上周六绕开新街口的人流,钻进南京丹凤街的老巷找阿凯修我摔裂的手机。推开门就看见他摊桌上堆着半盒拆下来的旧芯片,灰扑扑的,边角带着切割的痕迹。我随手捏起一块看,指甲盖大一点,摸上去凉冰冰的,比玻璃硬一点,看不出什么特别。
阿凯抬头笑我,别小看这小块东西,现在我们吃喝住行,全靠它。没错,说的就是半导体。
别翻课本了,半导体就是个脾气可调的导电工
上学时候课本说,半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,说的太模糊了,听完还是不知道它为啥能改变世界。
换个说法。导体天生就是随便让电流跑,绝缘体天生就是死活不让电流过,这俩都是死脾气,改不了。半导体不一样,它的导电能力可以人为精准控制,掺点杂质,加个电压,就能从完全不导电变成全力导电,想要什么状态就能调成什么状态。
就这一点,直接催生了所有的现代电子设备。你想啊,我们需要芯片做计算,本质就是靠开关的开和关代表0和1,哪找这么听话,一喊开就开一喊关就关,还能做到几纳米这么小的开关?只有半导体能做。

很多人说为啥现在半导体都用硅?没有别的更好的材料吗?当然有,什么氮化镓碳化硅,现在都用的越来越多,但是硅依然是当之无愧的主流。原因说出来很实在,便宜。
硅从沙子里就能提炼,地球上沙子多的用不完,人类摸了几十年提纯工艺,现在一片12寸的硅晶圆,成本也就几百块,切完能出几千个手机芯片,摊到每个芯片上的硅成本才几分钱。就这个性价比,找不出第二个。
真的太离谱了。
大家都说卡脖子,卡的到底是什么
网上聊半导体,三句话不离卡脖子,很多人以为我们造不出硅,造不出半导体材料,其实不对。卡脖子卡的从来不是原材料,是加工工艺。
你可以把芯片生产理解成在硅晶圆上雕花,几十亿个晶体管,要刻在指甲盖大的地方,每个晶体管的尺寸只有几纳米,这个精度是什么概念?你的头发丝直径大概是五万纳米,一根头发丝的横切面,能放下七千多万个7纳米的晶体管。这个雕花的难度,想想都头皮发麻。

很多人一提起卡脖子就只说光刻机,没错光刻机是最核心的设备,但整个产业链长的超出普通人想象。从设计芯片用的EDA软件,到涂在晶圆上的光刻胶,到刻完清理的蚀刻设备,到最后把芯片包起来的封装技术,哪一步掉链子都出不来成品。
说实话,我之前跟一个在国内晶圆厂干了十年的工程师吃饭,他说最窝火的不是买不到最先进的光刻机,很多时候是某个小零件卡你。比如某一款特种密封圈,某一种纯度要求极高的特种气体,人家断供,你整条线都得停下来等,有钱都买不到。
不过话说回来,这几年的进步真的肉眼可见。五年前他们想都不敢想的工艺精度,现在已经能小规模试产了,整个行业都是憋着一口气往前赶,没有躺着等靠要。
另外也要说清楚一个误区,不是我们所有半导体都不行。你家里冰箱空调的控制芯片,电动车上的低功率芯片,光伏电站的发电芯片,大部分早就实现国产了,只有手机、AI计算这种要求最顶尖精度的领域,我们还在赶,没到那一步而已。
半导体的下一站,不在手机里

前几年半导体热,所有人都盯着手机芯片卷,拼性能拼核数,拼主频,现在不一样了,半导体的需求增量,早就不在手机圈了。
就说新能源车,传统燃油车一辆车用到的半导体芯片,总价值大概两三百美金,新能源车呢?直接翻三倍都不止,光是控制电机的IGBT模块,一辆车就要用好好几块,成本大几千。现在新势力造车,缺芯片缺到停产的新闻,隔几个月就能看见一次,需求真的涨的太快了。
还有光伏、风电、储能,这些新能源行业,每一块光伏板都需要半导体做功率转换,每一个储能电站都需要大量芯片做管控,需求比十年前翻了几十倍。甚至你现在买的智能家电,哪怕就是一个智能灯泡,都得有一块小小的半导体芯片,原来不需要的地方,现在都需要了。
网上总有一帮人,张口就喊我们马上赶超,转脸又说全面落后,都是嘴炮对吧?真干过这行的都知道,半导体是慢活,是需要砸钱砸人砸时间的苦活,哪有什么一蹴而就的奇迹,也不会一下子就跌入谷底,就是一步步往前拱,一代人造一代人的路。
那天阿凯给我修完手机,收了两百块,还把那块我捏起来看的废芯片边角料塞给我,说给你当纪念。我现在把它放在我办公桌的笔筒边,每次打字抬头就能看见。凉冰冰一块,没什么特别,但是我知道,就是这么一小块东西,牵着整个世界的脉搏,也牵着好多人憋着的一口气。
挺有意思的。不是吗?
作者|科技
排版|科技
审核|安然