图:C919来日诰日交付 摄:Lazy_Clutch
我国现在还不会生产像LEAP那样可靠的涡扇发动机,也不会制造像intel i7那样的电脑CPU芯片。有人问这两个东西为啥这么难?是不是芯片比航空发动机更难呢?——本日来说说。
芯片实在便是集成电路,我国并非不会制造,只不过不会制造高端芯片。集成电路是利用电子元件的“点打仗”事情性子,用MOS管仿照二极管三极管这些依赖“PN结”的器件,将它们无穷地缩小,终极将十几亿只集成起来。以是它的难处,在于“精度”。

图:十几亿只元件在里头 网络图片
普通地说,可以将“精度”理解为集成电路内部两颗电线之间的间隔。Intel说它明年要量产3纳米的芯片,即是说要在1毫米间隔上摆33.33万条电线——它难,就难在这里!
并非所有的元件都适宜缩小,例如电解电容就弗成。也不是所有的集成电路都必须做得很小,例如燃气灶利用的掌握电路,你做那么风雅有个蛋用?但手机越来越盛行,它里面的空间小得可怜,以是这些产品利用的各种集成电路仍旧在追求小体积,也便是“精度”。
图:手机集成度很高 网络图片
芯片的精度越高,就越省电,越随意马虎实现高性能;集成度越高,外围电路就越大略。电脑利用的CPU芯片最早没有二级缓存也没有浮点运算功能,然而后来不仅把北桥南桥缓存显卡什么的统统加了进去,还搞了“四核八核”。以是现在的条记本电脑,切实其实只剩下屏幕和键盘了。
芯片搞到现在这种繁芜的地步,用人脑已经无法设计了。它的设计过程早已实现“编程化”。也便是在电脑上写程序,然后交给光刻机去实现(曝光在硅片上)。以是芯片的设计和生产是分开的,敲键盘就可以设计;但要想造出来,必得有高精度的“光刻机”。海内许多媒体把设计与生产混为一谈,是非常不专业的——这也正是华为被搞惨的缘故原由,它只会设计,没有生产能力。
图:AMSL光刻机 网络图片
环球生产尖端光刻机的工厂大致有三家,分别是荷兰的ASML,日本的尼康和佳能。尼康现在标称精度是28纳米,佳能是90纳米,而ASML可以达到7纳米,以是ASML霸占了环球六成以上的市场份额。毕竟7纳米可以向下兼容,反过来弗成。
有人说我国的上海微电子可以生产14纳米光刻机,但是没见到过产品。比较可靠的说法是它与佳能一样能达到90纳米,这已经是很了不起的造诣。洗衣机电冰箱燃气灶这些家用电器上利用的掌握芯片,可以利用国产光刻机生产。芯片种类多的很,从稳压滤波存储数模转换到微处理器,并非每种都必须做得那么小。
图:一种电冰箱的主控板 网络图片
在高精度芯片方面,我国现有“长鑫内存”。它生产的内存颗粒听说达到了19纳米,但光刻机是哪家的并不清楚。但总之有了高精度的光刻机,芯片生产就可以上台阶。芯片生产出来之后被封装在坚硬的塑料外壳里头,一旦测试合格,质量基本上都比较有担保。只要不烧不撞不泡水也不加高压,它很少会破坏。
图:长鑫内存从美国RAMBUS处得到多项专利容许 网络图片
但航空发动机弗成。飞机没有不上天的,因此航空发动机首先必须防水,还得考虑小冰雹或者小石子的危害。一万米高空温度会低于摄氏零下40度,点火的时候核心位置又有上千度的高温。就算不点火,夏天的机坪温度也可能超过60度。以是航空发动机的材料,必须又耐低温又耐高温,又抗涨又抗缩,而且最关键的——还要能经得起以上这些条件反复的折磨。
图:航空发动机必须可靠耐用 网络图片
与芯片一样,我国实在也并非不会生产航空发动机。航空发动机分为三种,小型飞机用活塞式,中型飞机用涡桨,大型飞机用涡扇。从当前的来看,这三种我首都会制造。例如连西方国家都喜好的初教六,它利用活塞六发动机;运七飞机利用涡桨六发动机;就连运20也传出过试用“涡扇20”发动机的图片。
但是如果用芯片比较的话,这些产品可能只属于“9000纳米”的级别。要让它们变得高效,变得可靠,变得利用2万小时也不必大修——即是说变成至少90纳米,那还是有相称大难度的。而且这不是买来光刻机就能实现,必须有材料科学的根本,必须有高人一等的企业管理水平。
图:先把活塞发动机做精做细 网络图片
以是我国民间现在的轻型飞机,还是利用入口的Rotax活塞发动机。运-12利用加拿大普惠的PT-6A,新舟60利用加拿大的普惠PW127J;ARJ21-700和C919分别利用美国的CF34和赛峰集团的LEAP-1C——全部都是入口发动机。
啰啰嗦嗦说了这么多,你以为高端芯片和质量可靠的航空发动机,究竟哪一个更难造呢?
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