就没有电；硼元素的外围有三个电子，相比于硅而言少了一个电子，所以左侧整体缺了一个电子。左侧以空穴导电为主、我们称之为P型半导体（空穴导电型半导体）；磷外围有五个电子，比硅要多一个电子，掺杂之后就变成了N型半导体（电子型半导体）。

半导体PN结有什么特点呢？只有左侧加正极、右侧加负极电流才能够流过，反过来电流是流不会来的。如果把他当成一个元件的话，就是二极管，具有单向导电性。

我们可以通过这种特性来实现一定的功能。

举个例子，我们想实现一个叫做与门的功能。（有两个输入信号——A和B，另外有一个信号Y。要求只有A和B都是高电压的时候，Y才是高电压，A和B与一个是低电压，Y都是低电压。这就称之为与门，除此之外，还有或门非门等等一些元件。）

那么与门怎么去物理实现，其实并不难，利用二极管做成下面这个结构就可以了：

A和B都是高压+5V，那么整个电路都是5V,那么Y自然就是+5V。但是如果A和B有一个是低压，比如说A是0V，那么电流就会导通，电流一旦导通的时候，二极管相当于一根导线，这样的话，在同一根导线上，A是0V，那么Y肯定也是0V。

因此A和B不管那个是0V，电路都会导通。电路只要导通，Y就是0V，不导通，Y就是+5V。这样我们就实现了与门逻辑功能。

除了与门运算外，我们还可以有或门运算、非门运算等，通过这些门的电路我们就可以实现一定的功能，这是一个比较简单的半导体原理运用。

怎么做芯片呢？

其实制作原理大家都清楚，但我们就是做不出来。

沙子就是二氧化硅（SiO2），我们通过某些方法进行还原，提取硅单质，然后打造成硅锭，做成切片，然后就可以开始制作。

最开始，会在硅片上涂上一层光刻胶（感光材料，经光线照射后会性质会发生改变）。涂完之后就会用紫外线加透镜来照射进行光刻，下一步用化学方法对光刻胶进行腐蚀（照射过的地方和未被照的地方化学性质不一样，于是照射过的地方就会被腐蚀掉，或者没有被找到的地方被腐蚀掉），形成了一个腐蚀凹槽。

到这一步，就可以将磷或硼等元素覆盖在腐蚀后的光刻胶上，部分元素杂质（磷或者硼）就落在了凹槽的位置；之后我们再进行清洗，去除光刻胶，留下凹槽部分的就可以形成含有元素杂质的硅，于是就可以制作半导体PN结了。

当然这只是最简单的一步。接下来就会再涂一层胶，再做一层结构，反复处理之后，就可以开始联电路。

电路怎么联？方法也是一样，只不过不是用硼磷元素，而是用金属进行沉淀，把导线连接起来。电路完成之后，把暴露的结构封装起来，就成为了一个最终的芯片。

虽然道理简单，但是制作工艺确是异常艰难的，可以说比在头发丝上刻画还要艰难的多。

所以，到目前为止，中国的芯片产业还面临着巨大的困难和挑战，发展之路注定“路漫漫其修远兮！”