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中国制造真相——2

2018年8月30日  来源:正和岛 作者: 提供人:ajlabbll0......
微观器件扩展到为了人的各种感官的需要而产生。

输入电信号变成光信号这是发光二极管,输入光信号变成电信号是太阳能电池,输入声信号变成电信号是微麦克风,输入电信号变成声信号是微扬声器,对吧?所以我们现在讲的这个第二代工业革命,就做各种看不见摸不着的微观器件,它有非常奇妙的功能,它不但可以代替人脑,可以代替人身上各种感官,像触觉,味觉,听觉,对不对?

比如无人驾驶的汽车全靠这些叫做MEMS的微观器件。这个做集成电路及微器件来代替人的大脑,或者代替人的所有感官,这就形成了第二代工业革命,这个工业革命的核心是什么?微观加工。

前一代工业革命是宏观加工,有了材料,有工作母机,有了动力,就可以做出轮船,飞机,大炮,世界最长的桥,最高的楼,最快的高铁等等,这都属于第一代工业革命的范畴。第二代工业革命也需要微观材料,微观加工母机和新能源包括节能减排。这三个方面都需要设备支撑。

这个工业的革命催生了一个全新的数码产业,这个数码产业,最上层是网络,电商,传媒,大数据和云计算等等,这个产业有十几万亿美元的年产值;支撑这个产业的下一层是数码电子系统,小到电子玩具,手机,电脑,大到超高速计算机,全球互联的网络系统。

这个层次的年产值至少有几万亿美元。而支撑这个电子系统产业的下一层是半导体芯片设计和制造产业。

这个芯片的最近几年的年产值达到4000亿美元。而再往下看,芯片产业又是建筑在半导体设备的基础上。我国有一句俗话叫:“工欲善其事,必先利其器”。没有能加工出人头发丝几千分之一到上万分之一尺度的微观加工设备,就造不出芯片。

这个数码产业的四个层次,可以用一个倒置的三角图像来表示。

从尺度上讲,目前全世界一年做出的微观加工的新建设备,就讲纳米加工相关的设备,设备还有后端封装的和其他做太阳能设备啊等,那个市场也很大。

但是我现在讲的只是前段设备,就是做纳米加工,做芯片和传感器的,大概全世界每年采购的设备是400亿美金,它支撑了芯片制造产业,芯片制造全年的产值大概4000亿,有十倍的放大作用,然后有了4000亿的芯片,可以构成各种各样的电子系统,是几万亿的这样一个产值。

有了这个电子系统,又支撑了几十万亿的软件电商传媒大数据。马云谷歌,Google和Facebook就是这一层,而且都是上千亿的大公司。

但是不要忘记它的基础,最核心的是能够做出微观器件的微观加工设备。中国有句老话, 说 “工欲善其事必先利其器”。如果你没那个微观加工的机器那什么东西都没有,从这一点上,确实是重要的。

那我再讲下面这个故事帮助理解它的重要性。我在70年代后期在北大读研究生,北大有一个全国最先进的计算机,是2栋5层的大楼,里面全部是电子管,大概是128K容量的计算机,估计有12万多个电子管。

一个电子管几个厘米这么大,我把他叫厘米级的计算机,在美国这样的计算机在60年代就有了。

十年以后呢,到1985年,我已经在硅谷英特尔中心研究开发部做芯片了。当时我们把128K的这个容量已经做到一个指甲盖大小的芯片上。所以从一个2栋的五层大楼做到一个指甲盖,我粗算了一下,就是人类加工一个微器件的面积缩小100万倍。

后来,再经过30年到2015年,东芝首先宣布做出128G的flash memory就是闪存器U盘。那已经到纳米数量级了,这30年又把人类微观加工面积缩小了100万倍。所以这50年来我们所做的努力,人类微观器件加工的面积缩小了一万亿倍!

我们来看每人的手机,这个手机要回到四五十年前,如果变成电子管计算机,你知道会有多少栋楼那么大吗?相当于 200万栋楼! 200万栋五层大楼里面全部充满了电子管,奇妙吧!

那手机怎么能做成那么小呢?手机里的十几个芯片,是用十大类设备联合作战把它做出来,这其中最重要的三大类:第一是光刻机,第二是等离子刻蚀机,第三是铺上材料薄膜设备,三种设备就构成了这个微观加工的最核心的东西。

简单来讲,这个加工过程就像盖房子,一层一层的盖。现在盖多少层?差不多60层,要加工1000个步骤!这高楼的深孔或柱子的尺度,就我们现在说的14纳米啊、70纳米啊、7纳米等等。

大家知道人的头发丝平均直径是0.07毫米,7纳米是人头发丝的一万分之一。在这样的尺度上加工是非常困难的。其中关键就是靠光刻机和等离子体刻蚀机,两台机器精雕细刻。

我本人就是做了34年的等离子刻蚀机的开发和产业化的工作,在美国的硅谷做了20年,回国也做了14年了,就一直做等离子刻蚀机。我们还做化学薄膜设备。我们不会做光刻机,光刻机是完全不同的领域。

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