配合力的常用方法

测定亲本配合力常用的方法有：

①自交系天然授粉后代试验；

②自交系与同一品种群体顶交后代试验；

③多系天然互交后代试验；

④双列杂交或两组亲本杂交试验。第4种方法不仅可测定gca效应,而且可测定sca效应。所谓双列杂交是p个

亲本间可能组合的交配设计,最常用的是不包括亲本本身及反交组合的一种。两组亲本p×q杂交，也称NCⅡ交配设计。每一自交系与其他一系列自交系所获的单交种组成这一自交系的半同胞家系，家系间的差异反映了自交系间的 gca效应。一个特定组合的效应扣除双亲配子 gca效应后的剩余值即离差，就是该组合两亲本间的特殊配合力效应。每一组合的表型值为yij=μ+gi+gi+sij+eij。式中μ为总体平均数,gi为亲本i的gca效应，gj为亲本j的gca效应，sij为亲本i与j间的sca。上式的限制条件是。

　亲本间 gca差异的遗传基础为基因的加性效应及部分加性×加性的互作效应； sca差异的遗传基础为显性效应、与显性有关的互作效应以及部分加性×加性的互作效应。在杂种后期世代所体现的 gca差异，其遗传基础与早代相同，而 sca差异则因显性及其有关的互作成分逐代降低，而主要为部分加性×加性互作效应。

这是一篇关于半导体行业发展的长篇介绍，文中有些表达上对行业人士来说可能会存在些许不严谨，欢迎交流。

首先要解释两个概念： 芯片设计与芯片代工

它们是有区别的，在这里举个例子：高通、三星、华为都可以设计芯片。这其中，三星是可以自己生产芯片的，而高通和华为，是需要找代工的。

三星和台积电，是两家最广为人知的芯片代工厂。

比如美国高通的芯片，是自己设计的。但它并不生产芯片，比如高通的高端芯片，是交给三星来代工的，华为设计的高端芯片则是交给台积电来代工。

为什么大陆目前生产不了高端芯片？

论芯片设计，我们已经不弱了，华为的麒麟芯片就是自己研发的，在高端芯片上已经算是很强了。

但麒麟芯片的代工却没有找大陆厂商。

因为即使是大陆目前第一的中芯国际，现在也没有能力生产麒麟970芯片。

华为麒麟970芯片，工艺制程是10nm。

关于工艺制程后面会有详细介绍，就是数字越小，说明制程越先进。我们手机里的芯片，制程工艺好不好，决定了芯片的性能。

7nm的芯片，必然比10nm的强，10nm的又强于14nm工艺的。

在2017年，三星和台积电，都掌握了最先进的10nm工艺。所以现在10nm 的生产工艺，是垄断在英特尔、三星和台积电手里的。

而大陆最先进的中芯国际，只能生产最高规格28nm工艺的。

为什么大陆的生产工艺落后？

主要是光刻机： 因为芯片的生产，关键是要光刻机。 说到光刻机这个行业，就不得不提荷兰 的ASML Holding N.V

简单说一下光刻机：

其实早期的光刻机的原理像幻灯机一样简单，就是把光通过带电路图的掩膜 (Mask，后来也叫光罩) 投影到涂有光敏胶的晶圆上（关于晶圆，下面芯片设计中会有详细介绍）。早期 60 年代的光刻，掩膜版是 1:1 尺寸紧贴在晶圆片上，而那时晶圆也只有 1 英寸大小。

因此，光刻那时并不是高 科技 ，半导体公司通常自己设计工装和工具，比如英特尔开始是买 16 毫米摄像机镜头拆了用。只有 GCA, K&S 和 Kasper 等很少几家公司有做过一点点相关设备。

60 年代末，日本的尼康和佳能开始进入这个领域，毕竟当时的光刻不比照相机复杂。

1978 年，GCA 推出真正现代意义的自动化步进式光刻机 (Stepper)，分辨率比投影式高 5 倍达到 1 微米。

但此时的光刻机行业依旧是个小市场，一年卖几十台的就算大厂了。因为半导体厂商就那么多，一台机器又能用好多年。这导致你的机器落后一点，就没人愿意买了。技术领先是夺取市场的关键，赢家通吃。

80 年代一开始，GCA 的 Stepper 还稍微领先，但很快尼康发售了自己首台商用 Stepper NSR-1010G，拥有更先进的光学系统极大提高了产能。两家开始一起挤压了其它厂商的份额。

到了 1984 年，在光刻行业，尼康和 GCA 平起平坐，各享三成市占率。Ultratech 占约一成，Eaton、P&E、佳能、日立等剩下几家瓜分剩下的三成。

但转折也发生在这一年，这一年飞利浦在实验室里研发出 stepper 的原型，但是不够成熟。因为光刻市场太小，飞利浦也不能确认它是否有商业价值，去美国和 P&E、GCA、Cobilt、IBM 等谈了一圈也没人愿意合作。

很巧合有家荷兰小公司叫 ASM International 的老板 Arthur Del Prado 听说了有这么回事，主动要求合作。但这家代理出身的公司只有半导体一些经验，对光刻其实不太懂，等于算半个天使投资加半个分销商。飞利浦犹豫了一年时间，最后勉强同意了设立 50:50 的合资公司。1984 年 4 月 1 日 ASML 成立的时候，只有 31 名员工，在飞利浦大厦外面的木板简易房里工作。

ASML 最早成立时的简易平房，后面的玻璃大厦是飞利浦。Credit: ASML

ASML 在 1985 年和蔡司 (Zeiss) 合作改进光学系统，终于在 1986 年推出非常棒的第二代产品 PAS-2500，并第一次卖到美国给当时的创业公司 Cypress，今天的 Nor Flash 巨头。

但接下来的一年，1986 年半导体市场大滑坡，导致美国一帮光刻机厂商都碰到严重的财务问题。ASML 规模还小，所以损失不大，还可以按既有计划开发新产品。但，GCA 和 P&E 这些老牌厂商就顶不住了，它们的新产品开发都停滞了下来。

1988 年 GCA 资金严重匮乏被 General Signal 收购，又过了几年 GCA 找不到买主而破产。1990 年，P&E 光刻部也支撑不下去被卖给 SVG。

1980 年还占据大半壁江山的美国三雄，到 80 年代末地位完全被日本双雄取代。这时 ASML 大约有 10% 的市场占有率。

忽略掉美国被边缘化的 SVG 等公司，90 年代后，一直是 ASML 和尼康的竞争，而佳能在旁边看热闹。

在后来 ASML 推出浸入式 193nm 产品，紧接着尼康也宣布自己的 157nm 产品以及 EPL 产品样机完成。然而，浸入式属于小改进大效果，产品成熟度非常高，而尼康似乎是在做实验，因此几乎没有人去订尼康的新品。

这导致后面尼康的大溃败。尼康在 2000 年还是老大，但到了 2009 年 ASML 已经市占率近 7 成遥遥领先。尼康新产品的不成熟，也间接关联了大量使用其设备的日本半导体厂商的集体衰败。

至于佳能，当它们看到尼康和 ASML 在高端光刻打得如此厉害就直接撤了。直接开发低端光刻市场，直到现在它们还在卖 350nm 和 248nm 的产品，给液晶面板以及模拟器件厂商供货。

再回来，英特尔、三星和台积电之所以能生产 10nm 工艺的芯片，首先是它们能从 ASML 进口到高端的光刻机，用于生产 10nm 芯片。

而大陆没有高端的光刻机，用中低端的光刻机又缺乏技术，所以暂时只能生产工艺相对落后的芯片。

下面我们谈一谈芯片的设计，在谈论设计之前，我们需要知道 CPU、GPU、微架构和指令集 等概念。

CPU的含义，亦即中央处理器，是负责计算机主要运算任务的组件。功能就像人的大脑。可能大家听过CPU有 x86、ARM 这样的分类，前者主要用于PC而后者主要用于手机平板等设备。

CPU执行在计算任务时都需要遵从一定的规范，程序在被执行前都需要先翻译为CPU可以理解的语言。这种语言被称为 指令集 （ISA，Instruction Set Architecture）。程序被按照某种指令集的规范翻译为CPU可识别的底层代码的过程叫做编译（compile）。像x86、ARM v8、MIPS等都是指令集的代号。同时指令集可以被扩展。厂商开发兼容某种指令集的CPU需要指令集专利持有者授权，典型例子如Intel授权AMD，使后者可以开发兼容x86指令集的CPU。

CPU的基本组成单元即为核心（core）核心的实现方式被称为 微架构 （microarchitecture）和指令集类似，像Haswell、Cortex-A15等都是微架构的代号。微架构的设计影响核心（core）可以达到的最高频率、核心在一定频率下能执行的运算量、一定工艺水平下核心的能耗水平等等。

但值得注意的是： 微架构与指令集 是两个不同的概念：指令集是CPU选择的语言，而微架构是具体的实现。

以兼容ARM指令集的芯片为例：ARM公司将自己研发的指令集叫做ARM指令集，同时它还研发具体的微架构，例如Cortex系列并对外授权。

但是，一款CPU使用了ARM指令集并不等于它就使用了ARM研发的微架构。像高通、苹果等厂商都自行开发了兼容ARM指令集的微架构，同时还有许多厂商使用ARM开发的微架构来制造CPU，比如华为的麒麟芯片。通常，业界认为 只有具备独立的微架构研发能力的企业才算具备了CPU研发能力 ，而是否使用自行研发的指令集无关紧要。微架构的研发也是IT产业技术含量最高的领域之一。

以麒麟980为例，最主要的部分就是 CPU 和 GPU 。其中 Cortex-A76 和 Mali-G76 都是华为找ARM买的微架构授权，华为可以自研微架构吗？肯定是可以的，但要想达到苹果那样应用在手机系统上还有很长一段路要走，最起码现在看来是这样，除了自身研发会遇到各种问题外，因为芯片的开发和软件开发一样，需要EDA工具，使用ARM的微构架，它们会提供很多工具，这些东西也挺核心的，所以一旦另起炉灶就需要考虑各个方面的问题。

弄清楚了这些，就可以开始设计芯片了，但这一步也是非常复杂繁琐的。

芯片制造的过程就像盖房子一样，先有 晶圆 作为地基，然后再层层往上叠，经过一系列制造流程后，就可产出必要的 IC 芯片了。

那什么是晶圆呢？

晶圆（wafer）， 是制造各种制式芯片的基础。我们可以将芯片制造看作盖房子，而晶圆就是一个平稳的地基。在固体材料中，有一种特殊的晶体结构──单晶（Monocrystalline）。它的特性就是原子一个接着一个紧密的排列，可以形成一个平整的原子表层。因此，我们采用单晶做成晶圆。但是，该如何产生这样的材料呢，主要有二个步骤，分别为 纯化以及拉晶 ，之后便能完成这样的材料。

纯化分成两个阶段，第一步是冶金级纯化，此一过程主要是加入碳，以氧化还原的方式，将氧化硅转换成 98% 以上纯度的硅。但是，98% 对于芯片制造来说依旧不够，仍需要进一步提升。因此，将再进一步采用 西门子制程（Siemens process） 作纯化，将获得半导体制程所需的高纯度多晶硅。

接着，就是 拉晶 。

首先，将前面所获得的高纯度多晶硅融化，形成液态的硅。然后，以单晶的 硅种（seed） 和液体表面接触，一边旋转一边缓慢的向上拉起。至于为何需要单晶的硅种，是因为硅原子排列就和人排队一样，会需要排头让后来的人该如何正确的排列，硅种便是重要的排头，让后来的原子知道该如何排队。最后，待离开液面的硅原子凝固后，排列整齐的单晶硅柱便完成了。

但一整条的硅柱并无法做成芯片制造的基板，为了产生一片一片的硅晶圆，接着需要以钻石刀将硅晶柱横向切成圆片，圆片再经由抛光便可形成芯片制造所需的硅晶圆。

至于8寸、12寸晶圆又代表什么东西呢？很明显就是指表面经过处理并切成薄圆片后的直径。尺寸愈大，拉晶对速度与温度的要求就更高，制作难度就越高。

经过这么多步骤，芯片基板的制造总算完成了，下一步便是芯片制造了。该如何制作芯片呢？

IC芯片，全名集成电路（Integrated Circuit），由它的命名可知它是将设计好的电路，以堆叠的方式组合起来。

从上图我们可以看出，底部蓝色的部分就是晶圆，而红色以及土黄色的部分，则是于 IC 制作时要设计的地方，就像盖房子要设计怎样的样式。

然后我们看 红色的部分 ，在 IC 电路中，它是整颗 IC 中最重要的部分，将由多种逻辑闸组合在一起，完成功能齐全的 IC 芯片，因此也可以看作是 根基上的根基 。

而 黄色的部分 ，不会有太复杂的构造，它的主要作用是将红色部分的 逻辑闸相连在一起 。之所以需要这么多层，是因为有太多线路要连结在一起，在单层无法容纳所有的线路下，就要多叠几层来达成这个目标了。在这之中，不同层的线路会上下相连以满足接线的需求。

然后开始制作这些部分：

制作 IC 时，可以简单分成4 种步骤。虽然实际制造时，制造的步骤会有差异，使用的材料也有所不同，但是大体上皆采用类似的原理。

完成这些步骤之后，最后便在一整片晶圆上完成很多 IC 芯片，接下来只要将完成的方形 IC 芯片剪下，便可送到封装厂做封装。

封装：

经过漫长的流程，终于获得一颗 IC 芯片了。然而一颗芯片相当小且薄，如果不在外施加保护，会被轻易的刮伤损坏。此外，因为芯片的尺寸微小，如果不用一个较大尺寸的外壳，不容易安置在电路板上，所以才需要最后的封装。

封装的方式有很多种，常见的有双排直立式封装（Dual Inline Package；DIP），球格阵列（Ball Grid Array，BGA）封装，SoC（System On Chip）封装以及 SiP（System In Packet）封装。

完成封装后，然后还需要进入测试阶段 ，在这个阶段是为了确认封装完的 IC 是否能正常的运作，检测没问题后便可出货给组装厂，做成我们所见的电子产品。

至此，完成整个制作流程。

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