这些年来，芯片产业高速发展，已经成为超过千亿市值的庞大产业。而国内的发展状况令人担忧，时常爆出被国外企业限制的消息，国内又没有很好的反制手段，很多材料与设备都要靠进口。
那么，芯片到底是什么，自主设计研发有什么困难？
芯片芯片是半导体元件产品的总称。芯片原理简单点说，就是通过半导体制作成二极管并串联成电路，用这些电路来进行运算，一块芯片上集成的电路越多，计算能力也就越强。
想要制造芯片就需要良好的半导体材料。现阶段，半导体材料的最优选是硅。因为硅不仅在自然界数量巨大，最重要的是其体内没有明显的自由电子，能导电，但效率不高，最适合来当半导体。
芯片的电路在传输过程中出现任何问题都可能导致巨大的错误。就像一辆高速行驶的汽车，路面上的任何一个小石块都可能造成车毁人亡的后果。
所以对硅的纯度要求达到了变态的程度。像电脑、手机的高端芯片，硅纯度要求99.999999999%。我们国家到了2018年才实现高纯度硅的量产，年产量也才有5000吨左右，可市场每年的需求至少达到了16万吨。大量高纯度硅依赖进口。
材料问题解决了，也只是把最基础的东西给弄明白了。下一步需要将提纯过的硅制成硅片，并在上面刻上各式各样的电路管道。这个问题，是目前制造芯片的难点。因为硅片实在太小了，总面积也就4、5厘米，而一块硅片上可能需要运行上亿个晶体管。
如此精密的结构，用什么设备作为前期设计？这个答案想必大家都清楚，它就是光刻机。光刻机工作前需要在硅片表面涂抹一层感光材料，这些感光材料非常特殊，在遇到光线后就会融化消失。
光刻机按照设计好的线路不断融化感光材料，此时硅片的表面就会露出来。紧接着利用刻蚀机对裸漏的硅片进行打造，并在其中掺入晶体管需要的物质。之后一直重复这个动作，直到将一块芯片所需的所有晶体管打造完毕。
普通晶体管
这个过程类似于现在的3D打印，只是复杂程度更高，对机器的精密度要求也更高。
中国芯片的困难想要制造芯片，光刻机就必不可少。我国的光刻机曾经也处于世界领先水平。1964年，中国科学院就研制出了65型接触式光刻机。而现如今的光刻机唯一巨头ASML在当时还没有成立。
光刻机
由于我国当时只有光刻机技术，与芯片相关的其他技术并不具备。并且此时外国不同意识形态国家对我们实行技术封锁，任何高精尖的科技都是限制中国获取。在这些条件制约下，芯片的研究发展也就缓慢下来了。
并且，自主研制需要花费大量的人力、财力，远不如直接进口来得实际。在这样的背景下，我国的芯片直到21世纪初都是依靠进口来满足内需。
我们造出了属于自己的芯片还必须要面对一个问题，市场的竞争会让前期投入的大量资金化为泡影。
由于技术的不足，我们在制造国产芯片时，芯片的面积往往会过大。而芯片面积越大，其内部包含的杂质也就越多，故障率也就越高。相同的价格，人们更倾向于物美价廉的物质。
并且，由于其体积大，内部晶体管的线路就会变长，信息的传递需要更多的时间，计算的效率会降低。在性能上比小芯片差了一截。有时候血压的飙升就在一瞬间，你着急地等待运算结果，他一直在转圈，卡在了99%。
最重要的一点，你的材料价格远超同时期成熟的芯片。你的芯片28纳米，别人的14纳米，甚至是7纳米。以一块84纳米的硅片为例，你只能生产3片，别人能生产6片，甚至是12片，这样怎么和别人竞争。
芯片自主化，势在必行这几年，芯片危机频繁发生。让我们意识到，任何科技，如果对社会发展具有重要作用，而这项科技我们没有掌握，就会受制于人。研究发展即使再困难，也要克服，本土芯片，势在必行。
国家也在加速芯片产业的赛道布局，像中芯国际、长电科技、上海微电子、华为等企业都具有一定的自主研发能力，在国内能与外来品牌相竞争。其中国产的90纳米光刻机早已量产投入使用，下一步的目标是国产28纳米光刻机。
虽然和世界先进水平还有差距，但追赶总是有个过程，一口气也吃不下一个胖子。
蚀刻机
中国在蚀刻机的研究上有了突破性的进展。2019年，中微半导体就向中芯国际交付了5纳米级别的芯片蚀刻机，在蚀刻机方面，我们处于全球一流水平。芯片的最后一步“封装”我们也取得了一些成就，打破了国外长期垄断的局面。
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