近日，德國之聲宣稱，

“中國的晶片工業在過去幾年取得了長足進步，但在2025年實現自主目標是絕無可能的。

同時，市場調研機構IC Insights預測，到2026年，中國半導體本土化比例將提升4。5%，達到21。2%，但

距離自給自足還相差甚遠

。”

那麼國產晶片究竟是什麼水平？距離自給自足還差多少？

晶片需要哪些關鍵技術？

一款晶片從砂子變成成品，都需要哪些關鍵技術呢？

一、EDA軟體：

EDA即電子設計自動化，是

英文 Electronic Design Automation 的縮寫，

指利用計算機軟體完成大規模積體電路的設計、模擬、驗證等流程的設計方式。

EDA軟體主要分為：

晶片設計輔助軟體、可程式設計晶片輔助設計軟體、系統設計輔助軟體

等三類。

EDA被稱為“工業之母”

，是連線設計與製造的橋樑，是工業設計不可或缺的設計工具。

在晶片設計中，從系統機構到功能實現，再到整體驗證等都是極其複雜的系統工程，如果沒有EDA的輔助，實在無法想象會是怎樣一番場景。

試想一下，一款整合100多億個電晶體的手機處理器，如果

沒有EDA的輔助，能夠保證良品率和功能嗎？

由此可見，EDA工具軟體極大的賦能了晶片設計與製造，促進了晶片的更新迭代，當之無愧的站在產業鏈的頂端。

二、晶片架構：

晶片架構是對晶片的型別、屬性的一種描述，它並沒有一個特別標準的定義。當我們提到Soc時，它就指嵌入式處理器核心的型別；而提到CPU時，又指的是指令集；當提起晶片設計時，它指的又是電路實現的微架構。

簡單來說，晶片就像一個直譯器，而架構則是一種演算法。

理論上，只要計算結果正確，步驟也沒問題。但實際操作上，首先要把指令集寫在晶片上，那麼不同的指令集對應的電路、暫存器、頻寬也不同，因此製造出來的晶片也就不同。這些不同的設計和安排就是架構。

我們通常所說的CPU架構主要有，一個是以英特爾為代表的

X86複雜指令集CPU

，另一個是以ARM為代表的

精簡指令集CPU

。

不誇張的說，英特爾領導的複雜指令集統治了個人電腦和伺服器，而ARM主導的精簡指令集則引領著移動裝置。

三、EUV光刻機：

光刻機被稱為“工業皇冠上的明珠”，是製造晶片的核心裝置，它採用類似照片沖印的技術，把掩膜版上的精細圖形透過光線的曝光印製到矽片上。

光刻機分為：

前道光刻機、後道光刻機、面板光刻機。

前道光刻機主要用於晶片製造過程

，即在空白的矽片完成電路的加工。其工藝包括光刻、刻蝕、薄膜生長、離子注入、清洗、CMP、量測等。

後道光刻機主要用於晶片的封裝過程，也就是把製造好的晶片進行

減薄、劃片、裝片、鍵合等。

面板光刻機即蒸鍍機，它就是用在製造面板上的一款裝置，它的最大功能就是可以將有機發光體材料均勻地蒸鍍到基板上。

我們常說的晶片製造，使用的光刻機就是

前道光刻機

，其中最先進的就是ASML製造的EUV光刻機。

EUV光刻機的光源為13。5nm，是製造7nm及以下製程的必需裝置，也是實現摩爾定律的關鍵裝置。

四、光刻膠：

光刻膠是一種感光試劑，在紫外光、離子束、X射線等照射後，其溶解度會發生變化，這種特性可以用於半導體制造。

光刻膠主要由感光樹脂、增感劑和溶劑組成，按照用途分為PCB光刻膠、面板光刻膠、半導體光刻膠。

這裡主要講半導體光刻膠。

在晶片光刻時，將光刻膠均勻地塗在矽片上，在紫外光透過掩膜板照射後，曝光部分的光刻膠發生反應

變軟，未曝光部分則保留下來。

用特定的溶劑消掉軟化的部分，然後再用腐蝕劑腐蝕暴露的晶圓，就會形成奈米級別的坑道，

這就是我們想要的電路圖。

光刻膠的具體成分極為複雜，通常需要感光劑、

增感劑、致酸劑、稀釋劑、溶劑、助劑等材料，配方都是保密的。

此外，根據精確度不同，光刻膠又分為g線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠、EUV光刻膠。它們分別對應著0。35

μm、0。15μm、7nm以上、7nm以下的工藝製程。

其中EUV光刻膠是最難突破的。它限制了眾多晶片公司的發展和迭代，其中就包括國內的華為、中芯國際、上海微電子等。

我國的EDA軟體差距多少？

隨著晶片工藝的迭代，EDA軟體也快速的發展，最終形成了Synopsys（新思科技）、Cadence（

鏗騰電子

）、Mentor Graphics（明導國際，現被西門子收購）為主的

“EDA三巨頭”。

目前三巨頭的EDA產品已涵蓋了晶片設計所有環節，並且擁有完整的、有總體優勢的全流程產品，並且在部分領域擁有絕對的優勢。

總的來說：

三巨頭各具優勢，又全面佈局

，並且拿下了EDA行業

85%的市場份額

，高階複雜的晶片設計基本被三巨頭壟斷。

國內也有EDA軟體公司，例如：華大九天、概倫電子、廣立微電子、芯禾電子、藍海微、珂晶達、創聯智軟、九同方微電子等。

以

華大九天

為例，公司成立於2009年，在EDA領域屬於“老牌企業”，也是國內規模最大、員工最多的EDA企業，共有600名員工，研發人員

不足500人

。

而國內全部EDA從業人員也

不足2000人，僅為三巨頭的1/20。

技術方面，華大九天就是國內的標杆，除電路模擬工具支援5nm工藝製程，其餘尚未支援16nm及以下先進工藝製程。而三巨頭已經支援3nm工藝了。

EDA涉及DFM、工藝模擬、介面、庫、IP以及良品率等，國內EDA企業在這些領域做的都很一般，甚至是不好，與三巨頭差距巨大。

就拿良品率來說，這需要設計與製造相互結合，共同提高良品率，中芯國際的製造水平剛剛突破14nm，

7nm及以下根本不能量產，又何來與設計結合提高良品率一說呢？

而人才方面又是巨大的差距，培養一個EDA人才需要5-10年時間，要經過

理論基礎、實踐檢驗、專案開發、反思提升

，哪怕是同時進行，最少也要5年時間。

因此，從技術、人才、製造端等多個方面來看，國內EDA軟體與三巨頭的差距在

5-10年之間。

但最可怕的是，我們在追趕，三巨頭也沒閒著。

晶片架構方面的差距

國內晶片架構方面如何呢？一句話

“慘不忍睹”

。

移動端很慘

“國產之光”華為海思基本都採用的是ARM架構

，其中包括： 麒麟系列（手機晶片）、昇騰系列（AI晶片）、 鯤鵬系列（伺服器晶片）、 巴龍系列（5G基帶晶片）、天罡系列（5G基站）、 凌霄系列（路由器晶片）。

最近阿里平頭哥釋出的號稱“效能第一”的雲端晶片倚天710，同樣採用了ARM的架構。

那麼華為有沒有自研的架構呢？有！那就是

達芬奇NPU架構。

達芬奇NPU 是一種神經元網路架構，也就是AI處理單元，我們常說的AI演算法就是該架構提供的功能。

除此之外，華為自研的

電視晶片Hi373V110，

採用了RISC-V架構

，這是

一個基於

精簡指令集

的

開源架構

，其可以自由地用於任何目的，允許任何人

設計

、製造和銷售。

PC和伺服器端同樣不樂觀

兆芯、海光、採用的是X86架構；

飛騰CPU、華為鯤鵬CPU採用的是ARM架構；

申威CPU採用Alpha 架構，而 Alpha 架構由美國DEC公司研發；

龍芯最初採用的是MIPS架構，後期採用了自主研發的LoogArch 架構。其中最強的3A5000 系列已經達到了12nm製程。

可以說在PC、伺服器端，

除了龍芯外，其他廠商均採用了第三方的架構。

總之，國內的晶片尚未形成自己的架構系列，未來能夠切換到

RISC-V架構，已經算成功了，至於自研架構，巨大的差距尚未看到任何希望。

光刻機領域的差距

國產光刻機與ASML EUV光刻機差距有多大呢？

ASML的

EUV光刻機

精度可達13。5nm，

可以量產3nm晶片。

自主光刻機的代表就是

上海微電子，目前已經量產90nm光刻機

，90nm光刻機在經過三次曝光後，可以製造28nm晶片。但距離最先進的3nm

還差4代。

那麼跨越這4代，需要哪些條件呢？

1、光源

極紫外光源的波長為13。5nm，要想獲得這種光源，需要一臺30KW的鐳射發射器，發射出頻率為5萬次/秒的鐳射束，轟擊下落的錫珠才能獲得。

並且產生的極紫外光非常容易被幹擾，哪怕是空氣都會吸收極紫外光，因此光路必須是真空。

2、透鏡

透鏡的精度要求極高，要求平整度達到皮米級別。

什麼意思呢？相當於手電照到月球光斑偏差不超過一枚硬幣大小，或者從北京到上海的鐵軌起伏不超過1毫米。

這種打磨技術只有德國蔡司能夠做到。

3、安裝除錯

能夠把10個零部件、4萬多個螺栓、3000多條線路，2公里軟管、180噸重的EUV光刻機組裝起來絕非易事，即便是訓練有素的ASML工程師也要3個月，甚至半年才能夠完成組裝。

普通人更是想到不要想。

除此之外還有精密軸承、精密數控機床等同樣難以製造。

早在2007年，上海微電子就研製成功了90nm光刻機，但是直到2018年才量產成功，

中間這11年經歷了什麼？

當時的90nm光刻機採用了德國蔡司的鏡片，

數值孔徑為0。93NA，解析度為90nm，但隨後在“特殊照顧”下，蔡司停止了供貨，我們唯有自主研發。

國內缺少技術人才、高階裝置，整整用了11年，

長春國科精密光學才成功研發出了數值孔徑0。75NA，解析度為90nm的鏡片。

2018年，上海微電子才宣佈量產90nm光刻機，可見核心零部件攻關有多難。

如果要將EUV光刻機的核心零部件全部攻關，抹除

4代差距

，所消耗的人力、物力、財力、時間將會十分龐大，因此

沒有5-10年時間，是無法達到EUV光刻機的水準的。

光刻膠差距

光刻膠是晶片製造環節中最重要的化學原料之一。

目前晶片領域的光刻膠主要掌握在日、美企業手中，國內光刻膠儘管有了許多突破但差距仍然明顯。

JSR佔比28%，TOK佔比21%，美國杜邦15%，信越化學13%，富士電子10%。除了美國杜邦，

其餘四家均為日本企業

。

其中

JSR、TOK

的產品可以覆蓋所有半導體光刻膠品種，是

絕對的龍頭

，尤其在

高階EUV市場高度壟斷。

晶片製造中的KrF、ArF作為高階光刻膠，我國的市佔率僅

1%

，而更高階的

EUV光刻膠目前處於研發階段。

如此巨大的差距需要多少年才能夠追上呢？這似乎很難猜測。

寫到最後

近幾年，我國在晶片領域快速發展，相繼攻克了多個科學難題，在設計、製造、封測環節取得了不錯的成績，但深入下去發現差距仍然很大，尤其在高階領域。

如果說2025年，滿足28nm以上成熟工藝的自給自足，我相信是能夠做到的，甚至14nm都有可能做到。

但是7nm及以下製程，差距實在太大了。EDA軟體、架構、EUV光刻機、光刻膠，其中任何一項，都需要下大力氣才能攻克。

因此，高階晶片自給自足是一場曠日持久的戰爭，需要做好長期的研發投入、更多的技術積累、良好的人才培養機制。

我是科技銘程，歡迎共同討論！

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