芯片|芯片和航空发动机哪个更难搞？纳米|光刻机|集成电路|科学重

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国产大飞机C919明天就要交付给东航了。许多人对它有意见，说它使用了外国的LEAP发动机，不算国产。关于这个问题拉总说过好几次，其实巴西的飞机也是这么干的。因为航空发动机是工业皇冠上的明珠，想独立制造出优质产品，真的是太难太难太难了。
图：C919明天交付摄：Lazy_Clutch
我国现在还不会生产像LEAP那样可靠的涡扇发动机，也不会制造像intel i7那样的电脑CPU芯片。有人问这两个东西为啥这么难？是不是芯片比航空发动机更难呢？——今天来说说。
芯片其实就是集成电路，我国并非不会制造，只不过不会制造高端芯片。集成电路是利用电子元件的“点接触”工作性质，用MOS管模拟二极管三极管这些依靠“PN结”的器件，将它们无穷地缩小，最终将十几亿只集成起来。所以它的难处，在于“精度” 。
图：十几亿只元件在里头网络图片
通俗地说，可以将“精度”理解为集成电路内部两颗电线之间的距离。 Intel说它明年要量产3纳米的芯片，等于说要在1毫米距离上摆33.33万条电线——它难，就难在这里！
并非所有的元件都适合缩小，例如电解电容就不行。也不是所有的集成电路都必须做得很小，例如燃气灶使用的控制电路，你做那么精细有个蛋用？但手机越来越流行，它里面的空间小得可怜，所以这些产品使用的各种集成电路仍然在追求小体积，也就是“精度” 。
图：手机集成度很高网络图片
芯片的精度越高，就越省电，越容易实现高性能；集成度越高，外围电路就越简单。电脑使用的CPU芯片最早没有二级缓存也没有浮点运算功能，然而后来不仅把北桥南桥缓存显卡什么的统统加了进去，还搞了“四核八核” 。所以现在的笔记本电脑，简直只剩下屏幕和键盘了。
芯片搞到现在这种复杂的地步，用人脑已经无法设计了。它的设计过程早已实现“编程化” 。也就是在电脑上写程序，然后交给光刻机去实现（曝光在硅片上）。所以芯片的设计和生产是分开的，敲键盘就可以设计；但要想造出来，必得有高精度的“光刻机” 。国内许多媒体把设计与生产混为一谈，是非常不专业的——这也正是华为被搞惨的原因，它只会设计，没有生产能力。
图：AMSL光刻机网络图片
全球生产尖端光刻机的工厂大致有三家，分别是荷兰的ASML ，日本的尼康和佳能。尼康现在标称精度是28纳米，佳能是90纳米，而ASML可以达到7纳米，所以ASML占据了全球六成以上的市场份额。毕竟7纳米可以向下兼容，反过来不行。
有人说我国的上海微电子可以生产14纳米光刻机，但是没见到过产品。比较可靠的说法是它与佳能一样能达到90纳米，这已经是很了不起的成就。洗衣机电冰箱燃气灶这些家用电器上使用的控制芯片，可以利用国产光刻机生产。芯片种类多的很，从稳压滤波存储数模转换到微处理器，并非每种都必须做得那么小。
图：一种电冰箱的主控板网络图片
在高精度芯片方面，我国现有“长鑫内存” 。它生产的内存颗粒据说达到了19纳米，但光刻机是哪家的并不清楚。但总之有了高精度的光刻机，芯片生产就可以上台阶。芯片生产出来之后被封装在坚硬的塑料外壳里头，一旦测试合格，质量基本上都比较有保证。只要不烧不撞不泡水也不加高压，它很少会损坏。