晶元的基礎研究與現狀
前一陣子，晶元國產化的話題一直都在網路上熱議，今天就來看看中國科學院理化技術研究所專家張浩的解讀：
這兩天晶元到處被刷屏，似乎大家一說到造晶元就自動腦補為「造處理器」，而且還得對標英特爾或者高通的頂級處理器；就好比蓋一座大樓，直接討論怎麼蓋第20層，底下19層就不管了。
個人覺得，首先還得看底下這19層蓋得怎麼樣。
1. 先說無源器件，也就是電阻、電容、電感之類。它們雖然大多不是半導體器件，嚴格地說不能算「晶元」，但按數量來算，前兩者卻是電子產品里用得最多的。
我隨便找了幾個之前的設計，電阻電容的數量都佔了元器件總數的60%~80%。
這些東西的生產廠家有哪些呢？常用的貼片阻容主要有台灣的國巨、厚聲，日本的村田、TDK，韓國的三星。大陸有風華、宇陽等幾家企業，產品線還算齊全；壞消息是三星之類一旦宣布漲價，市場上主要產品立刻全線上漲，用戶一點辦法也沒有。比如最常用的0.1u貼片電容，最近一年左右就從一分錢左右漲到了將近兩毛，十幾倍的漲幅，能這麼漲的除了比特幣也沒誰了。
至於部分特殊型號，國內水平就很有限了，比如鉭電容，國內有順絡等廠家生產，但是說到鉭電容大家首先想到的還是美國AVX，精密電位器就是美國Bourns，精密電阻就是美國Vishay，聚酯電容就是德國WIMA。這些領域國內要趕上還得很久。
2. 分立器件，包括二三極體、場效應管、可控硅、IGBT等。國內江蘇長電、樂山無線電等廠家已經有能力生產絕大部分的中低端型號，但高端、特殊型號還得找德國Infineon(原西門子半導體，兼并了IR)、美國IXYS、荷蘭NXP(原飛利浦半導體)、美國Vishay、日本Renesas(原NEC半導體)等。
ps. 這幾天高通要兼并NXP，世界幾大國都批准了，只有中國還沒批，估計是要噁心美國一下。
3. 電源管理器件，比如各種線性/開關穩壓晶元，類似上面的分立器件，國內有貝嶺、芯龍、如韻、微盟、華潤矽威、拓威、富滿等大批廠家，有能力生產大部分中低端型號，某些方面比如移動電源專用的3.6V鋰電升5V輸出晶元是世界一流的。不過高端一點的型號還是得找美國TI，MPS等幾家。
4. 數字邏輯器件，比如各種74/4000系列門電路之類，國內基本都能生產。高端一點的型號得找荷蘭NXP和美國TI之類。
5. 可編程邏輯器件，或者說CPLD/FPGA，這是一個令人絕望的領域。它們之所以重要，是因為它們是可以編程改變內部邏輯的晶元。一個裸片什麼功能都沒有，但如果寫一個CPU的邏輯進去，它就成了CPU。寫個視頻解碼器的邏輯進去，它就能解碼高清影音了。所以現在實際上設計數字邏輯晶元的工作都是在CPLD/FPGA上進行的。
這麼重要的器件，基本上全世界只用三家公司的產品，美國Altera(最近被Intel兼并)，美國Xilinx，美國Lattice。他們賣的不光是晶元，而是軟硬體一體的整個開發體系，離開他們的體系很難玩轉。可見美國對關鍵技術領域抓得夠緊。
好消息是，國內已經有了安路科技等幾家自主CPLD/FPGA廠商，起步不久，前景還是光明的。
6. 存儲器，包括大家比較了解的內存和快閃記憶體等。國內貝嶺、復旦、兆易等幾家廠商可以生產不少的低端型號，但是高端一點的產品基本被三星、美光等幾家壟斷。國內紫光等廠商據說很快就能投產國產DRAM，是不是忽悠等明年這時候看吧。
7. 運算放大器，單列出來是因為這東西的應用領域太廣了。可惜國內只能生產少數低端型號。稍微主流一點的就得找美國TI/意法ST/荷蘭NXP，至於高端型號基本是美國TI和美國ADI的天下，還有就是MAXIM，也是美國的。大概國內一是不夠重視，二是這東西真不如數字晶元那麼好抄，NB晶元的作者基本都是幾十年經驗的大鬍子爺爺，原樣克隆出來的晶元基本很難達到原版的指標。
8. 模數轉換器，這是另一個絕望的領域，絕望程度甚至比處理器領域還要嚴重。
國內有若干廠商可以生產低端產品，用於電子秤之類。中端以上產品就得找美國TI，美國ADI，美國Microchip，美國CirrusLogic之類了(全是美國的)。高速高精度的模數轉換器美國長期對中國禁運，據說是為了防止中國用來製造相控陣雷達。
國內廠家有希望的只有時代民芯等少數幾家，起步不久，要趕上美國估計還得很長時間。
9. 微控制器和處理器(前者一般稱為單片機)。感謝intel的8051專利在1998年到期，國內能生產51系列單片機的廠家估計有幾十家，取得ARM的Cortex-M系列授權的廠家也有幾十家，可以說整體實力還是很強的。
國際上單片機出貨量前幾名一直是日本Renesas、美國Microchip(PIC系列)、荷蘭NXP，但硬體工程師圈子裡最流行的除了51，長期是美國Atmel的AVR(本來差不多已經過時，靠arduino再次流行)，再就是最近10年左右迅速趕上的意法ST STM8和STM32了。國內兆易、靈動、貝特萊等廠家有STM32的兼容產品，部分性能還稍強一些；此外就是台灣的Holtek和新唐(從華邦拆分)等廠家了。
至於處理器，還是要感謝ARM的授權，全世界生產ARM各系列處理器的公司超過一萬家，國內至少有幾十家。個人覺得做得最好的還是全志、瑞芯微、炬芯等幾家，再加上MIPS陣營的君正之類。應用場合從復讀機之類到MP3 、機頂盒、平板電腦等，雖然還是略顯低端，但人家確實是貨真價實的處理器。特別是全志，自從樹莓派火了，國內外出現了大批香橙派、香蕉派、荔枝派之類仿品，除了Intel Atom以外大部分都是全志的方案。
麒麟之類就不要吹得太過火了，和全志、瑞芯微的產品沒有本質區別，但是除了華為沒見別家產品用過，沒有橫向比較。麒麟好就好在畢竟是真東西，能在市場上證明自己，比龍芯之流強得多。吹龍芯如何如何的, 請列舉自己親朋好友中有誰用過龍芯的任何產品.
10. 代工生產能力：有些企業有自己的完整生產線，設計生產都能做，比如Intel；有些企業只做設計，由其他企業生產，比如AMD；還有些企業也為其他企業生產晶元，比如台積電和聯電，三星也接代工業務(比如蘋果)。這方面台灣是絕對的世界第一，前十名里佔了四名，韓國除了三星還有東部高科，國內則有中芯和華虹兩家，也算實力不錯。
最後說一句，不必太悲觀，雖然上面大部分產品單獨一類拿出來不如美國，日本、韓國、歐洲，但是國內有完整的工業體系，所有產品加起來，整體實力實際上已經遠超歐洲、韓國、台灣，和日本估計互有勝負(可能我們略強一些)。如果從地球上瞬間抹掉美國, 韓國和台灣的半導體業跟著就廢了, 歐洲半殘, 只剩我們和日本還能基本保持現有水平.。
只有美國的優勢是壓倒性的，然而過五年十年再看，優勢估計會比今天小很多了。
來源：手機技術資訊 文|張浩 部分內容有增減 維修獅 整理髮布
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