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  去年11月份，一则新闻登上了人民日报，“来自华中科技大学的中国团队在全球eda比赛中获得了冠军”，报道瞬间吸引了数万人阅读。在美国对我国相关技术封锁的背景下，这一比赛结果极大鼓舞了我国芯片领域相关的研究人员，提升了科研人员对独立自主实现高端芯片制造的信心。

  eda获奖证明及相关人员

  来源｜华中科技大学官微

  1. eda和芯片的关系

  eda是电子设计自动化（electronic design automation）的简称，是通过绘图软件cad完成大规模集成电路芯片的设计。它被誉为“芯片之母”，是实现芯片设计的基础，而这一届的eda赛题则是芯片设计中非常重要的布局布线设计算法问题。

  来源｜pexels

  随着中美竞争问题的尖锐化，我国在多个领域的关键技术上均面临着危险，其中在芯片领域尤为严重，打破垄断、让芯片关键技术不再受制于人，对于我国来说是刻不容缓的事情，所以芯片设计软件的自主研发对芯片领域的突破具有重大意义。

  世界范围的信息化浪潮正带来智能化、网络化、数字化的整体转变，5g、ai、自动驾驶、云计算等先进技术的蓬勃发展，使得对高性能芯片的需求也越来越旺盛。

  来源｜pixabay

  芯片为存储、运算、网络、智能提供了多维度底层支撑，为数字升级、智能互联建立了坚实的基础，因此芯片被称为“工业粮食”，其技术性能及产业规模代表了一个国家的发展水平及国际竞争力。

  2. 芯片为何如此难造

  难点一：原材料

  在对二氧化硅进行纯化到获得晶圆的过程中，需要用到生产炉、切片机等设备，每一类设备对技术水平要求很高，并且在提纯的过程中对硅单晶的纯度要求也极高，一般十亿个硅原子中最多只能有一个杂质原子。

  单晶硅圆片

  来源｜百度百科

  难点二：高端光刻机，一机难求

  高端光刻机的制造有两个难点，分别是光源和镜头问题。光源的作用是将线路图刻在硅片上，在每个元器件之间只有几纳米距离的情况下，就需要光源的波长足够短才能进行绘制，而要制造这样的光源，需要使用13.5纳米波长的极紫外光，而这种光源很难生成和控制。

  极紫外光刻机内部的光源

  来源｜asml

  镜头是光刻机的核心部分，其作用是对光路进行调整，使其聚焦，芯片对镜头的精密程度要求极高，需要镜面的光洁度达到50皮米，而一米等于一万亿皮米。

  难点三：技术壁垒高，生产风险大

  制造芯片需要大量实践和应用反馈，但芯片前期投产如设备购买、实验室搭建等，成本太高，并且风险很大。我国芯片产业根基薄弱，且下游产业基本上都有稳定的供应商，出于对品质的把控，一般下游产业不会轻易更换上游的供应商，导致上游供应商的危机意识不强。

  对企业而言，芯片制造的前期成本巨大，后期可能还面临着良品率等其它供应问题，导致试错机会少，因此难以有技术积累；而没有技术经验积累，就会加重实践的盲目性。

  3. 中国芯的现状

  芯片是信息时代的基石，也是未来科技的关键保证，但我国的高端芯片对国外的依赖状况十分严重，每年在进口芯片上的花费就高达3000亿美元。虽然国家早已将攻克高端芯片定位为国家战略，但在当前紧张的中美关系下，中国的硅基半导体发展举步维艰，多数仍旧集中在中低端制造环节，虽然现在朝着高端方向发展，但任重道远。

  制造芯片的过程主要有三个，设计、制造和封测，我国虽然在基础的封测环节具备一定的能力，但在设计和制造环节这两个环节来说，和最高技术水准差距还是很大。

  目前我国的低中端性能芯片已经能实现量产了，但在高性能芯片上，离追赶国际水平还有很大一段路要走。我国高端芯片的研发现状，不是短期就能够改变的，需要有耐心。

  此外，高端芯片的快速发展推动电子信息技术的日新月异，这是全球化分工合作的产物。在逆全球化趋势下必然造成芯片紧缺，威胁世界各国信息相关产业的产业健康发展。

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