BBIN BBIN宝盈中国（大陆）半导体能崛起吗？

　　博士毕业那会，去合肥CX面试，工资开贼低，找HR沟通，HR就傲慢的一句话，你们这个层次的都是这个价。转头去了某外资厂，HR非常热情，工资也给的高，面试完没吃饭着急赶火车回校还给打包吃的让带着路上吃，果断去了，现在工资都是之前合肥的两倍了。美国制裁我们设备，我们制裁自己员工吧。。。

　　制裁中兴那天，我研二，我们导师几乎是跳进的实验室大门对我们喊好日子要来了。

　　此前几乎所有ic行业的硕士毕业生都转行了，甚至我入职的某上市公司，进去的当年，除了项目经理只有两三个设计人员，比我早一年入行的学长更离谱，去了就是部门二号人物。

　　被制裁前我们的普遍薪酬预期是一线k，说实话，这样的收入，这个行业不管他迟早会死。

　　制裁了以后三年调薪四次，入职13，到17，到20到27，年终基本在6到10个月。

　　并且由于国外制裁，给国产芯片厂释放了巨大的市场，尤其华为的供应链，塞进去了一堆国产企业，这是国产芯片崛起最大的助力。

　　以前是真的打不过，国外顶端的op,ldo,dcdc 一颗卖几毛钱几块钱，新公司就算能突破技术壁垒也会被市场活活打死。制裁以后国内几乎全面转向国产芯片，虽然价格更高，技术还差一些，但是能用就行，防止制裁。

　　直接形成了正循环，设计公司有钱迭代产品，有销路，高价招人，甚至我去考公的同学也有辞职出来做设计的。

　　这几天 有人在这下面刷合订，我也不知道你们在合订什么东西，全面制裁本来就是意料之中的事情，不然推进国产化意义在哪里~这也能让你们高潮我是没想到的

　　这回，咱们给计算机芯片寻个祖宗，看看 20 世纪人类最伟大的发明和 20 世纪人类最伟大的理论之间是个什么关系。

　　导体，咱们能理解；绝缘体，咱们也能理解。同学们第一次被物理课本整懵的，怕是「半导体」这个概念了，所以先帮各位的物理老师，来把这个债给还上。

　　我们知道原子外层是有电子的，当原子相互紧密连接，组成固体时，就会有很多电子混到一起。量子力学认为，2 个相同电子没法待在一个轨道上，于是，为了让这些电子不在一个轨道上打架，很多轨道就硬生生分裂成了好几个细轨道。

　　这么多电子的轨道挤在一起，不小心挨得近了，就变成了宽宽的大轨道。在量子力学里呢，这种细轨道，叫能级，而挤在一起，变成的宽轨道呢，就叫做能带。

　　有些宽轨道上挤满了电子，电子跟高峰时间的地铁一样，没法自由移动。而有些宽轨道空旷的很，就像车上还有不少空位置，电子就可自由移动。

　　我来问一个问题，你知道吗为什么有些东西能够导电，有些缺不能呢？这里啊，就可以解释了。电子可以在宽轨道上移动，宏观上就表现为导电，反过来，电子挤满了，动不了，宏观上就表现为不导电。

　　我们把事情说得简单一点，先不提「价带、满带、禁带和导带」这些概念，直接圈重点。

　　有些满轨道和空轨道挨的太近，电子可以毫不费力从满轨道跑到空轨道上，于是就能自由移动，这就是导体。这里多提一嘴，一价金属的导电原理略有不同，它的满轨道上原本就不太满，所以电子不用跑到空轨道也能移动。

　　但很多时候两条宽轨道之间呢，是有空隙的，电子单靠自己是跨不过去的，表现为不导电。但如果空隙的宽度在 5 电子伏特，也就是 5ev 之内，给电子加个额外能量，它也能跨到空轨道上，而且跨过去就能自由移动，表现为导电。这种空隙宽度不超过 5 电子伏特的固体，有时电子能跨过去，有时不能，也就是说，有时导电、有时不导电，所以叫做半导体。

　　如果宽轨道的空隙超过 5ev，那基本就得歇菜，正常情况下电子是跨不过去的，这就是绝缘体。当然，如果你给的能量足够大的线ev 的空隙，50ev 都照样跑过去。比如说空气属于绝缘体，而高压电就能击穿空气，从而形成电流。到这里，

　　由量子力学发展出的能带理论就差不多成型了，能带理论系统地解释了导体、绝缘体和半导体的本质区别，也就是说，这三者取决于满轨道和空轨道之间的间隙。学术点说，取决于价带和导带之间的禁带宽度。这里有个问题，

　　一旦细轨道变少了，能不能挤成宽轨道就不好说了，所以能带理论本质上是一个近似理论，需要很多原子挤在一起，不适用于由少量原子组成的固体。这也是芯片存在发展瓶颈的根本原因。>

　　像导体的这种直男性格，是没啥好折腾的，所以多少年了，导线依然是铜线，再怎么折腾都没啥本质变化，而另一个极端的绝缘体，它的遭遇其实也差不多。只有半导体这种暧暧昧昧的性格，

　　最容易搞事情，所以与电子设备相关的如芯片、雷达这些产业，基本都属于半导体产业。说到下面有点烧脑细胞。

　　假设某个固体由 100 个硅原子组成，那么它的满轨道就挤满了 400 个电子，这时电子挤得满满的，无法移动。这时，用 10 个硼原子取代其中 10 个硅原子，硼这类三价元素外层只有 3 个电子，所以这块固体的满轨道就有了 10 个空位。这就相当于在挤满人的公交车上腾出了几个空位子，为电子的移动提供了条件。这种类型的材料，我们叫它 P 型半导体。同理，

　　如果用 10 个磷原子取代 10 个硅原子，磷这类五价元素外层有 5 个电子，因此满轨道上反而又多出了 10 个电子。相当于挤满人的公交车外面又挂了 10 个人，这些人非常容易脱离公交车，这种材料我们叫他 N 型半导体。现在把 PN 这两种半导体面对面，

　　放在一起会怎么样？不用想也知道，挂在公交车外面的 10 个人肯定会跑到另一辆公交车的空位上。也就是说，N 型那些额外的电子必然是往 P 型那些空位上跑去，直到电场平衡为止，这就是大名鼎鼎的「PN 结」。这时候，

　　咱们再加个正向的电压，N 型半导体那些额外的电子就会源源不断跑到 P 型半导体的空位上，电子的移动就是电流，这时的 PN 结就是导电的。如果加个反向的电压呢？

　　让本来就有空位的公交上，再把人往另一辆坐满挂票的人的车上送。那肯定就不容易上车了。而且从 P 型半导体那里再抽电子到 N 型半导体，随着坐挂票的电子越来越多，电场就会不断增强，一直到抵消了外加的电压为止，这时电子就不再继续移动，此时的 PN 结呢，就是不导电的。当然了，

　　这是理论的理想情况，实际上还是会有微弱的电子移动，但跟正向电流相比呢，这个可以忽略不计。说到这里，

　　如果你已经被整晕了，没关系，我用普通人类的语言总结一下：PN 结具有单向导电性，也就是说，电流只能从 A 流向 B，无法从 B 流向 A。我们现在已经有了单向导电的 PN 结，

　　通过组合，就能搭出一个电路来。在这个电路里，有两路输入，一路输出，然后就可以实现这么一个功能：只要其中一路输入有电压，输出就有电压，这叫或门电路，或者的或，大门的门。改一改就可以变成这样：

　　必须要两路都输入电压，输出端才会有电压，这叫与门电路。这类电路叫逻辑门电路。现在有了这些逻辑门电路，

　　咱们啊，离芯片就不远了。你可以设计出一种电路，它拥有一大堆的逻辑门电路，有很多输入端和输出端，然后把有电压看作 1，没电压的看作 0，这个电路就可以把一串 1 和 0，变成另一串 1 和 0。一不小心，

　　我们就得到了芯片运算的本质：把一串 1,0，变成另一串 1,0。简单举个例子，

　　某个电路左边 4 根线作为输入，右边 4 根线作为输出，现在左边输入 1010，也就是在第 1 根和第 3 根线上加电压，那么，右边就会输出 0101，也是第 2 根和第 4 根线有电压，这就算完成了一次运算。>

　　把左边的输入线 根，接上键盘，右边的输出线 根，接上发光管，7 个发光管组成一个数字 8。通过逻辑门电路的巧妙安排，键盘就可以控制发光管的发亮顺序。终于，

　　我们已经搞定了数字是如何显示的！如果你想进行 1+1 的加法运算，其电路的复杂程度就已经超过了 99% 的人的智商了，即便老师我亲自出手，设计的电路运算能力也抵不过一副算盘。直到有一天，

　　有人用 18000 只电子管，6000 个开关，7000 只电阻，10000 只电容，50 万条导线组成了一个超级复杂的电路，诞生了人类第一台计算机。重量呢，挺重的，足足 30 吨，运算能力呢，只有 5000 次每秒，这速度还不及现在手持计算器的十分之一。即便如此，当时的工程师为了安装这堆电路，不知道脑子被搞抽筋了多少回。>

　　把这 30 吨的庞然大物，集成到指甲那么大的地方上去。做成了，它就变成了我们现在说的的芯片。芯片，

　　原料是地球上储量最丰富、最廉价的沙子，也就是二氧化硅，但它的出现，成就了咱们这个星球的科技之巅，从沙子到芯片，最佳逆袭奖颁给它，那可是实至名归！后来，

　　为了把 30 吨的运算电路体积缩小，聪明的工程师们把能扔的东西全扔了，直接在硅片上制作 PN 结和电路。多么的神奇呀！那么，

　　我们可以得到纯度很高的硅。不过这种硅原子排列混乱，会影响电子运动，我们叫它多晶硅吧。把多晶硅熔化了，

　　你想想，如果硅原子之间有一堆杂质，那电子就别想在满轨道和空轨道之间跑顺畅。无论啥东西，

　　纯度越高制造难度越大。用于太阳能发电的高纯硅要求 99.9999%，这玩意儿全世界超过一半是中国产的，早被玩成了白菜价。而芯片用的电子级高纯硅要求 99.999999999%（11 个 9），目前我国几乎全部都需要进口，直到 2018 年江苏的鑫华公司实现了量产，鼓掌!只是目前产量少得可怜，还不及进口的一个零头。不过,鑫华的高纯硅出口到了韩国这个半导体强国，所以他们的品质应该是很不错的。先别高兴，再来一盆冷水，目前他们 30% 的制造设备还得进口。电子级高纯硅的传统霸主依然是德国 Wacker 和美国 Hemlock（

　　就要在晶圆上把成千上万的电路装起来的，干这活的地方呢叫做「晶圆厂」。各位拍拍脑袋仔细想想，

　　想多了，朋友！这可不是修仙，哪怕你到练成御剑飞行，元婴大成，人类还不见得能操纵一个一个原子来组成各种器件呢。晶圆加工的过程相当繁琐，

　　这里我们就先说个大概轮廓，专业人士就别挑刺了。首先我们在晶圆上要涂一层感光材料，

　　这种材料见光就融化，那光从哪里来？当然是光刻机了，光刻机可以用非常精细的光线，在感光材料上刻出图案，让底下的晶圆出来。然后，

　　用等离子体这类东西进行冲刷，部分的晶圆就会被刻出很多沟槽。这套设备就叫刻蚀机。然后，我们再用离子注入机在刻出来的沟槽里掺入磷元素，加热退火处理，就得到了一堆 N 型半导体。完成之后，

　　把晶圆清洗干净，重新涂上感光材料，用光刻机刻图，用刻蚀机刻上沟槽，再用离子注入机撒上硼元素，当当，咱们就有了 P 型半导体。整个过程有点像 3D 打印，

　　一块晶圆上的一个个排列整齐的小方块就是芯片。一块晶圆可以做很多个芯片。芯片放大了看就是成堆成堆的电路，这些电路其最底层都是简单的门电路。他们并不比那台 30 吨重的计算机的电路更高明，但是由于采用了更多的器件，组成了更庞大的电路，其运算性能自然就提高了。在这里有些同学可能会有个疑问：

　　为什么不把芯片做的更大一点呢？这样不就可以安装更多电路了吗？性能不就赶上外国了嘛？这个问题其实很有意思。

　　根据SEMI的数据，2021年全球半导体设备市场规模达到1030亿美元，这其中前五大设备厂商（AMAT、ASML、LAM、TEL、KLA）的市占率合计占比超过70%。兼之目前中国大陆的设备市场基本被国际企业所垄断，因此，通过分析这五大设备厂商在中国大陆地区的销售情况，可以基本反映中国大陆企业半导体设备的购入情况。（下图为2021年五大设备厂数据）

　　针对上图，补充说明以下几点：1.以上数据均来自五大公司年报公开的数据；2.中国大陆的数据包含了国际公司以及中国台湾地区企业的中国大陆子公司的采购额。3.公司数据中包含LED、太阳能、面板、大硅片等非半导体制造领域的数据4.每家公司财务的确认收入方式不太一致，在时间上略有区别，但不影响作为分析的一个样本。

　　据CINNO Research统计，2021年中国大陆已上市半导体设备厂商中，排名前十的公司营收合计达182亿元，较2020年增长73%，创历史新高。近几年，国产半导体设备厂商通过自主研发，已在多个工艺制程中实现了设备的国产化替代，并进入产业化量产阶段，并涌现出了北方华创、中微公司、盛美上海等优秀的半导体装备商。除上市企业外，未上市与申请上市中的屹唐半导体、中电科、上海微电子等也是中国大陆半导体设备商的中坚力量。

　　在整个半导体设备市场中，晶圆制造设备大约占整体的80%，封装及组装设备大约占 7%，测试设备大约占 9%，其他设备大约占 4%。而在晶圆制造设备中，光刻机，刻蚀机，薄膜沉积设备为核心设备，分别占晶圆制造环节设备成本的30%，25%，25%。从半导体设备供给侧来看，据Gartner统计，

　　全球规模以上晶圆制造设备商共计58家，其中日本的企业最多，达到 21 家，占36%，其次是欧洲13家、北美10家、韩国7家，而中国大陆仅4家，分别是上海盛美、中微半导体、Mattson（被亦庄国投收购）和北方华创

　　1、刻蚀：国产化率 22%，中微公司、北方华创2、薄膜沉积：国产化率 4.6%，拓荆科技、北方华创、盛美

　　国内目前拥有的是后发优势，同样也有这技术劣势。在专利有效期外，我们合理利用，专利有效期内，我们想尽办法跨过，同时建立自己的专利墙。真正做到以客户为中心，做出客户想要的产品！

　　。半导体前十家公司自1996年起至2022年共发起了90多次的并购。在高技术壁垒的基础上，并购行为助力半导体设备市场逐渐成为高度聚焦的市场。根据Gartner的数据，前十家半导体设备企业的市场占有率不断提升，1998年为58.2%，2016年达到77.2%，2017年超过83%，即使到了2021年也还是占到76.9%！

　　饭要一口一口吃，路要一步一步走，衷心希望中国雄起，半导体崛起，我也想每天上4H班但拿着12H的高工资！以上，谢谢。

　　作为打工人，能爽几年是几年。今年目标抛去家庭花销攒100万，2022过半已经达成了。