如果我國軍備芯片只有14nm，美國則是5nm，換到戰(zhàn)場上又是多大差距？
加入技術(shù)交流群
現(xiàn)在全球已經(jīng)打響科技之戰(zhàn)，每個(gè)國家都在力求讓自己做到足夠拔尖。美國商務(wù)部長就曾自曝家底說，美國制定兩套戰(zhàn)略應(yīng)對(duì)在芯片上來自中國的競爭：一個(gè)是進(jìn)攻戰(zhàn)略，一個(gè)是防御戰(zhàn)略，并且美國一直會(huì)堅(jiān)持這種做法。
如今美國對(duì)我們的芯片制裁有目共睹，有人就在擔(dān)憂：如果我國所有軍備芯片只有14nm，美國軍備芯片是5nm，那么在戰(zhàn)爭上的差距會(huì)會(huì)體現(xiàn)在哪里呢？軍備芯片和商用芯片有區(qū)別嗎？具備芯片的關(guān)鍵點(diǎn)會(huì)在于制程嗎？
一、現(xiàn)象：實(shí)際情況大概率是美國戰(zhàn)斗機(jī)用90nm芯片，我國卻用45nm
總有人拿導(dǎo)彈當(dāng)手機(jī)，笑出腹肌的說，如果中國所有的芯片都是牙膏（14nm），美國所有的芯片都是按摩店（5nm），那么被碾壓是必然的。
其實(shí)就目前的情況（截止2022年）而言，現(xiàn)實(shí)和他們想的相反，在很多軍工領(lǐng)域，我國現(xiàn)役軍備里的芯片反而比美帝要先進(jìn)，實(shí)際情況大概率是美國戰(zhàn)斗機(jī)用90nm芯片，我國用45nm。
當(dāng)前而言，中國的軍用芯片確實(shí)不是14nm，而很多甚至都是130nm。要知道，28nm的芯片在軍用上已經(jīng)非常不安全，更不用說5nm。你知道飛機(jī)系統(tǒng)升級(jí)為什么這么難嗎？
- 因?yàn)轱w機(jī)的系統(tǒng)有大量ASIC、FPGA、ASSP的專業(yè)芯片，而CPU（MPU）、GPU、DSP這種通用芯片非常少。
- ASIC、FPGA、ASSP這些芯片都是硬件編程的，也就是說芯片設(shè)計(jì)時(shí)它的邏輯就是固定，在電路板上進(jìn)行不同的排列組合就能完成不同的任務(wù)。
這種芯片就是專用芯片，專用芯片玩的就是專業(yè)高效，專職固定任務(wù)。這種芯片不復(fù)雜，對(duì)于一些工作環(huán)境非常差的芯片采用300nm也都是很常見的。軍用芯片又不運(yùn)行3A大作，搞14nm的做什么？- 還有，各國****的衛(wèi)星、航天飛機(jī)、空間站，往往采用的芯片都是落后好多代的。如果有科研任務(wù)，一般都是由宇航員自己帶一個(gè)laptop上去，因?yàn)轱w船or空間站機(jī)載的電腦太落后了，根本靠不住。
- 但是，飛機(jī)坦克導(dǎo)彈上空間有得是，根本不用追求芯片小型化，連普通民用車的車機(jī)芯片，幾十個(gè)納米都足夠用了。
1、不計(jì)成本。商品芯片最終的目標(biāo)是盈利，所以一定要考慮一個(gè)性價(jià)比問題。這個(gè)行業(yè)，就算技術(shù)資源和人才確實(shí)在幾個(gè)巨頭手中，也還沒到完全壟斷的地步，始終還有個(gè)價(jià)格競爭的。東西太貴了沒人愿意買，這話該淺顯易懂吧？- 但是軍用芯片呢，是各個(gè)國家各自獨(dú)立開發(fā)并且嚴(yán)格保密的，只要求做出的產(chǎn)品性能合格。國和國之間的芯片，沒有任何競爭關(guān)系，也不用考慮成本的問題。國防的事兒，誰也不會(huì)傻到為了省錢用次一級(jí)的產(chǎn)品替代。
- 可見，在工藝制程方面，不需要追求14nm，10nm，7nm。哪怕i-line和g-line的光刻機(jī)，只要能把芯片造出來，管用，就一樣好使。從這個(gè)角度，軍用芯片的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和制造，不需要ASML的EUV，甚至不需要immersion+DUV。
3、要考慮一些極端情況芯片是否能正常工作。什么是極端情況？極熱極冷，極端干燥潮濕，電磁輻射，高能粒子輻射等。正常的商用芯片基本上不需要考慮極端情況。你買一臺(tái)筆記本電腦，在南極冰窟窿旁邊上網(wǎng)，只能是極端個(gè)例，不需要對(duì)芯片的性能提出新的要求。可是戰(zhàn)爭，在任何環(huán)境下都有可能，可不比在辦公室吹著空調(diào)玩手機(jī)用電腦。遇到熱帶雨林，氣候太潮濕，芯片引腳短路怎么辦？導(dǎo)彈進(jìn)入平流層，大氣層保護(hù)弱化，受到宇宙高能粒子輻射，芯片罷工了怎么辦？這些因素都是要考慮到的。
- 所以，在引入一些更能適應(yīng)極端狀況的半導(dǎo)體材料，例如GaN，GaAs，SiC，來代替Si之外，往往還要設(shè)計(jì)冗余芯片系統(tǒng)。主控制芯片不管用了，立馬切換到備胎，來保證在戰(zhàn)爭狀態(tài)下，指令能夠被準(zhǔn)確的執(zhí)行。
三、本質(zhì)：要明確一點(diǎn)，制程并不是衡量芯片價(jià)值的唯一標(biāo)準(zhǔn)毋庸置疑，你要清楚先進(jìn)制程會(huì)帶來什么樣的收益：同樣的功耗，同樣的尺寸下可以獲得更好的性能；也可以說在保證同等性能的前提下，可以讓芯片的功耗更小，尺寸更小。
當(dāng)然，芯片一般分為民用級(jí)，工業(yè)級(jí)和軍用級(jí)，它們的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并不是某項(xiàng)功能指標(biāo)，比如頻率，速度，精度，分辨率，信噪比等等。而是其可靠性，比如正常工作的溫度范圍：民用級(jí)：0℃~70℃；工業(yè)級(jí)：-40℃~85℃；軍用級(jí)：-55℃~125℃；軍用級(jí)芯片的可靠性測試除了民用級(jí)，工業(yè)級(jí)也會(huì)有高低溫試驗(yàn),老化試驗(yàn)，ESD測試外，還會(huì)加入非常嚴(yán)格的抗沖擊，氣密性，抗干擾，如果是宇航級(jí)的還會(huì)增加如抗輻照。也就是說制程的提升，并不是以提升軍用芯片看重的這些可靠性方面為目的的，相反，隨著制程的提升，制造難度也幾何倍數(shù)遞增，可能還會(huì)使得可靠性降低，最重要的影響就是正常工作的高低溫范圍會(huì)進(jìn)一步壓縮。
- 從設(shè)計(jì)和制造難度上看，軍用芯片＞工業(yè)芯片（含車用芯片）＞民用芯片的，主要是質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)太高，導(dǎo)致一般的商用代工線很難滿足這一制造要求，這類工業(yè)，軍用芯片一般都是IDM廠完成設(shè)計(jì)——制造——封裝的全流程。
比如著名的工業(yè)芯片制造端非常強(qiáng)的德州儀器，ADI，安森美，美信,ST,英飛凌等等都是如此，所以成本其實(shí)很高，其價(jià)格排序也與此匹配，但因?yàn)槠浼夹g(shù)門檻高，定價(jià)權(quán)極高，毛利率非常的高。比如我們國家2018年進(jìn)口了3121億美元的芯片，根據(jù)專家魏少軍的以前的一些數(shù)據(jù)：國內(nèi)留存率超過50%，另一部分在整機(jī)里出口掉了，我們自己生產(chǎn)的在全球占比不足7%，扣掉后對(duì)外依賴度也非常高，其中品類上看絕大部分都是工業(yè)級(jí)以上的芯片。軍用芯片被西方所禁運(yùn)，所以我們走非官方渠道買的成本會(huì)更高。我的朋友以前也曾參與過國家核高基的一些芯片項(xiàng)目，其實(shí)我們?cè)谶@方面的水平其實(shí)沒想象的那么高。
對(duì)于軍用芯片應(yīng)用來說，先進(jìn)性的需求主要來自于航電，特別是海空軍航電的需求：航行保障，警戒，引導(dǎo)，火控，飛控，慣導(dǎo)等等，其中核心就是雷達(dá)系統(tǒng)，比如多任務(wù)移動(dòng)雷達(dá)，而這個(gè)領(lǐng)域的需求同樣是可靠性排第一，其次就是效率，包括功率密度等。總之，軍標(biāo)的芯片制程從來都不是首要考慮的問題，可靠性才是。你把導(dǎo)彈打到一定高度，宇宙射線把你處理器搞歇菜了，那不完蛋。所以只能犧牲制程和性能來滿足冗余和可靠性。因此，制程落后并不是災(zāi)難，65nm軍標(biāo)也用得好好的。最后的話：大家覺得美國宇航局用的芯片是多少nm的？
據(jù)我所知，NASA前兩年是65nm。你說NASA為什么不用14nm,而要用65nm？因?yàn)镹ASA的芯片真的貴，40nm的芯片一個(gè)wafer 2000美金，NASA為了保密只在一家公司做一半，然后換家公司做另一半，給8000美金一片。相當(dāng)于普通40nm wafer的8倍價(jià)錢。而這8倍價(jià)錢，很大一部分就是給可靠性買單的。
總之，軍用裝備最重要的是可靠性。導(dǎo)彈打偏1-2m甚至10m都不影響威力，但導(dǎo)彈飛到高空時(shí)芯片被凍/燒壞了就打水漂了。但是換到軍用背景就不一樣了。軍用背景可靠性一定是第一位。5nm芯片固然運(yùn)算能力強(qiáng)，但是可靠性一定好不過14nm，好不過40nm，甚至好不過130nm，事實(shí)勝于雄辯。- 來源：麻省理工科技評(píng)論APP
*博客內(nèi)容為網(wǎng)友個(gè)人發(fā)布，僅代表博主個(gè)人觀點(diǎn)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系工作人員刪除。
