整合国内顶尖制程,华为能否制备出3nm麒麟芯片,解析国产芯现状

整合国内顶尖制程,华为能否制备出3nm麒麟芯片,解析国产芯现状,第1张

华为作为国内智能手机行业的技术天花板和全球5G通讯龙头,其在海内外市场的广泛影响力招来了国外厂商的妒忌。为了限制我国半导体行业的发展,以美国为首的半导体垄断联盟开始打压国产半导体厂商。

华为终归是华为,在美国垄断联盟的高强度打压下,华为依旧在2021年4月22日完成麒麟芯片的商标注册。彼时,有关华为3纳米麒麟芯片正在设计的消息传播开来。不知大伙是否想过这样一个问题,倘若不计成本,华为能否制备出3纳米麒麟芯片呢?

我是柏柏说 科技 ,资深半导体 科技 爱好者。本期为大家带来的是:国内芯片代工制程的发展现状、若整合国内顶尖制程技术,华为3纳米麒麟芯片能否实现量产的分析。

芯片制程可分三大环节:逻辑芯片设计、芯片代工制造、芯片封装测试。为了便于大家理解,这里为大家逐个环节解析。首先是逻辑芯片设计,逻辑芯片设计需要经过很多环节,其中最重要的技术便是指令集架构。

在这里穿插一点,由于华为拥有ArmV8架构的永久使用权,在此推测麒麟9010有很大概率是基于ArmV8架构打造的。但Arm公司于2021年推出了新一代ArmV9架构,但因美国技术限制的影响,华为无法使用Arm公司最新推出的ArmV9架构。苹果A15以及骁龙895使用的是ArmV9架构。

回到国内,架构方面,我们拥有龙芯中科推出的具有自主知识产权的loong Arch架构,由于可以编译Linux *** 作系统,loong Arch架构可以用在手机芯片的设计当中。这给未来Loong Arch的推广以及国产指令集架构完成国产替代化埋下伏笔。

有关半导体芯片的封装测试,与我们在芯片代工领域被光刻机“卡脖子”的处境不同,我国在芯片封装测试环节中的技术比较可观。虽说与国外依旧存在一些距离,但可以满足半导体芯片封装技术的绝大部分要求。例如国内市占率第一,全球市占率13%的长电 科技 。

简单介绍完逻辑芯片设计与芯片封装测试,下面便是决定我国能否实现芯片自主化生产目标的关键因素“芯片代工环节”。芯片代工可分为晶圆制造、关键尺寸量测、晶圆曝光、刻蚀、清洗等环节。而在晶圆制造、刻蚀机、清洗、关键尺寸量测设备上,目前我国基本上能够实现自给自足的目标,最重要的便是光刻机。

换句话说,光刻机是制约我国半导体行业发展的关键因素。光刻机分为三大核心技术:双工件台、光刻光源、光刻镜头。双工件台我们有北京华卓精科,值得一提的是,华卓精科是继ASML之后,全球第二家掌握双工件台技术的中国厂商。上海微电子的28纳米浸入式光刻机,使用的双工件台系统便是华卓精科的。

光刻光源方面,清华大学破冰“稳态微聚束”光源,缩短了光源波长,助推我国未来半导体芯片制程的发展。长春光机所、上海光机所、哈工大团队着手EUV光源,成功破冰国外技术壁垒,推出了与ASML EUV光刻机同等效力的极紫外光源。

至于难度最高的光学镜头,中科院承接的超高能辐射光源、中科科仪旗下的中科科美推出的 直线式劳埃透镜镀膜装置及纳米聚焦镜镀膜装置,为光镜头提供了一定的技术支持。但这只是解决了光学镜头的其中一个环节,有关镜头的镜面打磨和材料等问题,还没有得到解决。换句话说,镜头已经是国产半导体需要着重攻坚的项目。目前我们只是实现了光镜技术从零到一的突破。

倘若排除成本,华为的3纳米麒麟芯片可以通过什么方式实现生产呢?

激光雕刻与采用石墨烯、硫化铂材料的浸入式生产。我国对激光技术的应用可谓炉火纯青,曾经卡住美国半导体发展十五年的福晶 科技 旗下的KBBF晶体便是一个很好的例子。采用激光雕刻,可以满足3纳米及3纳米以下的芯片生产。但该类方式的生产效率很慢,时间成本、人力成本以及设备后续的维修费也很高。

其次是石墨烯晶圆与硫化铂材料制程的半导体芯片,由于其内置规格的优越性与极高的热传导性、导电性。同等制程下制成的石墨烯芯片、硫化铂芯片其性能是传统硅基芯片的5~10倍。倘若不计较后续材料、技术推进所需的设备、人才培养费,石墨烯与硫化铂材料可以满足华为3纳米芯片的生产。

目前我们在芯片代工领域中实现了许多从无到有的突破,芯片制造已经来到了28纳米的制程节点。有关14纳米制程,中国电子信息产业发展研究院电子信息研究所所长温晓君在接受采访时表示:我国将在2022年完成14纳米项目的攻坚,实现14纳米制程设备的交付。祝愿国产半导体厂商愈发强大,在半导体领域中早日掌握自主权。

对于我国的半导体行业发展现状,大伙有什么想说的呢?对于国产半导体行业的发展,你有什么好的意见或是建议呢?欢迎在下方留言、评论。我是柏柏说 科技 ,资深半导体 科技 爱好者。关注我,带你了解更多资讯,学习更多知识。

华为机芯片的生产主要分为两个部分。一个是自家生产,一个是工厂代加工。代加工的厂子一般有台积电、格罗方德、联电三大半导体生产商。

近几年来,华为麒麟处理器越来越常见于华为手机,基本上现在的华为手机都用的是麒麟处理器!

那么,麒麟处理器和骁龙,联发科处理器相比有什么优缺点呢?

1、 麒麟处理器

去年底其发布的麒麟960代表着它在C P U、GPU、基带技术上达到一个新的高度,这款芯片的CPU和GPU性能与手机芯片老大高通当时的高端芯片骁龙821相当,这也是国产手机芯片首次在G PU性能上追上高通,这有利于华为发展其V R产品,基带支持L T ECat12/Cat13技术,值得注意的是它已可以支持全网通。

华为海思的芯片目前只是供应给自家的华为手机采用,由于其拥有自家的高端芯片,因此可以按照自己的规划更新手机产品线,逐渐在国产手机品牌中突围而出,而华为手机多年来也坚持在自家的高端手机上只采用华为海思的芯片,互相支持下获得了今天的成绩。凭借着华为手机的支持,据安兔兔的数据,华为海思占有手机芯片5.73%的市场份额,据ICInsights的数据,就营收来看华为海思位居全球前20名芯片企业第19名。

2、 联发科处理器

中国台湾的联发科是全球第二大手机芯片企业,其处理器性能与华为海思相当,主要的优势在于多核研发,其首先开发出十核处理器,也是全球芯片企业中首先研发出三丛集架构的。不过它在基带技术研发方面要落后于华为海思和高通,让人意外的是去年在研发支持LT E C at7技术的基带上落后于展讯,直到近期的helioX 30上市才结束了缺乏支持L T ECat7以上技术芯片的尴尬。

3、 骁龙处理器

高通是全球的手机芯片霸主,凭借着领先的技术优势因此一直都是三星和国产手机品牌旗舰手机首选的芯片供应商,小米早年得以迅速崛起就是因为高通优先供应其高端芯片而赢得了“性能发烧”的美誉。高通另一个杀手锏是它拥有的专利优势,由于其拥有CDM A技术的垄断性专利,因此所有采用3G技术的芯片企业和手机企业都要获得它的授权,借助这种专利优势和其芯片技术优势霸主地位稳固,安兔兔的数据显示,2016年其占有全球手机新市场的份额高达57.41%,不过这种专利优势在4G标准上有所削弱。

据说麒麟970将要问世,性能堪比骁龙835。期待国产芯能够强大起来!不再受别人的压制!

华为手机除了与其它品牌一样有采用第三方厂商的芯片机型外,很大一部分搭载的都是华为自研的麒麟系列芯片,而该系列芯片基本都由台湾的台积电来代工生产。

华为的倔强,海思麒麟芯片

作为国内领先的民营 科技 企业,华为坚持以技术立业,并凭借多年来在通信领域的深耕享誉全球。

除了强大的通信技术实力,华为内部很早便开始布局芯片的自主研发。在前身为华为集成电路设计中心的基础上,2004年华为成立海思半导体有限公司,总部位于深圳,并在北京、上海、美国硅谷和瑞典设有设计分部。

海思半导体是一家专注于芯片设计研发的公司,其产品覆盖无线网络、数字媒体、固定网络等领域芯片,而让普通用户所熟知的则是搭载在华为手机中的麒麟系列SOC芯片了。

和很多产品的研发过程一样,海思在麒麟芯片上的研发也并非一帆风顺。海思同样经历了早期K3系列芯片的高发热、低性能而被痛骂的窘境,卧薪尝胆之后才凭改名后的麒麟910、920等芯片崭露头角,最终凭借全球首款内置AI单元的麒麟970开始爆发,如今最新的麒麟9000系列芯片已是世界最先进、最强悍的旗舰产品之一。

华为的无奈,麒麟被断供

近年来,国内 科技 企业频繁被美国无端打压,华为也未能幸免。2020年,华为曾一度超越三星登顶全球智能手机出货量第一的巅峰,这其中海思半导体自研的麒麟芯片自然功不可没。

然而随着形势不断变化,美国最终限制了世界各地企业利用获得的美国技术来为华为生产产品,这其中影响最大的便是海思半导体。

基于全球贸易自由化的市场环境,华为在海思布局芯片领域时采用了行业内通用的做法,那便是自己设计芯片,但交由第三方工厂代工生产。

芯片的生产制造需要如光刻机等精密的设备以及大量的研发投入,行业内如高通、苹果等公司也都采用的是设计+代工的模式,华为在进入芯片研发和制造领域时当然也跟随了行业的主流,只是谁也没料到,这种行业通行的模式在日后却成为了华为被掣肘的短板。

随着芯片制造工艺的不断进步,智能手机SOC芯片已升级到了5nm制程工艺水平,在全球能达到这种水平工艺的芯片制造企业并不多,台湾台积电公司便是其中之一,华为麒麟系列芯片便是找台积电来代工生产。

麒麟的尴尬,无备用代工厂可用

美国的打压,使得台积电无法再继续为华为海思代工生产芯片,有一段时间,部分用户发现华为发布的某款机型上采用的麒麟710F芯片则是由中国国内一家企业所代工生产,而将希望寄托在这家企业上。

这家企业便是国内的芯片制造企业,中芯国际。但是中芯国际现阶段还停留在14nm制造工艺水平上,与业内最先进的5nm主流水平存在着较大的代际差距,当然也就无法承担麒麟9000系列芯片的生产制造。

突然的断供,令麒麟芯片在全球一时间找不到合适的代工厂来生产制造,也让好不容易超越三星的华为只能眼睁睁看着市场份额下跌,并最终忍痛将子品牌荣耀进行了完全的剥离出售。

小结

华为在手机行业的成功令国人振奋,其推出的Mate系列和P系列机型成功站稳高端市场也为友商树立了标杆,更令其他品牌看到了希望;华为麒麟的5G领先技术被无端制裁断供更令国人愤恨,却也醒悟了国人, 战火不一定会有硝烟,足够强大才是最好的防御 。加油,华为!

华为设计,台积电代加工

华为处理器是贴牌的,并非自己生产。处理器需要多年的技术积累才能有所收货,华为处理器的获取方式与小米一样。华为海军在用谎言煽动低智商愤青的时候,总是刻意回避小米也明白华为玩的把戏的现实。华为的所谓处理器,一旦对外关系不好,随时会被停止供货的。另外,华为吹嘘的石墨烯电池,也是谎言。华为这个企业的大企业病非常严重的。

华为自主研发,公版架构

华为旗下海思产品。

不算!

什么叫自主技术的国产芯片?这种芯片要达到自主可控这个标准!

西方国家的巴统/瓦森纳协议,可以瞬间把华为的麒麟处理器掐死,因为无论是arm还是高通,无论是三星还是台积电,都是要执行协议的!

华为的麒麟处理器离开了这些,就根本没办法研制和生产!

所以,像龙芯这样自主可控的,才能真正的称之为国产芯片!

目前,中芯国际的14nm工艺已经试产,其中包括了上海新升的硅棒,重庆超硅的圆晶,宁波江丰的金属靶材,北京科华的光刻胶,安集微电子的研磨液,中船重工718所的特种气体,成都路维光电的光掩模版,中微芯的蚀刻机等!

也就是说,除了光刻机外,我国已经在芯片制造的大部分领域追上了世界先进水平!虽然光刻机仍然是进口的,但是总体的国产化程度已经大大的提高了!

据说小米的澎湃s2芯片将首发中芯国际14nm工艺!希望华为的麒麟处理器也能用上中芯国际14nm工艺,而不是去追求台积电的7nm工艺!

顺便一提,台积电所在的新竹市是台独大本营,民进党的主要支持者!

华为的麒麟芯片算是自有技术的国产芯片吗?个人认为这应该算是华为自有技术的国产芯片。当然如果一定要按照所有的东西都要出自自己的手造成的产品才能叫做国产的话,估计还得要等几十年才会有,而且能不能搞出来还不一定,即使研发出来能不能被人用也还不一定。如果真那样做,估计黄花菜度凉了,市场已经被瓜分殆尽。

华为麒麟芯片虽然其核心架构来自于ARM的授权,但一颗芯片并不只有CPU,包括GPU、基带、DSP、ISP,加上NPU,可以说已经核心架构上修改了跟多而且还附加上了更多的东西,组成了现在麒麟的SOC成为了一个“系统”工程。即使在这个被授权得来的ARM公版架构下,对其整体架构进行调整,依然搞了这么多年才终有麒麟970、980这样较好芯片的出头日,可见其难度同样相当的大。

利用ARM公版研发自己的芯片,并不是华为的独家专利,三星的猎户座、苹果的A系列、高通的骁龙都是这样走过来的。隐然成为了手机芯片研发的标准道路,做到一定的时候自己也必然会进行自我架构的改造或设计与开发。这就是高通走的道路,华为在这方面走的应该是从外围到核心的改造之路。目前是内置NPU采用国产寒武纪的研发成果,同时GPU却也是完全自研的结果,也许到一定时候自研核心也就是顺理成章的事情。

利用全球的技术和大脑为自己服务,在全球建立为自己服务的研发中心,这是国际大企业的优势。如果有外国人参与了研发设计,好像就不是国产了的,那连在海外有研发机构的公司几乎就没有几款产品是自己的了。最终的知识产权只要在自己公司名下,那就行了。至于说到加工,目前也是没办法只有台积电这样的企业才能为我们加工,纯粹的大陆加工企业还达不到要求。

如果从设计研发、制造等所有的东西都要国人一手一手搞出来才叫自主国产的话,估计等我们搞出来市场又已经变天,连汤都不会给你剩一点儿,谁愿意做那样的事情呢?边干边改,边改边干,追上市场的脚步,赚到钱再投入,再赚钱形成良性循环,真正的国产估计会到来。

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只能算是华为自己生产,核心架构根本不是华为的产权

自己做个壳,核心的部件依旧是代工,至于知识产权...在中国有知识产权这个概念吗

利用授权公版为基础搞出来的东西不能算是自主研发的产品,这个道理很简单,自主研发出的产品就不会靠别人授权来获得产品的生产经销权。具体到麒麟芯片,人家一旦终止RAM公版授权,这个芯片无论做了多少复杂的改进也好丶升级也好,拿掉这个基础的东西,什么也不是,就一废品!怎么能算是自主研发的呢?太勉强了吧?

当然是国产,设计有华为海思半导体完成,生产由台湾的台积电代工,这难道不是国产吗?有人说,麒麟芯片使用了很多国外技术,包括架构、基带都用了国外的,不能算是国产。那请问,在国际化的今天,有多少跨国企业不是全球采购、全球制造呢?波音、高通、苹果、大众等全球知名不都是这样吗?

如果一件商品,从原理、设计、制造等任何一个环节都都一国完成,没有贸易与分工的话,这个世界的进步将会缓慢的多。计算机是发明者是美国人约翰·冯·诺依曼, 汽车 的发明者是卡尔·本次,电灯的发明者是爱迪生。那是不是其他国家生产电灯都不能算是完全是国产了呢?显然不是这样的。

在全球化的今天,大到飞机、 汽车 ,小到手表、玩具,都基本是国际合作生产了。关起门来搞生产的,只有两类国家:一是处在自然经济状态的非洲部落,二是被国际体系排斥和制裁的国家。其他国家都会主动或被动得融入国际分工与贸易的体系中。早在200多年前亚当斯密就明确表达了“分工与贸易是经济增长的源泉”。

可以说,没有任何一家跨国企业可以关起门来搞生产,不管他是美国的,还是日本的,亦或是中国的企业,都做不到。我们就拿飞机巨头波音来说。作为飞机制造产业里的老大哥,波音在整合利用全球资源方面一直是企业的典范,以波音787为例,其零件超过230万个,供应商则遍布全球五大洲,有70多个国家的550家供应商。

说到芯片,另一家巨头高通不也是自己升级,台积电和三星到工吗?它的骁龙芯片也不算国产吧?

首先麒麟芯片肯定算国产芯片,但它使用了很多国外技术也是事实!

在经历了中兴禁售事件后,越来越多的人开始重视国产芯片,华为自主研发的海思麒麟芯片自然成为了大众的焦点。可有人爆料海思麒麟其实是国外提供的技术,就连俞敏洪也表示:“要是没有国外技术,华为的芯片可能有一个书包那么大!”这到底是怎么回事呢?

麒麟芯片是这么来的:ARM提供公版核心、华为重新设计架构以及通信基带、台积电量产生产。打个恰当的比喻,麒麟芯片就像一台 汽车 ,整辆车的框架、底盘由ARM提供,车灯、油门等其他线路由华为自研,最后把所有设计方案和技术交给台积电,由台积电代工生产加工。

我们就拿麒麟970为例,它的4个大核A73和4个小核A53由芯片设计公司ARM设计,GPU也是采用ARM的Mail-G72。

说到这里可能很多看官们都有些小失望。但事实上包括苹果A系列芯片、三星猎户座、高通等知名芯片都采用过ARM核心,要是这么说起来,大家都不算是完全自我研发的。

其次,使用ARM公版核心,并不代表没有技术,从苹果A系列、三星猎户座以及华为麒麟之间的性能对比就能够看出来。为何大家都能使用ARM的公版构架,只有这几家能研发出芯片呢?

在通信基带上,华为作为全球最大的通讯设备制造商,自然有自己的通信基带。这就完全摆脱了高通,尤其是到5G时代,华为的优势将越来越明显。

英国的架构,日本的技术科研,台积电的工艺,华为的牌子

如果 的A系列CPU算的话,华为当然算

严格的说算不上。


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