近些日子，作為國內通訊和手機行業領軍企業的華為又遇到了新的大麻煩，在接下的數年甚至更長的日子里，可能會面臨芯片斷供的危機。那問題是小小的一個手機芯片為什么不能自主生產？到底是怎么回事？ 其實說白了，一個小小的手機芯片，論研發，華為有數以萬計的頂尖工程師去共同開發大腦，但是論最頂尖最前沿的生產技術，還真不是我們國家的芯片制造行為力所能及的。全球的芯片制造業基本被美國壟斷或直接或簡接的控制著，而制造芯片依靠的是EUV***這種高頂端的機器。

高端***被稱為“現代光學工業之花”，制造難度很大，全世界只有少數幾家公司能制造。目前，基本都在荷蘭，而且價格非常昂貴，動輒上億美金一臺，屬于行業壟斷產品。我們先不論壟斷的原則，先說說，一臺最先進的EUV***一天能刻多少顆芯片？ 每年，全球的手機的出貨量是以數十億部以上計算，那么這么尖端的***可以同時刻多少顆芯片才能滿足全球手機的出貨需求量？以荷蘭阿斯麥公司為例，作為全球***的龍頭企業，2019年一共才賣了26臺EUV***，有一半是賣給了臺積電。 作為阿斯麥最大的客戶，臺積電在晶圓代工領域獨占半壁江山，在先進工藝制程研發上也是業界領先。據臺積電官網公布的數據，2019年臺積電公司年產能超過1200萬片12寸晶圓產量。換算成每個月的話，月產量是100萬片左右。

這里要注意下它是說多少萬片晶圓的產能，并沒有說多少顆芯片。 那晶圓又是什么東西呢？ 晶圓是指制作硅半導體積體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。硅晶圓是一種厚度大約在1mm(毫米)以下，呈圓形的硅薄片。目前國內晶圓生產線以8英寸和12 英寸為主。

在這個硅晶片上我們可以加工制作成各種電路元件結構，讓它成為有特定電性功能的IC產品，比如芯片之類的東西。而這種圓形薄片有很多尺寸，比如8英寸大小，12英寸大小，18英寸大小，甚至更大的。事實上芯片制程越小，晶圓的尺寸就越大。

目前14nm或以下制程的芯片，全部采用12寸的晶圓片來制造的，因為晶圓越大，襯底成本就越低。未來甚至會有18寸或更大的硅晶圓片出現。但從目前的數據來看，12英寸晶圓的出貨面積占全部半導體硅片出貨面積的65%左右，8英寸的占20%左右，其它的主要是更小尺寸的晶圓片了。那如果用12寸的晶圓來制作芯片，一塊能夠制作出多少塊芯片呢？ 12英寸晶圓的表面積大約為70659平方毫米。芯片這邊呢，咱們就拿華為麒麟990 5G來舉例，它的芯片面積為113.31平方毫米（就這么點地方集成了多達103億個晶體管），如果100%利用的話，可以生產出700塊芯片。但是這是不可能的，原因是因為芯片是方形的，晶圓是圓形的，一定會有邊角料留下，所以就不能簡單的用晶圓的面積除以晶片的面積。

晶圓上的芯片其實可以看作是圓形所能容納下的所有方形的集合。可以采用以下公式： 每個晶圓的晶片數=（晶圓的面積/晶片的面積）-（晶圓的周長/（2*晶片面積）的開方數） 晶圓的周長=圓周率π *晶圓直徑 業界所謂的6寸，12寸還是18寸晶圓其實就是晶圓直徑的簡稱，只不過這個寸是估算值。實際上的晶圓直徑是分為150mm，300mm以及450mm這三種。所以最終計算出大概是在640塊左右，但考慮到良品率等問題，實際能生產的芯片大約在500-600塊左右。所以一個月的產能是多少片12寸的圓晶時，就可以計算出一個月能生產多少芯片了。 上面說到臺積電每月的產能達到了100萬片晶圓，那就相當于每月可以提供5-6億部手機的芯片。那么作為目前國內最大最先進的晶圓廠——中芯國際，它這邊的產能是怎么樣的呢？

根據中芯國際公開數據顯示，在2020年第二季度，月產能合計48萬片晶圓左右。所以，可以看出中芯國際與全球晶圓代工龍頭臺積電相比，差距還是很大的。而且最先進的技術還存在很大的代差，中芯國際目前只能生產14nm芯片，而最新的N+1工藝的芯片將于2020年年底量產。N+1工藝可以比肩臺積電的7nm芯片。但因為其在性能和規格上和臺積電規定的標準7nm芯片還有所差距，更何況臺積電早已將芯片生產工藝升級到了5nm，甚至在2022年可以達到3nm的水平。

前文所提華為的困境，其實歸根結蒂還是芯片的生產受制于人的結果，長期依賴進口而無法自主生產高端芯片，也將成為我國手機市場甚至是高端儀器無法自主研發生產的痛處。但是，中國科技發展并不會因為外界的打壓而停滯不前，只會是越來越快，需要一代人甚至兩代的科研工作者靜下心來，用人力、時間和大量的資金去堆積出來。俯首耕耘，自主研發，才不會在將來繼續抬頭望人項背。