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卡脖子或成历史?中国首超美国,成芯片顶会ISSCC 2023最大赢家

科技 2022年11月29日 06:32 23 cndao
卡脖子或成历史?中国首超美国,成芯片顶会ISSCC 2023最大赢家

众所周知,我国高端芯片一度饱受卡脖子之苦,而伴随芯片领域“奥林匹克”大会ISSCC的最新成绩单公布,我国在芯片科研领域着实扬眉吐气了一把:ISSCC 2023,中国凭总收录论文排名第一的好成绩,强势超越美国,也更让我们期待,在举国大力发展集成电路的当下,世界半导体格局改写的拐点,是否会提前到来?

ISSCC 2023最大赢家诞生!

万众期待的ISSCC 2023将于2023年2月19日在旧金山招开,但近日, ISSCC召开的线上发布会提前公布了2023年ISSCC获选论文情况,中国总收录量排名第一,美国排名第二,从收录绝对值上看,中国是美国的2倍之多。

ISSCC全称IEEE International Solid-State Circuits Conference,也即IEEE国际固态电路会议,它是工程师和研究人员展示固态电跃和系统级芯片(SoC)最新研究成果的全球性学术交流论坛,最早举办于1953年,几十年来一直以“芯片奥林匹克”的称号享誉世界,是世界学术界和企业界公认的集成电路设计领域最高级别会议,代表着芯片领域国际最高学术水平,含金量之高,绝无仅有!

在ISSCC 60多年的历史中,无数个集成电路史上里程牌式的发明都是在它上面首次披露:

1962年,世界第一个TTL电路诞生;

1968年,世界首个集成模拟放大器电路诞生;

1970年,世界第一个1KB的DRAM内存芯片问世;

1972年,世界第一个CMOS electronic wristwatch问世;

1974年,世界第一个8-bit 微处理器诞生;

1982年,世界第一个32-bit微处理器诞生;

1984年,世界第一个1MB的DRAM内存芯片问世;

1995年,世界第一个1GB的DRAM内存芯片诞生;

1995年,世界每一个集成GSM transceiver面世;

2002年,世界第一个GHz微处理器诞生;

2005年,世界第一个多核处理器面世;

……

中国赢得这样的殊荣,也是对中国芯片科研水平的最好证明,当然,中国此次论文收录斩获世界第一,背后最大的功臣当属高校军团,其中,澳门大学贡献了15篇论文,清华大学贡献了13篇文,北大贡献了6篇,电子科大贡献了5篇等。

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过去7年,ISSCC冠军都被美国牢牢霸占,其余国家/地区与美国的收录论文差距显著,哪怕是在差距最小的2022年,美国也还是领先了第二名韩国28篇,而ISSCC 2023年,美国被中国一举超越,足见中国为半导体攻坚付出了难以想象的努力,才取得了如此惊人的成绩。

不过,虽然ISSCC 2023的论文成就来之不易,但要转化成半导体产业链的生产力,还有不小的距离,仍有一系列难题要攻克。

超越美国,万里长征第一步!

芯片设计领域我们的水平一直不差,甚至部分赛道已经是世界一流,比如超级计算机赛道,我国自研的申威CPU,再如手机赛道,华为海思自研的麒麟SoC,这些都能与同代际的国际大厂芯片的性能一较高下,然而遗憾的是,如任正非所言,真正阻碍我们的是,设计的先进制程工艺芯片无法自主生产制造出来。

集成电路上升到国家战略高度后,国家大基金、地方也都是各项财政补贴,都在鼓励企业芯片研发,单企业最高重奖1000万,其中就特别强调了EDA工具和IP核的开发,目前EDA工具仍被美国垄断,IP核也要看ARM脸色(申威自研了指令集、自研了架构,但消费领域还是ARM主流),为了彻底不被卡脖子,这些核心本领最终还是要掌握在自己手里。

卡脖子或成历史?中国首超美国,成芯片顶会ISSCC 2023最大赢家

我们再回顾ISSCC 2023中国收录的论文分布(内地、香港、澳门)

卡脖子或成历史?中国首超美国,成芯片顶会ISSCC 2023最大赢家

ISSCC的学术议题涉及模拟电路(ANA)、数字系统(DAS)、数字电路(DCT)、存储器(MEM)、有线传输(WLN)、电源管理(PM)、模拟/数字转换器(DC)、射频电路(RF)、无线传输(WLS)、技术方向(TD)、影像/微机电/医疗/显示(IMMD)和机器学习(ML)。

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对照技术板块来看,我国在存储器和射频领域成果颇丰,提交的论文占总论文比例分别高达15%和17%,电源管理(PM)也高达12%,这或许可以一定程度上解释我们国产的长江和长鑫存储技术发展迅速,也解释了包括小米、OV在内的国产手机厂商,在氮化钾超快充与电源IC芯片上的重大突破,而数字系统、数字电路、技术方向和IMMD板块上,相对薄弱,同时也这反映了我们还有潜力待发掘。

值得一提的是,包括CPU、GPU、DSP、APU等在内的通用处理器,恰恰都属于规模最大、结构最复杂的数字电路芯片,按通用处理器芯片可集成100多亿只晶体管计算,通用处理器大致包含了30多亿个与门、或门、非门电路,也因此,这类数字电路芯片又被归类为巨大规模集成电路,当下走进千家万户的基于ARM核的SoC芯片同理。

当数字电路在软件设计上趋近瓶颈时,决定CPU或SoC性能的关键要素,也就转移到芯片的制程工艺上来了,目前最先进的高端芯片制程工艺有7nm、5nm、4nm以及明年由iPhone 15系列首发搭载的3nm A17等。

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而EDA开发工具和ARM公司都遵循美国的出品管制规定之后,最先进的制程工艺对我们锁死,意味着,我们即便想自主研发7nm、5nm、4nm芯片,也是巧妇难为无米之炊,好在14nm、28nm及以上等成熟(非高端)的制程工艺,我们仍然能顺利进口相关产品与技术,比如中芯国际从ASML采购的DUV光刻机。

那么方向也就明晰了,在极度依赖高端芯片的智能手机等行业,继续从高通进口,同时,继续大力推动光刻机、刻蚀机、EDA工具等设备技术工具的自主开发;在并不十分依赖制程工艺的新能源汽车、AI物联网等相关产业,加大力度实现我们的自给自足(自己设计芯片、自己代工、自己使用),减少进口。

突破光刻机和EDA的自主,我们需要更多的时间和更关键的人才,但,最终的胜利一定会属于我们,君不见:

从肖克利实验室和仙童时期就参与行业启蒙、并提出CMOS技术的萨支唐教授;

提出NVM存储技术、NAND Flash核心发明人的施敏教授;

提出FinFET和FDSOI的胡正明教授(梁孟松的导师,巨佬背后的巨佬);

入选ISSCC 50周年十大贡献者的黄秋庭教授;

……

这些芯片泰斗级巨咖无一例外都是大陆出身,横贯学术和产业的华人,在集成电路进化史上做出了巨大的贡献。

再有关乎芯片性能的材料,在材料科学领域,我国更是人才济济,全球顶尖的100位材料科学家中,14名都是华人,前6名中,更是5名都来自于中国科技大学的中国人。

卡脖子或成历史?中国首超美国,成芯片顶会ISSCC 2023最大赢家

卡脖子或成历史?中国首超美国,成芯片顶会ISSCC 2023最大赢家

论聪明才智,黄种人不逊于世界任何人种,当企业高校研究所的执著研发和来自各领域的人才汇聚于一起时,假以时日,我们一定能真正实现半导体产业链的全自主。

加油!

参考资料:

信源综合EET中文网、ISSCC官网、偷芯大盗罗、芯智讯、失效分析设备、毕杰等,部分图源网

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