造芯片有多难

半导体制造工艺复杂，设备细分市场繁多，一条生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序。就拿代工厂来说，需要先将“砂子”提纯成硅，再切成晶元，然后加工晶元。晶元加工厂包含前后两道工艺，前道工艺分几大模块—扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、CMP、金属化等。

上图：扩散工序作业现场

后道工艺主要是封装——互联、打线、密封。其中，光刻是制造和设计的纽带。

其中基本步骤如下：

• 1、对沙子进行脱氧，提取沙子中的硅元素，这也是半导体制造产业的基础元素。
• 2、硅熔炼 ，通过多脱氧，熔炼，净化得到大晶体，就是大大的一坨，学名叫作硅锭。
• 3、硅锭切割，把硅锭横向切割成圆形的单个硅片，也就是大家所说的晶圆，晶圆会进行抛光打磨，打磨甚至可以拿出来当镜子用的光滑度。
• 4、涂胶，在旋转过程中向晶圆上均匀的涂上一层薄薄的胶。
• 5、光刻、通过光刻机把一个已经设计好芯片电路的芯板上所有的电路图都刻在晶圆上，此时形成了芯片的核心电路图案。
• 6、掺杂、在真空中向硅中添加其它的元素，以改变这些区域的导电性，这是为了下一步半导体晶体管制造奠定基础。
• 7、MOS管制造，MOS管是构成芯片门电路的核心，一个芯片有几十亿个这样的晶体管来组成，这一步主要的工艺就是制造MOS晶体管，形成MOS管包括元极，漏极，门极，沟区等在内的原件，然后盖上一层黄色的氧化层，再在最外层再覆盖上一层铜，以便能与晶体管进行电路的连接。最后一道工序就是把它们磨平
• 8、按照同样的工序制造几十亿个这样的晶体管，晶体管之间通过这些错综复杂的电路相连接，形成一个大型的集成电路。
• 9、检测、丢弃有瑕疵的内核，这些晶体都是在纳米级别的测试过程中，发现有瑕疵的内核将被抛弃。
• 10、切割、这样一个晶圆上一次会产生多个芯片内核，现在把它切割成每一个单独的芯片内核，切割后的芯片内核安装在芯片的基座上，这就是一个芯片的成品了。

• 11、等级测试以及评定、对芯片的最高频率，功耗，发热等进行评价，按照测试结果，评定以不同的型号进行出厂销售。

这就是制造一个芯片的全过程，中间的工序有数千道，就是光刻这一道工序要经过上千次的反复操作。工序繁杂，对工艺的要求就非常高，不然生产出来的良品率会非常低，芯片的生产的每一道工序，必须达到100%的良品，就算每一次达到99%，到了最后一道，良品率可以还达不到10%，这样制种出来的芯片成本会非常高。

要做出单晶的晶圆，就要对原料硅进行纯化和拉晶。拉晶过程中，要用到单晶硅生产炉、切片机、倒角机等多种设备和材料，其中90%需要进口。

指甲盖大小的芯片，密布千万电线，纹丝不乱，需要极端精准的照相机——光刻机。光刻机精度，决定了芯片的上限。高精度光刻机产自ASML、尼康和佳能三家；顶级光刻机由ASML垄断。

华为为什么不自己造芯片

1. 术业有专攻

华为主要靠通讯起家，如今的手机成为了它的另一大收入。虽然华为有自己的半导体部门，但主要擅长的是芯片设计部分。华为很清楚自身的定位，与其探索制造芯片还不如发展自己擅长的领域。

2. 华为不具备制造芯片的实力

能够自研芯片和能够制造芯片是两码事，华为并不具备制造芯片的实力。制造芯片对于技术以及设备都有很高的要求，由于高门槛也导致了如今全球可以生产芯片的企业屈指可数，只有台积电、三星、英特尔等几家。不过英特尔的制程工艺比较落后，所以外界熟知的是台积电和三星。其实除了华为，就连高通以及苹果也不具备生产芯片的技术。

3. 华为入局太晚，无法获取制造芯片的设备

道理很简单，别人代工美国都要将华为置之死地而后快。更不可能让华为获取生产芯片的专用设备。

造芯片难不难，实话真的很难，芯片技术一度被认为是外星技术，所以是真难，下面我说下怎么难法。

芯片的制造需要很多工艺来配合，主要由光刻工艺，蚀刻工艺，金属工艺，化学气相沉淀工艺，离子注入工艺来完成的。其中光刻工艺是最重要，芯片制造每个环节都需要光刻工艺，其他工艺只不过在上面再加工而已，从这里也能看出光刻机对于芯片制造是多么重要了。

芯片的制备它一层一层加工而成的，从晶原到制作成芯片需要300道工序来完成，有一个工艺有偏差或者一道工序的失误都可能造成无法挽回的结果，直接造成芯片报废处理，那么你的损失就很庞大了。

而且假如制程越先进，晶体管的密度越大，相对应的层数也就越多，制造的难度也无疑也是会增大的。

目前我们拿7nm来说，行业大佬说这个制造7nm的芯片犹如两台飞机齐头并进，然后一只飞机上的人拿出小刀在另一架飞机上刻字，还不能刻坏，想象下这个场景就知道制造芯片有多难了。

至于题主说的为什么华为不自己制造芯片，虽然有传言华为想成为三星和英特尔这样的IDM模式的公司，但是我个人不太赞同。下面说说我的想法。

第一点我要说的是华为没有芯片制造这方面的技术积累，走三星和英特尔三十多年前的走过的老路，收益不可期，但是风险确是可以预见，一旦失败，华为处境会变得非常不妙。

第二点就是资金问题，兴建一条先进的晶原厂，动辄就是上百亿的资金，华为全年得营收也才8000多亿的人民币，在半导体制造方面投入资金会不会影响其他业务的研发，要知道华为最拿手的是通信，能不能保证足够的资金来进行下一代通信技术的研发就是一个问题。

结语：我认为华为应该联合国内的芯片厂商联合开发一条去美国化的产业链，相对应的华为软件方面技术不错，可以考虑开发EDA工具设计芯片这样我们的半导体的水平就会整体上升，让华为单打独斗，时间太长，风险也大，如果有合作就可以大大缩短研发的时间，降低风险，何乐而不为呢？

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即便是到了今天，同时具有独立设计和制造芯片的也只有三星和因特尔，台积电算半个。说白了，只有对芯片有较大需求，且是主业的企业才会去发展设计和制造芯片的能力。比如三星和因特尔，三星有手机，电脑需要芯片，而因特尔主业就是芯片制造。

反观HW，前期他的主业并不是手机和电脑，而是通讯设备。只是近年来，手机和电脑也成为了HW的业务范畴。可见，三星和因特尔是必须要能够设计和制造芯片的，而HW就没有这个必要了。

高端芯片的制造难度相当的大

要知道从沙子到芯片要经过好多道工序，难度是相当的大。首先要将沙子脱氧提纯后制出二氧化硅，之后二氧化硅再经过电弧炉的提炼，盐酸的氯化，蒸馏，最后制出纯度高达99%的单晶硅 但这还不是最后需要的单晶硅，还要继续将单晶硅提纯到99.9999999......%。总之，单晶硅的纯度越高越好，那么带来的就是成本的提升。当单晶硅的纯度达到要求之后，用旋转拉伸的方法制作出一片一片的晶圆。

有了晶圆之后，就要涂上光刻胶进行光刻了，之后用刻蚀机除去暴露的部分，再下面就是硬离子注入机等设备进行下一步的工序。等到晶圆彻底完成后，进行测试，切割，封装，最后见到的就是具有强大功能的芯片。

而在芯片的制造过程中，有两个难点。第一:单晶硅的提纯技术，第二:先进的光刻机，这两者是缺一不可的。

单晶硅的提纯技术

单单从沙子到晶圆的这个过程中需要的生产线造价就高达数百亿美元，而这一切都是为了提纯单晶硅和制造大尺寸的晶圆。目前来看，晶圆的制造主要厂商主要有信越，胜高，环球晶圆，世创等等。也就是说，先进的晶圆制造技术基本上是被以上这几个公司掌握着。但是国内美光公司，已经生产出了纯度为99.99999999999%的450毫米的单晶硅，可以做出18寸的晶圆，该技术达到了世界先进水平。只是该技术才刚刚被研发成功，国内可以量产6寸的晶圆，8寸的自产率不到20%，12寸的就更少了。虽说，美光公司研发出了18寸定位晶圆，估计离商业化还有点距离。晶圆的制造也是一个代价高，难度大的行业。况且，现在的晶圆市场被国外与湾湾的六大晶圆厂商垄断了90%。想要分一杯羹，那难度可想而知。

芯片制造的难度

国内在蚀刻机，离子注入机上与国外没有差距，差距较大的就是光刻机了。上海微电子可以生产28纳米制程芯片的光刻机还没有交付，而ASML正在研发下一代的光刻机，差距还是挺大的。另外，光刻机的售价也高达1.2亿美元，再加上蚀刻机，离子注入机等等芯片制造的所有设备，那价格可不是一般的低啊。芯片的制造烧钱是一方面，另一方面就是设备和技术人才了。没有先进的EUV光刻机，又拿什么制造5纳米，3纳米制程工艺的芯片。没有高端人才，又该怎么突破制程工艺的限制。总而言之，芯片制造是要设备，人才，技术都必须满足的。

那么问题来了，制造芯片的投入巨大，如果没有巨大的市场，那肯定是亏损的。而现在的手机市场被三星，苹果，HW，RY，小米，OPPO，VIVO等占据，并不是HW一家独大。在芯片制造上有台积电和三星，即便是HW可以制造芯片，那难倒只供应给HW和RY两款手机吗？那不得配本啊！商业毕竟是商业，他不是国家项目可以不计成本的投入，还是要赚钱的。所以说，HW没有必要自己制造芯片，只不过到了今天被米国制裁的这么全面，是不曾想到。

很高兴可以回答这个问题，接下来我简单分享下自己的理解和想法，希望可以帮助到大家。

华为造自己造芯片不是有多难，而是太难了，华为自己能够完成麒麟芯片的设计就已经非常不容易了，尽管还使用的是ARM公开版架构。目前而言，华为自己造芯片主要受到以下两个方面限制

制程工艺的限制

目前台积电是世界上芯片代工领域最优秀的企业，三星也很厉害，但是相比台积电还是差点，其他企业没有一家可以与之匹敌的。国内的中芯国际这两年进步非常迅速，现在也只能量产14nm制程工艺的芯片，目前正在抓紧研发N+1制程工艺的芯片，距离台积电还有很大的差距，追赶上的话，乐观估计也得3-5年的时间。

台积电目前可以量产的最先进的制程工艺是5nm，预计华为麒麟的1020和苹果A15都是采用的此工艺。目前基本上每家芯片设计厂商都在抢着让台积电代工生产，华为由于受到美国的制裁限制，导致台积电已经无法再给华为正常代工生产。

光刻机的限制

光刻机是制造芯片无法避免的设备，基本上所有的芯片生产都要使用到光刻机。而目前世界上生产光刻机机最优秀的企业就是荷兰的ASML。荷兰的ASML是世界上唯一一家可以生产EVU光刻机的企业。中芯国际曾经从ASML购买的一台光刻机，由于欧美国家的技术管制，导致到现在也还没有正常交付，况且购买的这台光刻机还不是EVU版本的。国内最先进的光刻机生产企业是上海微电子，但是目前仅能生产90nm的光刻机，这样的性能显然是无法使用到现在的手机芯片生产中的。因此说无论是国外购买还是国内生产，短期内都是很难实现的。

综上所述，制程工艺和光刻机，这两个重要的技术和设备都是无法解决的问题，华为是没有办法自己造芯片的。

以上是我个人的理解和看法，如有不足之处，还请大家多多指教，喜欢的可以点赞关注下，谢谢！

因为摩尔定律的驱动，每前进一个节点，都会涉及协同的各专业工程技术的提升，投资已经以百亿美元计。

所以张忠谋创造的晶圆代工模式才会成功。技术密集资金密集人才密集，代工制造在全球将来只会剩下两到三家。数一数二定律。

华为已经介入制造。迫不得已。规模应该有限，走“虚拟IDM”模式。一条龙下来，提高一体化及自给自足能力。

华为早就想到了美国会断供芯片。

华为已经有了自造芯片的备胎。

华为要独辟蹊径自研自造光子芯片。

有消息说华为光子芯片技术已经有了突破。

我相信华为有实力量产自己自造的芯片。

芯片上下游产业有成千上万企业，技术复杂，专利纵横交错，寡头垄断，再加上美国找麻烦，后来者不易成功。