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中国尚未完全掌握的十大半导体核心技术

6、MPU

MPU又叫微处理器内存保护单元。MPU是单一的一颗芯片,而芯片组则由一组芯片所构成,早期甚至多达7、8颗,但目前大多合并成2颗,一般称作北桥(North Bridge)芯片和南桥(South Bridge)芯片。MPU是计算机的计算、判断或控制中心,有人称它为”计算机的心脏”。

英特尔高通三星、飞思卡尔、联发科及展讯等供应商是这个市场的领导者。国产的MPU市场占有率非常小,几乎为零,华大、华为、紫光国芯等企业在加大研发相关技术。

7、DRAM/NAND Flash

即动态随机存取存储器,最为常见的系统内存。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据,DRAM使用电容存储,所以必须隔一段时间刷新(refresh)一次,如果存储单元没有被刷新,存储的信息就会丢失。 英特尔、德州仪器、IBM、韩国三星和海力士占据绝对垄断地位,在DRAM市场呼风唤雨。

长江存储、合肥长鑫、福建晋华是中国存储领域的三大新势力,2019年会是中国存储产业的关键年,届时有福建晋华、合肥睿力的 DRAM 技术量产,更有长江存储转进 64 层 3D NAND 的研发和生产。未来两年将有可能左右未来十年中国存储产业的命运。

DRAM是这十大待突破的半导体核心技术中,最有可能大规模国产化的一项技术,值得期待。

8、CPLD/FPGA

CPLD是从PAL和GAL器件发展出来的器件,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。

FPGA即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

进入FPGA这个行业的门槛很高。过去十多年时间里,Intel、IBM、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星等60多家公司曾试图涉足该领域,除Intel以167亿美元收购阿尔特拉成功进军该领域之外,其余公司纷纷折戟沉沙。目前的FPGA市场, Xilinx(赛灵思)和Altera(阿尔特拉)两家公司占据了90%的市场份额。

除了市场份额低之外,国内厂商在技术水平上和国外大厂的差距很大。虽然国内FPGA厂商有百家争鸣之势,但基本分布在中低端市场,大多是一些1000万门级左右的FPGA,少数达到2000万门级的FPGA虽然也有自主研发的。中国电科的3500万门级FPGA和中国电子7000万门级FPGA,是一次重大技术突破。

9、高端伺服电机

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

德国企业是伺服电机的领航者,伦茨、博世力士乐、路斯特、倍福等全球知名企业众多,市场份额巨大。国产伺服电机目前的现状是未形成巨头级企业。小功率、小型化伺服电机居多,高端伺服电机较少。在一些高档的应用上,尤其是在轻载6kg左右的桌面型机器人上,高端的国产化产品稀少。

10、超高射频芯片

射频芯片指的就是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形, 并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件。射频芯片架构包括接收通道和发射通道两大部分。对于现有的GSM和TD-SCDMA模式而言,终端增加支持一个频段,则其射频芯片相应地增加一条接收通道,但是否需要新增一条发射通道则视新增频段与原有频段间隔关系而定。

中国是世界最大的手机生产国,但造不了高端的手机射频器件,这需要材料、工艺和设计经验的踏实积累。国内从事中低端射频芯片的企业众多,也占据了相当一部分市场,但在高端射频芯片领域,仍有较大上升空间。

综述:中国拥有全球最大的半导体消费市场,因核心技术缺少,中国对美国的半导体进口额超过1000亿美元,排名世界第一。中国是芯片的消耗和进口大国,2017年集成电路进口金额2601亿美元,金额位列中国进口商品之冠。

“国产化”是未来的一大趋势,这些国内未解决的半导体核心技术均是世界级难题,其难度不亚于造“航空母舰”。对于企业和技术人员来说,沉下心去做事方能寻求突破和发展,切勿急于求成,被市场蒙蔽了双眼,得不偿失。

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