2022年新增的六大芯片卡脖子关键词，还会影响多久？

科技

2023-01-09 10:01

作者：二马路的冰

排版：LEAHMA

出品：SOlab

深度好文，4899字=11分钟阅读

科技自立自强是一个中华民族生存发展的基础，也是一个中国成为“制造强国”的重要前提。

强化科技创新和产业链供应链韧性，开展补链强链专项行动，加快解决“卡脖子”难题，已经成为国家芯片行业发展的战略支撑。

芯光社特邀专家首先百度了“卡脖子”技术。共有3150万个查询结果！

百度搜索“卡脖子技术” 图源：百度

什么是“卡脖子”技术？芯光社特邀专家继续百度。

这儿有详情，可点击了解！👉🏻《现在连高端芯片“卡脖子”技术都有排行榜了？》

“这是一个形象的说法，指的是别人有但自己还没有的关键核心技术，找不到替代，缺了它就没法运转，就像被人扼住了咽喉、卡住了脖子一样难受。”

极不平凡的 2022年，在新冠疫情、俄乌战争、供应链失调、通货膨胀等多重因素叠加影响下，我国芯片行业面临大考。时光无言，梦想无垠，随着国内防控政策的重新调整，2023年我国芯片行业将开启充满光荣和梦想的远征步伐，或将迎来新拐点。

那么，2022年我国芯片行业新增了哪些芯片卡脖子关键词？还会影响多久？

基于纳米环栅器件的EDA软件

纳米环栅器件（GAA）在可微缩性、高性能和低功耗方面具有优势，可以大幅度减少漏电，从而增加驱动电流。简而言之，较强的电信号能够通过纳米环栅器件并在纳米环栅器件之间传递，从而大幅度提高芯片性能。

纳米环栅器件是3nm及以下CMOS和高密度DRAM等逻辑及存储芯片制造技术的基础器件，是英特尔、三星电子和中国台积电公司等境外芯片巨头正投入巨资研发的最先进芯片制造技术。

EDA软件全称是电子设计自动化，是一种工业软件，处于芯片业的最上游。所有的芯片公司都必须依赖各种各样的EDA软件来辅助完成越来越复杂的芯片设计。毫无疑问，3nm及以下的EDA软件均采用纳米环栅器件架构。

2022年8月12日，美国商务部宣布，自2022年8月15日起，将基于纳米环栅器件的EDA软件列入商业管制清单，对该技术出口进行管控。

纳米环栅器件（GAA）示意图图源：百度

点评：显然，没有基于纳米环栅器件的EDA软件，就没有3nm及以下芯片的未来。

金刚石和氧化镓超宽带隙基板半导体材料

金刚石、氧化镓主要是应用于专用领域，是耐高温高电压的化合物半导体衬底材料；可以在高低温、强辐射等极端环境下保持稳定，抗辐照和抗高温。氧化镓器件可以在超高电压下使用。

具体来说，金刚石具有载流子迁移率高、载流子饱和漂移速率大、击穿场强大等优越性能，高纯度、大尺寸芯片级金刚石薄片是研制大功率、高温、高频等高性能半导体器件的理想材料，被行业誉为“终极半导体材料”。

氧化镓则在耐压、电流、功率、损耗等维度都有优越性能，此前被广泛应用于光电领域，2012年起，芯片行业开始致力于将氧化镓半导体材料应用于功率器件。氧化镓半导体材料是当前芯片业界和芯片学术界的研究热点之一。

2022年8月12日，美国商务部宣布，自2022年8月15日起，将金刚石、氧化镓两种超宽带隙基板半导体材料列入商业管制清单，进行出口管控。

击穿电压达到1850V的氧化镓晶体管

图源：美国纽约州立大学布法罗分校

点评：除了高端芯片外，美方也忌惮中方特种芯片的研发进展，这些特种芯片往往对光刻机等芯片设备的性能需要不高。

高端GPU

GPU全称是图形处理器，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上执行图像和图形运算工作的微处理器。其功能是使显卡减少了对CPU的依赖，可以被视为CPU的巨大补充。

GPU是一种特殊类型的处理器，具有数百或数千个内核，舍弃了部分控制单元，拥有更多的计算单元，经过优化，可并行运行大量同质化数据运算，如图形渲染等。GPU更适合进行复杂运算，对运行分析、深度学习和机器学习算法也尤其有用。相比于传统CPU服务器，在提供相同算力情况下，GPU服务器在成本、空间占用和能耗分别为传统方案的1/8、1/15和1/8。

2022年 8月31日，图形处理芯片巨头英伟达和AMD收到美国政府新的许可要求，对中国（包含中国香港）及俄罗斯断供高端GPU芯片，涉及被用于加速人工智能的英伟达A100、H100以及AMD的MI250等旗舰芯片。

之后英伟达火速推出了A100的替代品A800，A800芯片数据传输速率为400GB/s，低于A100的每秒600GB/S，符合出口管制规定。

英伟达A100旗舰芯片图源：英伟达

点评：此管制并非意味着GPU产品完全“卡脖子”，仅是加速云端的人工智能模型训练和执行推理务的高端GPU，针对中国超级计算产业。英伟达的反应够快。

想要了解更全可以点击这篇哦！👉🏻《很全的，国产CPU芯片企业的总览介绍》

18nm及以下的DRAM芯片设备

DRAM英文全称为Dynamic Random Access Memory，中文名为动态随机存取存储器，广泛应用于个人电脑、服务器和手机等的内存，主要被用来当作这些设备的主要存储器，被喻为连接中央处理器（CPU）的“数据高速公路”，DRAM约占芯片市场份额的15~20%，一直稳居芯片市场份额的头把交椅，是最大宗的单一芯片产品。

据估计， 1970年至今，DRAM的累计销售额已经超过1万亿美元（没有考虑到50多年来的通货膨胀）。

2019年,中国长鑫存储成功实现国产19nm的DDR4、LPDDR4存储芯片量产，成为全球第五家掌握20nm以下的DRAM生产制造商（其余四家是韩国三星电子、韩国SK海力士、美国美光和中国台湾省的南亚科技），市场份额方面，年出货量约占全球份额的2%左右。

2022年10月7日,美国商务部产业安全局宣布了一系列在《出口管理条例》下针对中国的出口管制新规。新政规定美国供应商在向生产18nm或以下的DRAM芯片的中国企业出口设备时，必须进行逐案审查(case-by-case basis)。

中国长鑫存储技术有限公司图源：CXMT

点评：中方量产19nm的DRAM，美方就禁运18nm及以下的DRAM芯片设备，可谓精准地卡脖子。

想要详细了解DRAM,请听👂《长鑫存储详解剖析：凭什么是国内第一家DRAM厂商？》

128层及以上的NAND闪存芯片设备

NAND Flash属于非易失性存储器，广泛应用于智能手机、服务器、PC、平板电脑和 USB 驱动器。NAND Flash具备电子可擦除可编程性能，断电后数据不会丢失。NAND Flash数据存储容量高，不能直接运行代码，可以用做固态硬盘。

NAND Flash一直稳居芯片市场份额的第二把交椅，是第二大宗的单一芯片产品。NAND Flash 位于离中央处理器 (CPU) 最远的位置，与DRAM相比，它相对便宜、速度慢且密集。一般来说，NAND Flash层数越多，可容纳的数据也就越大。

2022年8月,长江存储正式发布200层+3D NAND Flash产品X3-9070，这是基于晶栈3.0（Xtacking 3.0）架构的第四代3D TLC NAND闪存芯片。X3-9070是长江存储有史以来存储密度最高的闪存颗粒，12月开始进行量产。

2022年10月7日,美国商务部产业安全局宣布了一系列在《出口管理条例》下针对中国的出口管制新规。新政规定美国供应商在向生产128层及以上的NAND Flash的中国企业出口设备时，必须进行逐案审查(case-by-case basis)。

2022年12月15日,美国政府将长江存储等36家中国科技公司列入了“实体清单”。

长江存储有史以来存储密度最高的闪存颗粒X3-9070 图源：长江存储

点评：中方量产200层+3D NAND Flash, 美方想将中方的NAND Flash层数限制在128层，超越了精准。

中芯国际将新增每年近千万片晶圆的产能图源：百度

点评：14nm逻辑芯片将是中国大陆先进芯片业的分水岭

中国芯片卡脖子关键词一直在路上

芯片技术一直是我国卡脖子清单上的“芯”病,尤其是，近年来“高端芯片病”不断加重。

1) 2016年3月7日,美国商务部以违反美国出口管制法规为由，将中兴通讯及其三家关联公司列入出口管制“实体名单”，并对中兴通讯采取限制出口措施。

2) 2019年5月15日,美国商务部将华为公司及其70家附属公司列入出口管制“实体名单”，开始对中国芯片行业明面上的打压，华为的麒麟芯片无处可加工，中美贸易战打响，中美高科技技术脱钩愈演愈烈。

3) 2022年3月29日,美国政府提议与韩国、日本和中国台湾地区组建“芯片四方联盟”（CHIP4），牵制中国大陆先进技术研发。

4) 2022年8月9日,美国总统拜登正式签署《2022芯片与科学法案》。该法案设置了“中国护栏”条款，禁止受补贴的公司10年内在中国大陆进行先进制程芯片生产的实质扩张和重大交易。

5) 2022年8月12日,美国商务部宣布，将包括能承受高温高电压的第四代半导体材料氧化镓和金刚石、基于纳米环栅器件的EDA软件、可用于火箭和高超音速系统的压力增益燃烧技术等四项“新兴和基础技术”纳入新的出口管制。

6) 2022年 8月31日,美国政府命令芯片厂商英伟达（NVIDIA）以及超威半导体（AMD）停止向中国（包含中国香港）部分高性能GPU。

7) 2022年10月7日,美国商务部产业安全局宣布了一系列在《出口管理条例》下针对中国的出口管制新规。新政规定美国芯片设备制造商必须获得美国商务部批准才能对华出口半导体和芯片制造设备。

8) 值得注意的是,2022年12月12日,中国将美国对华芯片等产品的出口管制措施诉诸世贸组织争端解决机制。仅仅四天之后的12月16日,美国商务部就以“损害了美国国家安全与外交政策利益”为由,宣布将长江存储、上海微电子装备、寒武纪等在内36家中国科技公司列入“实体清单”。

目前，我国芯片业的材料、装备、设计、制造、应用终端等领域处于爬坡阶段，28nm芯片产业链的自主可控窗口期正在不断缩小。中国商务部法条司负责人表示：“美方近年来不断泛化国家安全概念，滥用出口管制措施，阻碍芯片等产品的正常国际贸易，威胁全球产业链供应链稳定，破坏国际经贸秩序，违反国际经贸规则，违背基本经济规律，损害全球和平发展利益，是典型的贸易保护主义做法”。

尤其是，2022年美方施压荷兰日本对华出口浸没式DUV光刻机。2022年 11月25日，荷兰贸易部长Liesje Schreinemacher表示，荷兰正与美国政府就关于向中国大陆出口光刻机的新限制进行谈判。2022年12月9日,美国商务部长雷蒙多与日本经济产业相西村康稔举行电话会谈，提出“作为共享对华战略的同盟国，希望予以响应”。

2023年,中国大陆芯片卡脖子关键词会新增哪些呢？

2023年,浸没式DUV光刻机是否将成为中国芯片卡脖子关键词呢？

目前芯光社微信群已有行业专家学者上千人，欢迎读者朋友们私信入群和他们交流！