2021 年的智能手机江湖,舞台中央缺少了一位重量级玩家——华为。

由于众所周知的原因,华为自研麒麟芯片无法如期生产,旗舰级手机缺少核心芯片,迟迟不能推出。本应在今年上半年发布的 P50 系列至今仍未推出,原定下半年发布的 Mate 50 更是遥遥无期。

在苹果、小米、三星纷纷发布新机的时间里,华为还在守着去年发布的 Mate 40 系列,小心翼翼地出货,生怕一不小心卖光了。华为何时能够克服芯片难题,麒麟芯片何时能够重新恢复生产,已然成为无数消费者关心的话题。

晶圆厂掐住咽喉

麒麟芯片,作为华为自主研发的国产芯片,在设计上基本做到独立自主。迟迟不能恢复生产的关键,在于代工厂,也就是华为长期合作伙伴台积电。

一块小小的芯片,上面分布着数亿个晶体管,制造过程中有丝毫差错,都有可能直接报废。麒麟 9000 使用的台积电 5nm 工艺,更是位居世界第一的先进工艺,除了台积电之外,没有任何一家公司可以达到这一水准。

换句话说,麒麟 9000 目前优秀的性能离不开台积电,在没有台积电的日子里,麒麟芯片就像被扼住了命运的咽喉。

困境之下,华为并没有轻言放弃,海思半导体 7000 多人的团队依然在研发高端芯片。华为董事陈黎芳表示,尽管受到制裁,哪怕台积电无法生产,华为海思半导体也还是要继续开发半导体,预计仍将持续两到三年,但华为仍能应付自如。

华为第一座晶圆厂

华为的韧劲令人敬佩,在屡遭打压的境地下居然还能顽强生存。最近,武汉爆出一则消息,又让无数人对华为的未来充满希望。

在武汉光谷中心,一座总面积超过 20 万平方米的超级工厂拔地而起,而这座工厂的主人,正是大名鼎鼎的华为。

2019 年,华为募资 30亿,其中 18 亿投向武汉海思工厂。该项目由中建八局承建,主厂房于去年 11 月 30 日顺利完成主体结构封顶。

根据中建八局官网信息显示,建设内容包括 Fab 生产厂房、CUB 动力站、PMD 软件工厂及其他配套设施,是华为国内首个芯片厂房,助力华为构建万物互联的智能世界,真正实现芯片从设计到制造、封装测试以及投向消费市场的完整产业链。

华为、芯片工厂、完整产业链,这些关键词透露出来,有很多人开始展开联想,一些关于麒麟自产芯片的传闻逐渐传播开来。

小黑总结了一下,大体上分为两种,其一为华为武汉晶圆厂可以解决华为缺芯的问题,以后再也不用担心外部干扰。另一种则更为夸张,华为光学芯片通过激光束替代电信号进行运算,从而突破硅基芯片的限制。如此一来,不仅突破了光刻机与台积电的限制,反而开创一片新天地。

理性地说,上述两种观点都有些荒谬。首先,华为这座晶圆厂并非生产麒麟芯片,而是生产光通信芯片。光通信芯片,主要用于路由器、基站、传输系统、接入网等官网建设,与手机 Soc 芯片没有任何关系。华为武汉光工厂投入生产,也不会从根本上解决华为手机缺芯难题。

其次,光通信芯片主要目的用于数字信号处理,与麒麟芯片完全是两种产品,完全无法相互替代。光通信芯片替代硅基芯片限制更是无稽之谈。

事实上,华为的研发实力并不需要盲目吹捧。早在 2019 年,华为总裁在接受专访时表示,“现在我们能做 800G 光芯片,全世界都做不到,美国还很遥远。”

在光通信芯片领域,华为已经做到世界前列,凭空捏造华为光通信芯片替代硅基芯片,反而是在损害华为名声。

光芯片成了,麒麟芯片还会远吗?

在华为公司历史上,武汉光工厂算是里程碑式项目,它代表着华为拥有完整的全产业链芯片生产能力。

或许有小伙伴不明白,为什么华为放着急需的麒麟芯片不生产,反而跑去建造知名度不高的光工厂。其实,这就涉及到制造难度与生产工艺。麒麟系列芯片,一直采用国际先进制程,7nm、7nm+、5nm,任何一种制程工艺都难以在短时间内突破,强如中芯国际,目前也卡在 14nm 制程,媲美台积电 7nm 的制程工艺迟迟没有研发成功。华为在晶圆代工领域毫无经验,贸然尝试先进制程无异于以卵击石。

于是乎,采用成熟工艺的光通信芯片便成为合适的替代品。一来,华为在光芯片领域实力超群,二来光通信芯片所需要的制程工艺非常简单。光通信芯片采用 0．5 微米工艺,相当于 500nm,与先进制程之间相差七八个代际。

生产磷化铟材料光通信设备,不仅不需要 EUV 光刻机,甚至生产线要求也不高。业内人士表示,6 英寸产线淘汰下来的设备就可以让华为光工厂顺利运转起来。

武汉华为光工厂建成投产,意味着华为总算迈出自建工厂第一步,虽然现在离自产麒麟芯片还很远,但是谁也不能小瞧华为的潜力,说不定哪一天,华为就能搞出一个大新闻。

芯片叠加,是笑话还是黑科技?

在华为光工厂建设得如火如荼之际,一个有关华为新专利的消息再次刷屏。专利名称为《一种芯片的同步方法与相关装置》,申请时间为 2019 年 11 月,发明人为聂瑞杰、雷张伟、王文昌。专利介绍中表示,两块芯片持续发送同步信号,可实现同步进入同一个工作模式,能够有效降低芯片设计和布局时的复杂度。

根据这一专利,菊厂营业Fans 等大V 甚至解读出,可以将 14nm 芯片进行双芯叠加,形成一种特定的芯片设计方法,性能堪比 7nm 芯片,并且功耗发热也很不错。

此言一出,引起轩然大波。支持者认为华为黑科技神乎其神,反对者则认为该技术根本就是个笑话。

其实,稍微有点半导体常识的小伙伴都清楚,两块 14nm 芯片无法媲美一块 7nm 芯片。制程工艺在不断发展中,不仅仅提高运算性能与晶体管密度,更重要的指标是效能功耗比。两块 14nm 芯片堆叠之后,效能功耗比并没有发生变化,发热量反而会凭空增加一倍。

由于功耗巨大,手机芯片中的热量难以散去,实际设计中必然需要降低性能,避免手机变成火红的“砖块”。在芯片设计历史中,也不乏追求性能导致失败的案例,骁龙 810 “火龙”事件就是个失败的典范。

再说工艺细节,芯片堆叠涉及到晶圆厂与封装厂,需要制造与封测等多个环节一起联合实验才能解决。目前,在 3D 封装上实现突破的唯有英特尔一家而已。华为既没有先进制程晶圆厂,也没有封装厂,双芯堆叠只能停留在纸面上。

最后,再看一眼发明人,聂瑞杰等三人都是无名之辈,既不是梁孟松这样的先进制程大佬,也不是蒋尚义这样鼓吹封装工艺的大佬。三位无名小将一夜之间获得灵感,研发出无人能及的专利,这种场景似乎只会出现在童话中。

华为本身并没有宣传《一种芯片的同步方法与相关装置》,由此衍生出的吹捧与遐想都出自于自媒体。华为技术本身并不是笑话,可无脑吹捧的自媒体却在无形间闹了一个大笑话。

自产麒麟芯片,武汉光工厂靠不上,所谓的芯片堆叠黑科技也不可靠,现阶段华为并没有能力解决这一难题。不过,这一切并非华为不努力,在遭遇禁令的几年里,华为呕心沥血重塑供应链,坚持海思芯片设计研发不动摇,还拿出了先进的自动驾驶解决方案与光芯片全产业链。

总的来说,华为仍是中国的骄傲。未来二三年内,搭载麒麟芯片的华为手机或许不复存在,可只要研发团队还在,麒麟芯片总有重见天日那一天。

图源:pixabay、华为官网

图源:中建八局、半导体制造技术导论