人工智能芯片這個半導(dǎo)體行業(yè)中的“重器”。

高端制造不如德國、電子科技不如日本、人工智能不如美國……這是幾年前網(wǎng)絡(luò)上最常見的對中國制造的吐槽，大有恨鐵不成鋼的意味，那到底什么才是中國最拿得出手的呢？幾年前或許你會在腦袋里猶豫許久而得不出幾個像樣的答案。但現(xiàn)在，央視紀(jì)錄片《大國重器》第二季來告訴你答案了！

“工欲善其事必先利其器”，紀(jì)錄片通過近年來最引人注目的世紀(jì)工程，向觀眾展示了諸多高端利器，比如首次開放的超級工廠，首次披露的核心技術(shù)關(guān)鍵突破，最先進(jìn)的世界級試驗平臺，最高水平的中外裝備同臺競技。那么，范圍縮小到半導(dǎo)體行業(yè)，中國又有哪些重要的武器推動著行業(yè)的發(fā)展呢？

AI芯片

2018年的平昌冬奧會閉幕式上，由張藝謀執(zhí)導(dǎo)的“北京八分鐘”中，以“人工智能”為代表的中國新科技元素驚艷世界。24臺移動機器人“冰屏”與26名輪滑舞蹈演員傾情演出，變幻的燈光，美侖美幻的場景，傳統(tǒng)而富有底蘊的中華文化與人工智能完美融合。

這些移動機器人能在舞臺上如此靈活的完成任務(wù)的背后最主要是的有一顆強大的心臟——芯片。而中國也已經(jīng)掌握了人工智能芯片這個半導(dǎo)體行業(yè)中的“重器”。

2016年，寒武紀(jì)發(fā)布了全球首款商用深度學(xué)習(xí)專用處理器IP——寒武紀(jì)1A處理器。這款處理器基于寒武紀(jì)科技所發(fā)明的國際首個人工智能專用指令集，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，在計算機視覺、語音識別、自然語言處理等關(guān)鍵人工智能任務(wù)上具備出眾的通用性和效能比，在1GHz主頻下理論峰值性能為每秒5120億次半精度浮點運算，對稀疏化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的等效理論峰值高達(dá)每秒2萬億次浮點運算，同時支持八位定點運算和一位權(quán)重。在若干關(guān)鍵人工智能應(yīng)用上實測，寒武紀(jì)1A達(dá)到了傳統(tǒng)的四核通用CPU 25倍以上的性能和50倍以上的能效。

2017年，寒武紀(jì)授權(quán)華為海思使用寒武紀(jì)1A處理器，搭載于麒麟970芯片和Mate 10系列手機中。寒武紀(jì)陳天石稱，經(jīng)過對比，寒武紀(jì)1A不靠蠻力、不靠稀疏化技術(shù)輕松打敗了蘋果A11處理器。此外，2017年寒武紀(jì)還正式發(fā)布了三款智能處理器：1A處理器的升級版，擁有更高性能的寒武紀(jì)1H16處理器；面向視覺領(lǐng)域的1H8處理器，有4種配置可選，主打拍照輔助、圖片處理、安防監(jiān)控，性能功耗比是1A處理器的2.3倍；面向智能駕駛領(lǐng)域的寒武紀(jì)1M處理器，性能是1A處理器的10倍以上。

陳天石還表示，2018年，寒武紀(jì)將推出分別主打推理和訓(xùn)練的兩款MLU芯片，一款是面向數(shù)據(jù)中心、中小型服務(wù)器的MLU100高性能芯片，偏重推理；另一款是面向企業(yè)級人工智能研發(fā)中心的MLU200高性能芯片，偏重訓(xùn)練。

比特幣芯片

近幾年，比特幣的行情持續(xù)走高，由此創(chuàng)造了很多一夜爆發(fā)的傳說。而由此更是催生了一大批“挖礦”公司（比特幣挖礦就是利用電腦硬件計算出比特幣的位置并獲取的過程稱之為挖礦。），而北京比特大陸科技有限公司（以下簡稱比特大陸）就是隨之誕生的“挖礦”巨頭。

比特大陸成立于2013年，由吳忌寒和芯片設(shè)計專家詹克團（Micree Zhan）聯(lián)合創(chuàng)辦，是一家生產(chǎn)比特幣挖礦機、定制芯片、運營“礦池”（比特幣礦工工廠）的初創(chuàng)公司。僅用了5年左右的時間，比特大陸公司已有超過700多名員工，AI技術(shù)團隊200余人。據(jù)預(yù)估，2017年比特大陸的銷售額預(yù)計達(dá)到驚人的143億人民幣，超過了國產(chǎn)手機芯片設(shè)計廠商展訊，榮登2017年中國十大集成電路設(shè)計公司排行榜第二名，僅次于華為海思。

比特大陸擁有低功耗高性能的16nm工藝集成電路的量產(chǎn)經(jīng)驗，成功設(shè)計量產(chǎn)了多款ASIC定制芯片和集成系統(tǒng)，芯片出貨量達(dá)到數(shù)十億顆。2018年1月初，比特大陸帶來了全球首款張量加速計算芯片BM1680,以及板卡SC1/SC1+、智能視頻分析服務(wù)器SS1等重量級產(chǎn)品。這是一顆面向深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的張量計算加速處理的專用定制芯片，適用于CNN、RNN、DNN等深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理預(yù)測（Inference）和訓(xùn)練（Training）。芯片由64 NPU構(gòu)成，特殊設(shè)計的NPU調(diào)度引擎（Scheduling Engine）可以提供強大的數(shù)據(jù)吞吐能力，將數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)元核心（Neuron Processor Cores）。

比特大陸還通過在芯片內(nèi)集成高度定制的BMDNN Chip link芯片鏈路技術(shù)，實現(xiàn)在高速SerDes上提供穩(wěn)定，靈活，低延遲的鏈路，可以使多個BM1680芯片一起工作，使其作為一個統(tǒng)一的系統(tǒng)，提供更高的處理能力。

按照規(guī)劃，2018年比特大陸將發(fā)布第2代算豐AI芯片BM1682，計算力將有大幅提升。后續(xù)規(guī)劃中還有第三代、第四代等陸續(xù)發(fā)布。

內(nèi)存

中國的內(nèi)存、閃存芯片幾乎100%依賴進(jìn)口，從16年中到現(xiàn)在存儲芯片大漲價使得國內(nèi)消費者付出了極大的代價，8GB單條內(nèi)存的價格是之前的三四倍，128/256GB SSD硬盤也翻了一倍多。也因此，內(nèi)存DRAM芯片顆粒國產(chǎn)化一直牽動著千萬國人的心，一方面是希望國產(chǎn)內(nèi)存內(nèi)存DRAM芯片顆粒大規(guī)模量產(chǎn)能打壓一下高昂的內(nèi)存價格，另一方面則是由于純粹的愛國精神和民族自豪感。

在紫光趙偉國入主XMC，成立了長江存儲之后，國產(chǎn)3D NAND Flash有了前所未有的希望。在2017年底的第四屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會趙偉光就表示，在存儲領(lǐng)域，紫光已經(jīng)研發(fā)出了32層64G的完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三維閃存芯片，2018年將實現(xiàn)量產(chǎn)。

長江存儲是紫光公司收購武漢新芯科技公司之后成立的存儲芯片公司，在武漢開工建設(shè)國內(nèi)最大的存儲芯片基地，總投資超過了240億美元，目前建設(shè)的是一期工程，主要針對3D閃存，2017年9月產(chǎn)房提前封頂，進(jìn)展很順利。而在產(chǎn)房之外，3D閃存芯片的研發(fā)工作也在同步進(jìn)行中，17年底推出的首個32層3D是國產(chǎn)3D閃存芯片事業(yè)中的一個里程碑事件。

如果與三星、東芝今年量產(chǎn)的64層3D閃存相比，國產(chǎn)閃存還存在一定差距，32層堆棧是這些公司去年、前年就量產(chǎn)的了，不過國產(chǎn)存儲芯片發(fā)展時間太短了，要實現(xiàn)從無到有的突破，過程自然要比三星等公司更艱辛。此外，這次順利長江存儲順利推出32層堆棧的3D閃存為日后發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，因為他們并不準(zhǔn)備量產(chǎn)32層的，而是在明年直接量產(chǎn)64層堆棧的3D閃存，進(jìn)一步跟國際主流水平接軌?，F(xiàn)在成功開發(fā)32層3D閃存可為日后積累經(jīng)驗，鍛煉隊伍。

根據(jù)長江存儲的規(guī)劃，他們預(yù)計在2018年下半年正式開始3D閃存生產(chǎn)，初期的產(chǎn)能只有5000片晶圓/月，不過一旦解決良率問題，后續(xù)就會大規(guī)模量產(chǎn)，武漢基地的設(shè)計產(chǎn)能最終可以達(dá)到30萬片晶圓/月，未來足以比肩SK Hynix、東芝這樣的公司的產(chǎn)能。

SiC

碳化硅是第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，與傳統(tǒng)的硅材料相比，熱導(dǎo)率提升3倍，飽和電子漂移速度提升兩倍，能耗降低20%以上，可以廣泛應(yīng)用于電動汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、通訊雷達(dá)和航空航天等重要國民經(jīng)濟和軍工領(lǐng)域。很長一段時間，我們國家的碳化硅主要依賴進(jìn)口。

2018年2月，中國首條6英寸碳化硅生產(chǎn)線在北京亦莊成功通線，這證明我國在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域達(dá)到了國際先進(jìn)水平，提升了我國制造業(yè)的國際競爭力。同時，該產(chǎn)線的建成是我國首次實現(xiàn)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈貫通，從產(chǎn)業(yè)鏈源頭實現(xiàn)自主可控。

這條生產(chǎn)線由開發(fā)區(qū)企業(yè)北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司投資完成，此次成功通線生產(chǎn)，有效提升了我國高端制造業(yè)的國際競爭力。

7納米芯片刻蝕機

現(xiàn)階段半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能量產(chǎn)的最先進(jìn)的工藝節(jié)點是7nm，臺積電全面領(lǐng)先。在7納米制程設(shè)備方面，囊括了5大設(shè)備商包括應(yīng)用材料(Applied Materials)、科林研發(fā)(LAM) 、東京威力科創(chuàng)(TEL)、日立先端(Hitach)、中微半導(dǎo)體。中微是唯一打入臺積電7納米制程蝕刻設(shè)備的大陸本土設(shè)備商。半導(dǎo)體芯片，是信息化時代的基石，也是當(dāng)今尖端制造的制高點。芯片制造，已經(jīng)進(jìn)入10納米到7納米器件的量產(chǎn)時代，是中國輸不起的領(lǐng)域，也是中國目前正在花大功夫發(fā)展的領(lǐng)域。

中微的7納米芯片刻蝕機是中國自主研發(fā)的第一批7納米芯片刻蝕機，是芯片制造和微觀加工最核心最先進(jìn)的設(shè)備之一。它采用的是等離子體刻蝕技術(shù)。利用有化學(xué)活性的等離子體，在硅片上雕刻出微觀電路。

7納米相當(dāng)于發(fā)絲直徑的一萬分之一，這是目前人類能夠在大生產(chǎn)線上制造出的最小的集成電路布線間距，這已經(jīng)接近微觀加工的極限。在ICP芯片刻蝕中，關(guān)鍵尺寸的大小和芯片溫度有著一一對應(yīng)的關(guān)系。如果我們要求刻蝕均勻性達(dá)到1納米，那么整個芯片的溫度差異就要控制在2度以內(nèi)。中微自主研發(fā)的溫控設(shè)計，可以讓刻蝕過程的溫控精度保持在0.75度以內(nèi)，優(yōu)于國際水平。

氣體噴淋盤是刻蝕機最重要的核心部件之一，也是7納米芯片刻蝕機中的一項關(guān)鍵技術(shù)點。它的材料選擇和設(shè)計對于刻蝕機性能指標(biāo)的影響至關(guān)重要。中微和國內(nèi)廠家合作，研制和優(yōu)化了一整套采用等離子體增強的物理氣象沉積金屬陶瓷的方法，這種創(chuàng)新的方法極大地改善了材料的性能，其晶粒更為精細(xì)、致密，缺陷幾乎為零。相比國外當(dāng)前采用的噴淋盤，中國的陶瓷鍍膜噴淋盤壽命可以延長一倍，造價卻不到五分之一。中微自主研發(fā)的7納米芯片刻蝕機讓中國芯片制造裝備補足短板、站上高端，與世界最先進(jìn)水平同步。

柔性顯示屏

關(guān)于未來的手機造型，現(xiàn)在業(yè)界都在做可折疊手機設(shè)想的概念圖，而要實現(xiàn)這么一款可折疊的手機，柔性顯示屏是關(guān)鍵。

作為全球最大的液晶面板需求市場，中國已成為全球擁有高世代液晶面板生產(chǎn)線最多的國家，智能屏、觸摸屏產(chǎn)量雙雙位居世界第一。

當(dāng)下，我國迎來了柔性屏?xí)r代，京東方成都B7廠率先實現(xiàn)量產(chǎn)，同時也是世界上第二條實現(xiàn)柔性屏批量生產(chǎn)的生產(chǎn)線，工廠面積接近7個“水立方”!在柔性屏量產(chǎn)前的極限測試中，在水中被測試用的柔性屏可以任意扭曲。低功耗、高分辨率僅有0.03毫米厚度的柔性屏，正在給終端顯示領(lǐng)域帶來全球性的革命。3000名工程師，10年儲備，4萬個技術(shù)難關(guān)攻破。在《大國重器》中也介紹到，BOE(京東方)成都第6代柔性AMOLED生產(chǎn)線項目月產(chǎn)能4.8萬片，主要生產(chǎn)中小尺寸柔性AMOLED顯示屏。項目達(dá)產(chǎn)后年投入57.6萬片6代玻璃基板，達(dá)產(chǎn)年可出貨9000萬片以上高端柔性顯示屏，實現(xiàn)年產(chǎn)值有望超過300億元,這座超級工廠有望終結(jié)中國缺屏的窘境，引領(lǐng)中國走向柔性顯示屏的制造強國!

政策支持+大基金的投入

此外，中國要發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)，還有一個很重要的“軟性”重器——政策支持和大基金的投入。

2017年3月，國務(wù)院總理***在政府工作報告中提到，加快培育壯大新興產(chǎn)業(yè)。全面實施戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，加快新材料、人工智能、集成電路、生物制藥、第五代移動通信等技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)化，做大做強產(chǎn)業(yè)集群。這是“人工智能”首度被列入政府工作報告。

2018年3月,國務(wù)院總理***在政府工作報告中指出“推動集成電路、第五代移動通信、飛機發(fā)動機、新能源汽車、新材料等產(chǎn)業(yè)發(fā)展”,把推動集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展放在實體經(jīng)濟發(fā)展的首位強調(diào)。

除了政策上的支持，國家在金錢上的投入也毫不含糊。2014年6月國家發(fā)布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)推進(jìn)綱要》，從政策上完善落實一系列支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的措施，并設(shè)置了分階段目標(biāo)；緊接著于2014年9月設(shè)立國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金（俗稱“大基金”），主要用于集成電路產(chǎn)業(yè)的投資，支持行業(yè)的發(fā)展壯大。

截至2016年年底，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司＂大基金＂兩年多來共決策投資43個項目，累計項目承諾投資額818億元，實際出資超過560億元；已實施項目覆蓋了集成電路設(shè)計、制造、封裝測試、裝備、材料、生態(tài)建設(shè)等各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了在產(chǎn)業(yè)鏈上的完整布局，帶動的社會融資超過了1500億元。

有了這一個個強有力的重器，未來中國半導(dǎo)體行業(yè)定能推到一個此前從未有過的水平高度。