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。

自从被美国打压后,华为就陷入生死存亡的境地,在芯片渠道切断的情况下,目前只能依靠库存的芯片来维持,保证了一部分手机市场份额不会被其他厂商瓜分,但由于手机出货量不足,导致华为在手机市场上的占有率越来越低。

而在近期新闻中,就有外媒透露的新消息,华为正在进行3nm麒麟芯片的设计,可见在美国的重压下,华为不仅没有妥协,反而是积极开发新技术,保证自研的麒麟芯片在性能方面不会太落后其他芯片,比如骁龙芯片、天玑芯片等。

有朋友就好奇,既然华为能设计出3nm麒麟芯片,如果将国内半导体产业全部整合,再加上不计成本的话,有没有可能制造出3nm麒麟芯片呢?

在回答这个问题之前,我们要先了解一下一颗芯片的制造流程,一是芯片设计,二是芯片制造,三是芯片封装测试。

而芯片设计中也包含很多环节,其中最重要的就是指令集架构,而据了解,华为已经拥有ArmV8架构的永久使用权,所以麒麟芯片目前采用的就是ArmV8架构,而刚推出的新一代ArmV9架构因美国限制影响,导致华为无法使用,目前能使用ArmV9架构的只有苹果A15以及骁龙895。

说完芯片设计,那么我们就来说说最关键的环节芯片制造,一旦能解决这个难题,那么我国就能实现国产芯片的量产,芯片制造大概分晶圆制造、关键尺寸量测、晶圆曝光、刻蚀和清洗等环节,而我国目前已经掌握了部分技术,并且研制出晶圆制造机、刻蚀机、清洗和关键尺寸量测等设备。

不过我国现在最缺的还是光刻机,而全球最先进的光刻机设备由ASML制造,但受美国限制影响,我国始终购买不到最先进的光刻机,好在华卓精科是全球第二家掌握双工件台技术的中国厂商,所以解决了光刻机双工件台的核心技术。

此外,在光刻光源方面,我国企业也成功突破国外技术壁垒,掌握了跟ASMLEUV光刻机同等效力的极紫外光源,但在光刻镜头方面,中科院也只是解决其中一个问题,并没有完全掌握光刻镜头的技术,所以这是一个难题。

比起芯片制造,我国在芯片封装测试环节中掌握了不少技术,虽然跟国外还有部分差距,但也够满足我国在芯片封装的要求。

如果是不计成本的情况下,我国是有可能生产出3nm工艺芯片的,不过这种芯片无法高效生产,并且需要耗费大量的人力和时间,所以对华为来说作用不大,现如今高通已经向华为供货,芯片已经不是什么大问题,所以我国半导体产业还是稳定发展即可,没有必要拔苗助长,因为再好的房子在根基不稳的情况下依旧会倒塌,所以我国没有必要冒险去超车。

以上就是本期所有内容,如果喜欢就关注点赞转发让更多的人看到,谢谢你的支持。

本文由林力早原创,转载请注明出处,欢迎点赞、关注,带你一起长知识!

林力早

如果芯片持续断供,华为还能撑多久?

近来,针对此问题,一些媒体人处于急功近利的状态,开始了自我安慰,提出了华为芯片取得了4项重大突破!

自从2018年M国对国内 科技 公司发起ZHI裁以来,特别是以华为、中兴、海康、大疆等为代表的 科技 型企业,尤为感到了zhi裁大棒之下的压力。针对华为发起的大棒,一个比一个狠,从来没有一次放松过。举一国之力,动用国家Wu Qi,针对一个公司进行zhi裁,华为承受着特别“优厚”的待遇。

由于没有芯片可以供应使用,6月12日,数据研究机构Counter Point Research公布,2021年第一季度,全球智能手机和功能手机出货量情况,数据显示华为手机市场份额仅为4%,同比下降88%,全球排名从全球第二位降至第六位。

华为主要业务处于ICT领域,若没有芯片支持,大部分业务都不能开展,好在国内芯片设计、制造、封测水平有一定底子,中低端芯片大部分可以在国内找到替代产品,实现自给自足。但对于华为的手机业务,特别是手机cpu采用的是7nm工艺,甚至是5nm、3nm工艺,国内目前无法实现国产替代量产,所以说手机缺芯是华为面临的最棘手的问题。

据有关报道,截止目前,华为芯片解决方案传来4项重大突破:

第一项,来自国产芯片的好消息:今年量产28nm,明年量产14nm。环球网在6月22日发表《温晓君谈14nm芯片量产:曙光就在眼前》一文,文章指出专家温晓君预测,国产14nm芯片明年底可以实现量产。这个结论且不说是不是温晓君说的,还是环球网根据温专家的聊天内容自己推测的。

随后,环球网就对《温晓君谈14nm芯片量产:曙光就在眼前》一文,进行了修改,删除了“明年年底可实现国产14纳米芯片量产”的消息。

第一时间看到这则新闻报道时,我就更加怀疑,这个速度出乎所有人的意料。半导体行业和其他领域不一样,涉及的领域众多,而且关系紧密的精密装备、材料、化学等领域,国内技术积累并不领先,也不深厚。而且涉及到的先进制程半导体工艺、工艺整合等技术,国内并没有技术积累、经验积累,即使能实现先进制程工艺,也不一定能有很高的成品率或合格率,这样会导致芯片成本增高。

所以说, 国产芯片年内量产28nm,明年量产14nm的说法,是国人的急功近利,是自媒体人的自我安慰。退一步讲,即使能等到明年量产14nm,华为手机麒麟芯片采用的7nm工艺,以及正在设计的5nm、3nm制程一样还是不能国产替代。

第二项,华为爆出芯片叠加专利,利用两个低制程工艺芯片叠加可以实现1+1>2的效果。

具体地说,两个代表不同性能的14nm芯片,被组合以形成与7nm芯片性能相当的处理器。简要概括为:华为海思利用多个芯片,形成主从芯片,主芯片通过电信号触发从芯片同时工作(利用电信号上升沿或下降沿触发),使主从芯片在同一时间调度处理同一任务。

对该专利的解读,就是通过特殊设计,华为可以将两块14nm芯片叠加在一起,直接将性能提升到之前的两倍水平,与7nm技术相当。

然而,专利毕竟只是一份技术性文档,也可能是超前预判性专利,技术是否已经实现仍需考证。更何况, 两个芯片叠加在一起,不仅封装体积变得更加庞大,能耗增倍,而且散热问题也随之而来。 况且,如今国内没有哪个公司可以量产14nm芯片,华为的该项专利难以应用,更难以在手机CPU上应用。

所以说,华为公布的这项双芯叠加专利,有些“远水解不了近渴”,或许在某些方面有一些应用场景,但在华为急需的手机业务芯片方面,暂时不能适用。

第三项,高通取得向华为供货许可证书,开始向华为供货4G芯片。

早在2020年11月份,高通公司发言人就正式宣布,高通已获得向华为供应部分产品的许可证,其中主要包括部分4G产品。而5G产品,高通仍没有取得供货许可,至于什么时候才能拿到许可证,目前还是未知数。在华为鸿蒙OS 2系统发布会上,华为发布的最新平板MatePad pro采用了高通骁龙870处理器,这也进一步证实高通向华为供货许可真实性。

虽然高通公司获得授予华为4G芯片许可证,可以帮助华为走出芯片库存耗尽后,无核可用的极端困境,但5g手机已经进入大规模普及期,而高通公司4G芯片的帮助,只能帮助华为手机恢复部分低端市场的预期份额。而5G芯片产品才是华为所真正需要的,处在5G时代,华为不可能倒退回去大规模发布4G产品,这样不仅没有市场响应,也会逐渐丢失用户。Mei国想抵制的就是国内的5G技术,打ya华为5G,即使M国自己不能在5G领先,但领先的5G技术相关公司都掌握在M国手中,而且是捞钱的摇钱树。

目前,除高通公司外,英特尔、skyworks、AMD等芯片厂商已获得向华为供货许可。但真正具有竞争力的技术仍然是强力限制。在华为芯片的供应商中,最为关键的还是中国台湾的半导体公司——台积电。如今的台湾,是半导体技术的聚集地,台积电是台湾半导体技术公司的领头羊,掌握着最为尖端的半导体先进制程工艺技术。台积电此前也是华为麒麟高端芯片OEM的首选供应商。M国禁令生效后,由于台积电使用了M国技术,且不能打造出不含有mei国技术的半导体技术生产线,因此台积电切断了对华为的供应。

俗话说,恶性打压,伤敌一千自损八百。在强压之下,华为承受了巨大损失,而M国国内也有撑不住的时候。随着全球半导体产业供应链被M国破坏,全球芯片紧缺的问题越发明显,M国先放开了自己国内部分半导体巨头公司的禁令,据外媒报道,M国也放开了台积电向华为供货的许可,但仅限28nm及其以上制程的产品。据悉,华为物联网产品的SOC芯片,如电视、摄像头、机顶盒等,均采用28nm以上的工艺。

目前,具有高端芯片供货渠道的台积电、三星等都被限制向华为供货,M国一边打ya华为,顺带收割台积电、三星等半导体巨头,以逼迫先进半导体技术向M国本土转移,从而对世界先进半导体技术形成 科技 霸权。

对于华为急需的5G芯片,14nm、7nm、5nm等先进制程芯片,目前没有公司能够获得供货许可,华为仅靠手中的一些库存,用一颗少一颗,手机出货量备受限制。所以说, 高通等公司获得许可向华为供货,也只能解决低端手机或平板芯片问题。

第四项,华为在武汉自建首家晶圆厂,预计2022年量产。

早前,华为消费者业务BG“余承东”就表示华为当初仅仅有芯片设计而没有进入芯片制造领域很遗憾。如今终于得偿所愿,华为将在湖北武汉建立首家晶圆厂,预计2022年起分阶段投产,消息人士透露,华为的工厂最初仅用于生产光通信芯片和模块,以实现半导体自给自足。据悉,华为去年率先发布了,业界首款800G可调超高速光收发模块,力争在有限的背景下实现光器件核心芯片的国产化。此外,华为国内光电相关产品的研发主要设在武汉,华为武汉研究所拥有近万名研发人员,主要从事发光通信相关设备、光芯片、 汽车 激光雷达等方面的研究、生产。

为何是在武汉?很简单,武汉是中国光谷所在地,光通信在武汉有产业聚集优势。目前,国内光通信产业聚集地主要有武汉、成都、苏州、深圳等地,“芯屏端网”是武汉最为重要的几大产业,其中“网”指通信,在武汉特别指光通信,武汉聚集了光迅、烽火通信、长飞、华工正源等光通信头部企业。同时,长江存储、武汉新芯等Fab大厂也处在武汉,吸引聚集了大量上下游配套企业。所以 光通信芯片晶圆厂选在武汉有较大产业、地理优势。

但请注意了,这是将用于生产光通信芯片及模块的晶圆厂。目前华为武汉研究所海思部分主要从事光通信相关领域业务,可确定的有光收发模块、 汽车 激光雷达、光通信相关自动化设备(如贴装、耦合等)、芯片封测等业务。目前来看武汉海思还没有光芯片Fab厂区,且光芯片主要包含有源光芯片、无源光芯片两类,与手机CPU芯片工艺制程相差较大。光芯片领域,是国内在半导体芯片中自产率最大的一类芯片,尽管良率暂时没有国外厂商高。有源光芯片主要有激光器LD、LED类芯片,如DFB、VCSEL、FP等类型;无源光芯片主要指无源光器件的芯片,如PLC类型的AWG芯片、滤光片、光学镀膜、MEMS芯片等。

光通信芯片对半导体工艺中光刻机的最小特征尺寸要求并不高,工艺占比较多的反而是沉积、溅射等和镀膜相关工艺,该类型工艺对材料和工艺参数较为敏感,所以说与手机CPU芯片工艺制程相差较大。同时,光芯片对光学性能指标要求更高,对电学指标要求相对少一些,特别是无源光芯片。目前华为已经发布了96线激光雷达产品,主要应用于 汽车 领域,基于MEMS方案,已用于阿尔法极狐等车型。此外,华为光通信中所用的MCS,也已实现自制,需大量应用MEMS芯片。所以华为很有必要自己量产芯片,如MEMS芯片、VCSEL激光器等芯片。

综上来看, 华为在武汉建的晶圆厂,主要用于光通信产品生产能力建设,与手机等cpu芯片技术相差较远,仍是远水解不了近渴,这与媒体报道的以后生产手机芯片是打擦边球。

如今看来,华为依然可以很淡定的做到把自己能做的做到最好,而一些自媒体人却坐不住了,每天在为华为想点子如何突破芯片困境。

国产明年14nm量产、芯片叠加技术、高通获得供货许可证、海思建晶圆厂,华为的这些突破仍摆脱不了台积电的技术,对于华为来说都是“远水解不了近渴”,芯片问题仍棘手!

正如任总所说:星光不问赶路人,发扬“南泥湾”精神,加油奋斗……任总曾说年轻人特别要做好专注,不要把自己的精力分散在多个领域,人的精力是有限的,分散了难以有所建树。不能像我这样,把精力分散在码字、码代码上,这样做科研的时间就变少了,难以有所建树。码字确实不易,请多多点赞支持!

星光不问赶路人,

时光不负有心人。

本是青灯不归客,

却因浊酒留风尘。

美军上将马丁·邓普西说过:“ 要让打胜仗的思想成为一种信仰;没有退路就是胜利之路。 ”华为也一样别无选择,只有前进的义无反顾。

华为芯片取得突破,要靠国内芯片领域整体水平的提升,华为只有依靠现有的芯片存量熬到活下去,消费者业务战略整体转移,关注另一个万亿市场——智能 汽车 ,是一条前途光明的大道。

本文由林力早原创,转载请注明出处,欢迎点赞、关注,带你一起长知识!


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址:https://54852.com/dianzi/8937042.html

(0)
打赏 微信扫一扫微信扫一扫 支付宝扫一扫支付宝扫一扫
上一篇 2023-04-23
下一篇2023-04-23

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

    保存