国产芯片突破多少nm（国产芯片14nm美芯5nm如此大的差距）

2022年底，台积电亚利桑那州工厂开工，标志着美芯进入5nm时代，2024年，该工厂将进一步升级到4nm工艺，2026年进入3nm时代。

实际上，自2022年12月底台积电官宣量产3nm工艺后，苹果、高通就已经向台积电下了订单，预计2023年三季度实现出货。

再看国产芯片，中芯国际代表着最先进工艺，目前仅能实现14nm工艺的量产。与美芯5nm工艺相差两代，与台积电3nm相差3代。

那么问题来了，我们假设有一天发生战争，国产芯片产业会出现哪些问题？我们又该如何面对呢？

芯片差距具体在哪里？

我们都知道国产芯片与先进芯片有很大差距，那么具体表现在哪里呢？

第一、芯片架构

架构是芯片的基础，是芯片厂商给同一系列的芯片定的一个规范，目的是区分不同类型的芯片。

目前，芯片架构主要有两大阵营，一个是以英特尔、AMD为代表的X86架构；另一个是ARM架构。这两种架构占据了95%以上的市场。

第三大架构RISC-V尽管目前市场份额很小，但一直被认为是未来的主流。它创始于加州伯克利分校，它最大的特色是可以自由的用于任何目的，并允许任何人设计、制造、销售。

国产芯片很多，龙芯、兆芯、鲲鹏、海光、飞腾、申威、麒麟、虎贲等等，但是绝大部分都采用了第三方架构。

鲲鹏、飞腾、麒麟、虎贲采用了ARM架构；海光、兆芯采用了X86架构；申威采用了谷歌淘汰的alpha架构。只有龙芯采用自主研发的LoongArch架构。

在漂亮国限芯令下，ARM拒绝我们使用最新研发的Neoverse V1 、N2架构，X86的高性能芯片也很难拿到。

如果发生战争，那么ARM、X86架构的芯片基本没戏了，唯一能正常使用的恐怕只剩下龙芯了。

龙芯目前只使用在桌面、服务器端，移动端、嵌入端很少，并且龙芯整体落后英特尔5年左右。

第二、芯片设计工具

从麒麟芯片中可以看出，我们在芯片设计方面还是很有实力的，完全可以做到国际领先。但是，在EDA软件方面，我们明显落后了。

EDA就是电子设计自动化，是芯片设计必需的一种工具，我们又称它为EDA工具。

目前世界领先的EDA软件商，分别为新思科技、锴登电子、西门子EDA，清一色的欧美企业。

这三家企业的EDA工具，不仅突破了5nm、3nm技术，而且又各自有着自身的优势，同时掌控了70%以上的市场份额，垄断了7nm以下的市场。

内地企业华大九天，尽管继承了熊猫软件的衣钵，但是与“三巨头”差距甚远，仅能满足16nm芯片设计，并且技术人才只有500人，远低于三巨头几千人的设计团队。

因此，世界先进的芯片设计厂商都采用三巨头的EDA工具。

第三、芯片制造

芯片制造一直是我们的软肋，台积电、三星目前已经实现了3nm的量产目标，英特尔即将量产7nm工艺。

内地芯片制造企业中芯国际实现了14nm量产，落后台积电、三星3代，英特尔2代。

因此，即便华为海思能够设计出新进的麒麟9000、9010，也无法制造出来。

最为要命的是，除了制造经验、制造技术外，设备成为了最致命的弱点。

第四、半导体设备

在半导体设备，尤其是EUV光刻机上，我们仍然，甚至长期处于弱势。

EUV光刻机汇集了欧、美、日、韩等多个国家，约2000多家企业的先进技术，共同打造了一款极为精密的芯片制造设备。

荷兰ASML是唯一的集成商，并且掌握了10%的核心技术。

EUV光刻机的难点主要在光源、透镜、工作台、浸没系统、精密轴承等方面，要突破这些技术需要十几年，甚至几十年的技术沉淀。

国内的上海微电子目前能够制造90nm的光刻机，在精确度方面落后EUV光刻机三代。

很多网友，甚至部分专家都幻想着弯道超车，其实根本不可能。必须要一代一代的更迭。

举例来说，上海微电子的光刻机镜头，是长春物理研究所“啃了8年硬骨头”才实现突破的。而后面的突破则更难。

第五、半导体材料

芯片制造必然需要半导体材料，硅片、电子气体、掩膜版、抛光液和抛光垫、光刻胶及光辅助制剂、湿化学品、溅射靶材被称为6大半导体材料。

这6大半导体材料占全部材料的87%，使用数量、使用率非常高。

目前，这6种材料主要被日、美、韩所把控，国产材料不仅占有率很低，而且在品质、技术、专利方面仍然欠缺。

尽管国内的沪硅产业、南大光电等半导体材料企业，发展迅速，但仍然很难满足国内庞大的需求。

总的来说，架构、EDA工具、制造、EUV光刻机、半导体材料仍然是制约国产芯片发展的最大障碍，这些难题仍需要我们下大力气去解决。

那么，这些差距会在战争中体现出来吗？

战争所需的芯片

现代战争与古代冷兵器，二战机械武器有很大的不同。

航空母舰、核潜艇、卫星导航、侦察卫星、洲际导弹、巡航导弹、反卫星导弹、导弹防御系统、战斗机、轰炸机、预警机，等现代化武器都会派上用场。

即便是坦克、装甲车、火箭炮等武器也是经过多次升级，配有大量的电子设备。

这些武器都有一个共同点，就是全部装有大量的航天级芯片。

例如：F22战斗机装有500nm工艺的Power PC603 芯片，北斗导航卫星装有180nm龙芯1E芯片和龙芯1F芯片。毅力号火星车采用了250nm的Power 750 CPU。

这些芯片共同特点是：工艺制程都很大，同时在稳定性、抗辐射性、耐高低温、防水防尘方面都很出色。

这些芯片工作环境在-55℃—125℃之间，要求具有辅助电路和备份电路设计、多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、多重短路保护、多重热保护、超高压保护等。

航天级芯片工艺制程并不精密，但造价却很高。例如，2016年时，龙芯1E和龙芯1F的售价就达到了几万元一片，而进口的ATMELAT697甚至达到了20万到30万一片。

可以看出来，战争一旦启动，那就是烧钱。

短期的小规模战争，使用现有武器就可以了，但是像俄罗斯与乌克兰这样的持久战，就必须要工厂火力全开，24小时造武器、造芯片了。

好在工业级芯片基本都是28nm工艺，并且造价方面比航天级芯片要低，维护费用也不太高。

工业级芯片工作环境在-40℃—185℃之间，要求具有多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、短路保护、热保护、超高压保护等。

同时包括防水、防腐、防潮、防霉变处理。

工业级芯片带有自检功能，造价稍高，但维护费用相对较低。

表面上看起来，武器、工业不需要14nm以下的高端芯片，国产制造完全能够满足，但是有一点我们忽略了，那就是超算在战争中的作用。

一、超算在核武器中的应用

一是，维护存储核武数据，确保核武库安全；二是，进行模拟核爆，支撑核武器研发升级。

二、超算应用在气象战

未来，气候将成为一种力量加倍器，美军已将气象分析技术列为重点发展的武器技术之一，计划2025年具备掌控200平方公里区域气候的能力。

一旦掌握了气象武器，可以制造人工降雨、干旱、飓风，使对手陷入洪水、干旱、飓风中。

同时还可以制造激光闪电，击落敌方战机，制造微波干扰对手的通信和雷达系统。

三、数值风洞

利用超算计算出数值风洞，获取相关数据，进行分析研究后，可以获得更多的空气动力特性。

超算支撑下的数值风洞，在超声速武器、战斗机、航天器等装备的设计过程中．扮演越来越重要的角色。

四、基因武器

基因武器对人口规模超大的国家，可以说是致命的，它可以针对特定的基因人群实施攻击。

在超算的辅助下，人类基因测序完成。人们对基因武器的研究越来越深入，对超算的需求也越来越大。

未来，随着超算的升级，基因武器也随之升级，一旦用于实战，无疑把整个种族置于危险境地。

此外超算在分析战场形势，模拟实战，进行推演等方面拥有着更大优势，因此超算已经成为各国的必争之地。

但是目前，全球前十大超级计算机排名中，中国仅入围两款，神威太湖之光和天河二号，排在第六和第九名。

最关键的是这十大超级计算机中，主流仍然是英特尔X86架构的芯片，最开始时中国的超级计算机也使用它，比如天河1号、天河2号，此外也有使用IBM芯片的计算机。

目前，神威太湖之光使用了国产“申威26010”众核处理器，但是其架构仍然是购买的alpha架构，算不上纯国产。

所以，一旦发生战争，短期内军工、工业芯片是可以满足的，但是在超算方面会明显感到吃力。

如果陷入持久战，那么芯片架构、工具、设备、材料都会受到断供的威胁。

消费级芯片

国产芯片最致命的仍然是消费级芯片，智能手机、个人电脑、可穿戴。

很多网友认为这些无关紧要，其实并非如此。这些芯片可以最大程度的刺激消费、拉动经济、创造外汇。

而经济是工业、农业、军事、科技发展的基石，没有经济一切都是虚的。

我们以俄罗斯为例，俄罗斯继承了苏联的衣钵，在军事方面的实力十分强悍。俄罗斯是全球唯二的具备三位一体核打击能力的国家，另外一家是美国，我国暂不具备。

在洲际导弹方面，俄罗斯仍是全球第一，在核潜艇方面也不遑多让。火箭发动机、战斗机发动机、运输机方面依然世界领先。

但是，俄乌战争发生后，俄罗斯的表现让人大跌眼镜，并没有表现出战斗民族和世界第二军事大国的风范，其根本原因还是经济问题。

经济制约了俄罗斯的芯片发展，为了武器正常使用只能拆掉冰箱、洗碗机上的芯片，坦克工厂甚至因为芯片而停产。

所以，消费级芯片非常重要，它是经济发展的马车，而经济又是军事的基石，这是环环相扣，互相影响的。

写到最后

国产芯片14nm，美芯5nm，巨大的差距，一旦发生战争就会显现出巨大的差距。

尽管常规武器、航母、导弹、飞机、卫星不会受到芯片制约，但是最大的助力超算会受到制约，进而影响整个战局。

而消费级芯片则会受到更大的打击，直接影响经济，进而影响到工业、农业、军事等多个领域。

所以，芯片落后影响的是全局，只有努力搞自主研发，突破封锁，实现领先，才能彻底改变局面。

我是科技铭程，欢迎共同讨论！

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