前沿导读
世界权威媒体《金融时报》在之前发布了一篇专栏文章,内容以华为的麒麟芯片为主体,详细解读了华为、中芯国际等国内半导体企业在被美国制裁之后,逆风发展的一些技术研发情况。就如同文章标题所写的一样:华为如何用中国制造的尖端芯片让美国大吃一惊。
大陆芯片被制裁
美国政府对华为的四轮制裁下来,完全切断了华为与全球半导体供应链之间的合作联系。在没有美国出口许可的情况下,任何使用美国设备、使用美国技术的芯片制造公司,不允许与华为合作,不允许为华为制造芯片产品。
在受到国际政治力量的压制之后,华为被迫,与大陆的晶圆厂商中芯国际展开了合作。早在多年以前,华为就已经在跟中芯国际进行合作,推出了麒麟710A的手机芯片。该芯片由华为海思设计,中芯国际用Fin FET技术的14nm制程工艺进行制造。
2020年12 月,美国将中芯国际列入制裁名单,这意味着任何想要向中芯国际出售技术的其他公司,都需要获得美国华盛顿的许可才行。
与华为之前的供应商台积电相比,中芯国际需要更长的时间来打破技术封锁。新技术的研发,带来的问题是成本会更高,而且还有可能会失败,但这是一个机会,是一个被迫发展的机会。
华为与中芯国际合作,开发代号为 Charlotte 的新型智能手机。
为了打造这款代号为Charlotte的产品,中芯国际必须努力去攻克先进制程领域的技术,想办法去应对美国在制造设备上面的封锁,一位内部人员将这个情况比喻为“在黑暗中测量一头大象”。
大陆芯片的逆风翻盘
在经过了将近三年后的 2023 年 8 月,这款代号为Charlotte的华为智能手机,以mate60系列的命名正式在中国市场发布,随之而来的还有其内部的麒麟9000S芯片。
根据全球各机构的拆解与技术报告分析,麒麟9000S的性能可以与高通一两年前的旗舰芯片相媲美。
华为新品的发布,在限制中国芯片发展的美国,引起了剧烈暴动。
美国国家安全顾问杰克·沙利文 (Jake Sullivan) 表示,美国需要获取有关麒麟 9000S 的“更多信息”。
美国瓦德瓦尼人工智能和先进技术中心主任格雷戈里·艾伦(Gregory Allen)在一份关于华为新手机的深度报告中写道:“关于华为的突破,最令人惊讶的事实是,这么多美国政府领导人显然感到惊讶。”
虽然美国的相关部门对于华为的麒麟芯片非常惊讶,但是华为和中芯国际没有对这款产品进行任何的回复,甚至华为连发布会都没有开,直接上架卖,在手机设置里面也抹去了相关芯片的信息。
根据Techinsights的技术拆解报告显示,华为的麒麟9000S芯片等效制程工艺为7nm,是中芯国际基于Fin FET技术,通过N+2的改良技术制造出来的产品。
台积电、三星等公司,可以通过使用极紫外 (EUV) 光刻设备制造7nm芯片以及更加先进的芯片。而中芯国际由于被美国制裁的原因,无法获得EUV光刻机,只能是使用效率较低的深紫外 (DUV) 光刻机制造产品。
这两种光刻机都可以实现 7nm 工艺的制造,但 EUV 更高效、更精确,从而减少浪费。中芯国际使用 DUV 设备,通过四重图案化(SAQP)技术,提升晶体管的堆叠密度,但是这种技术在良品率上面是存在先天的劣势。
根据EUV光刻机的制造商 ASML 解释,在 DUV 机器上实现 7 nm 需要 34 个光刻步骤,而使用 EUV 只需要 9 个步骤,这些额外多出的生产步骤,将会导致更高的生产成本和更低的产能。每增加一个步骤,良品率就会变低,出现更多废弃的芯片,设备成本也会上升。
对于中芯国际的N+技术来说,华为是国内第一个采用该技术的实验性厂商。据一位内部的技术人员称:“在中芯国际上海工厂里,你到处都能看到华为的工程师。”
由于中芯国际被美国拉入了实体清单进行制裁,所以无法获得来自于美国的技术。中芯国际便开始聘请来自于中国台湾、日本、韩国和德国的相关专家过来进行技术指导。
据一位内部工程师回应:“7nm 工艺有数千个步骤需要改进,即使在凌晨,我也不得不在工厂接电话,因为它可能涉及一两个关键的改进。”
至于麒麟9000S的产能,华为和中芯国际从没有透露过半个字。
不过根据相关领域的专家表示:在芯片生产线良率仅有30%的条件下,与良率为 90% 的生产线相比,成本至少增加了两倍。
由此我们可以预见,麒麟9000S芯片的研发成本对于华为和中芯国际来说相当高,说是天文数字也不过分。
国内一位负责半导体行业决策的官员对英国的《金融时报》表示,目前中国的目标是“不惜一切代价”,在大陆地区建立尖端芯片的生产线。
稳定的芯片供应链是高性能计算系统的支柱,在持续的贸易紧张局势和美国政府实施限制的情况下,稳定的产品供应对于中国高性能计算行业来说,至关重要。
为了支持国内芯片产业的发展,国家财政部、烟草局、国开金融、工商银行等十多家国家骨干企业,共同组建了国家大基金,专门投资国内的芯片企业。
国家部门的出面,为的是扶持国产芯片技术的发展,摆脱对海外产品进口的严重依赖,在全球供应链中站稳脚跟,并夺回被美国制裁的一些技术领域话语权。
摆脱对外国技术依赖的技术任务,第一时间就压在了华为和中芯国际的肩上。麒麟 9000S 的成功推出,为国内半导体行业注入了新的研发动力。