突破1nm芯片新材料，我國(guó)掌握著75%原始材料，機(jī)會(huì)來(lái)了？

你相信嗎，烤一片小小的吐司也需要用到半導(dǎo)體。智慧城市、遠(yuǎn)程醫(yī)療、探索宇宙、深潛海洋、抗擊疫情、營(yíng)養(yǎng)管理.....這些也都需要用到半導(dǎo)體。半導(dǎo)體已經(jīng)滲入到你日常生活的方方面面，成了人們的“不可或缺”。

從今年開(kāi)始，手機(jī)缺芯問(wèn)題在全球加劇，半導(dǎo)體行業(yè)寒冬爆發(fā)。為了應(yīng)對(duì)缺芯危機(jī)，在半導(dǎo)體代工排名第一的臺(tái)積電立即投資1000億美元在代工研發(fā)領(lǐng)域，而且宣布奔赴美國(guó)投資建廠，具體是6座5nm芯片代工廠。作為臺(tái)積電老對(duì)手，三星也隨后宣布將非存儲(chǔ)芯片的投資增加到1514億美元!

在缺芯的同時(shí)，科技巨頭們并沒(méi)有停止對(duì)芯片代工技術(shù)的研發(fā)，在三星和臺(tái)積電量產(chǎn)5nm芯片之時(shí)，不怎么起眼的IBM悄然發(fā)布全球首顆2nm芯片，這在很大程度上刺激了臺(tái)積電，因?yàn)榕_(tái)積電是最強(qiáng)的國(guó)際芯片代工巨頭，2nm工藝竟然被別人搶了首發(fā)，這讓它很沒(méi)有面子。

按照之前臺(tái)積電的產(chǎn)品線消息，今年年底它可以試產(chǎn)3nm芯片，2022年就可以全面量產(chǎn)3nm。不過(guò)在IBM發(fā)布2nm工藝后，臺(tái)積電著急了，它已經(jīng)拼盡全力向著1nm進(jìn)發(fā)，比較幸運(yùn)的是，最近臺(tái)積電在1nm領(lǐng)域確實(shí)取得突破!

摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人戈登·摩爾在1965年提出，指集成電路上可容納的元器件數(shù)量約每年增加一倍，性能也將提升一倍。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是單位面積芯片上的晶體管數(shù)量每?jī)赡昴軐?shí)現(xiàn)翻番。過(guò)去的半個(gè)多世紀(jì)，半導(dǎo)體行業(yè)一直遵循著摩爾定律的軌跡高速發(fā)展。

比如，50年前，計(jì)算機(jī)大概有2400個(gè)晶體管，現(xiàn)在英特爾計(jì)算機(jī)大概有10億以上的晶體管。按照每?jī)赡攴环墓?jié)奏，英特爾基本上在跟著摩爾定律在前進(jìn)。

然而，在摩爾定律放緩甚至失效的今天，全球幾大半導(dǎo)體公司依舊在拼命「廝殺」，希望率先拿下制造工藝布局的制高點(diǎn)。臺(tái)積電在先進(jìn)制程方面可謂是一騎絕塵。3nm領(lǐng)域，臺(tái)積電一只獨(dú)秀。如今半導(dǎo)體制程節(jié)點(diǎn)正在向3納米甚至更小的節(jié)點(diǎn)演進(jìn)，單純靠提升工藝來(lái)提升芯片性能的方法已經(jīng)無(wú)法充分滿(mǎn)足時(shí)代需求，半導(dǎo)體行業(yè)也逐步進(jìn)入了“后摩爾時(shí)代”。

臺(tái)積電是芯片領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，為了保持領(lǐng)先地位，臺(tái)積電一次又一次實(shí)現(xiàn)自我突破。5月18日，臺(tái)積電宣布，他們聯(lián)合臺(tái)大、麻省理工兩所大學(xué)，已經(jīng)在1nm芯片領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。臺(tái)積電已經(jīng)拒絕了華為，他們?nèi)〉萌魏沃匾黄?，其?shí)跟國(guó)產(chǎn)芯片都沒(méi)有太大關(guān)系。但有人卻說(shuō)，臺(tái)積電破冰1nm芯片，無(wú)形中抬高了我國(guó)在世界芯片領(lǐng)域的地位。

臺(tái)積電突然宣布已突破一納米芯片，再次將三星啊甩在了身后，但是作為全球芯片代工的龍頭企業(yè)。芯片制造工藝非常復(fù)雜，涉及的工序也非常多。再加上精細(xì)到納米級(jí)的工藝參數(shù)，想要突破5nm以下工藝，難度很大成本也很高。

大家都知道每個(gè)芯片啊都是由無(wú)數(shù)個(gè)小晶體管組成的芯片的制成，越小晶體管也就越小，容納的晶體管數(shù)量就會(huì)越多。對(duì)于手機(jī)來(lái)說(shuō)，芯片的制程越小，電阻也會(huì)隨之變小，那手機(jī)的耗能就會(huì)更低。這個(gè)時(shí)候芯片工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量也會(huì)變小。

這樣一來(lái)，手機(jī)就會(huì)更省電。如今臺(tái)積電突破一納米的制程，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)好處自然是不言而喻，只是臺(tái)積電究竟是怎么做到的?芯片制造工藝是非常復(fù)雜的，涉及到的工序也特別多，再加上納米級(jí)的工藝非常精細(xì)，想要突破五納米以下的工藝并不是一件容易的事。

芯片早已經(jīng)成為日常生活中不可替代的產(chǎn)品，任何的電子設(shè)備都會(huì)用上芯片。全球每年對(duì)芯片的需求都在幾億，幾十億顆以上。不過(guò)傳統(tǒng)的芯片工藝幾乎都是一致的，基于硅基材料生產(chǎn)芯片。芯片的基礎(chǔ)材料是硅，而硅的來(lái)源是在一堆沙子中不斷提取純度為99.99999%的硅。再將硅打磨成硅片，制成晶圓，最終經(jīng)過(guò)上千道的工序形成芯片。而這一切的基礎(chǔ)都是硅，因此市面上的芯片也被統(tǒng)稱(chēng)為硅基芯片。

雖然規(guī)為很多半導(dǎo)體企業(yè)都提供了主要原料，但是當(dāng)芯片的制成工藝發(fā)展到五納米時(shí)，用來(lái)容納晶體管的芯片容量將會(huì)達(dá)到極限。硅是建筑材料，是水泥、磚頭、玻璃的主要成分，它也是大多數(shù)半導(dǎo)體和微電子芯片的主要原料。

但是芯片發(fā)展到5納米、3納米制程，硅芯片可容納的晶體管數(shù)量，已經(jīng)逼近物理極限。因此芯片要往2nm、1nm方向發(fā)展，受到了很大限制。

而臺(tái)積電這次突破一納米工藝，是因?yàn)樗麄冋业搅诵虏牧?，那就是B 金屬。有了這個(gè)重要材料啊，就能增加電流能力，有效的降低電阻。大幅提升芯片的容量，讓芯片的性能再次得到提升。但是有句話(huà)叫做風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)。此前，臺(tái)積電對(duì)華為斷供。這次卻提高了我國(guó)在芯片領(lǐng)域的地位，至于為何會(huì)有這種言論，其實(shí)是因?yàn)槲覈?guó)掌控了B 金屬的命脈。熊貓君發(fā)現(xiàn)啊。

在全球的B金屬儲(chǔ)量數(shù)據(jù)中，全球總量為三十二萬(wàn)，而我國(guó)的儲(chǔ)量就有二十四萬(wàn)，直接占據(jù)了全球百分之七十五的儲(chǔ)量。作為一個(gè)地大物博的國(guó)家，我國(guó)的礦產(chǎn)資源一直非常豐富。有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示啊，我國(guó)近兩年的B 礦產(chǎn)量一直位居第一，能帶來(lái)多少好處，相信大家已經(jīng)不言而喻了。

在國(guó)內(nèi)，鉍金屬儲(chǔ)量最多的是湖南、廣東和江西，這三個(gè)省的儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的85%左右。

在我國(guó)，鉍金屬分布稀散，很少作為主要礦產(chǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。2004年以前，我國(guó)的鉍礦產(chǎn)量不是很高， 2004年以后，鉍金屬價(jià)格大幅上漲，于是鉍金屬產(chǎn)量開(kāi)始增加。

去年，我國(guó)鉍金屬產(chǎn)量為14000噸，占全球鉍金屬總產(chǎn)量的82%。由此可見(jiàn)，我國(guó)在全球鉍金屬市場(chǎng)的地位非常重要。

如果臺(tái)積電在1納米芯片的制程當(dāng)中，真的采用了鉍金屬，那么鉍金屬在半導(dǎo)體領(lǐng)域中的使用將越來(lái)越普遍。作為鉍金屬儲(chǔ)量最大的國(guó)家，我國(guó)在世界半導(dǎo)體領(lǐng)域中的地位得到提升，也不是沒(méi)有道理。

我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，對(duì)芯片的需求數(shù)量龐大。高端芯片進(jìn)口受阻，只有依靠國(guó)內(nèi)自我研發(fā)才能解決。國(guó)產(chǎn)芯片遭遇困境，并不是因?yàn)槿鄙傩酒牧?，而是在人才、技術(shù)等方面存在巨大短板。所以我們一味強(qiáng)調(diào)原材料的優(yōu)勢(shì)，更多的是自我安慰。只有掌握核心技術(shù)，才能夠在芯片領(lǐng)域中真正掌握主動(dòng)權(quán)。