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。

随着经济的快速发展,中国对芯片产业的重视程度超越以往。2015—2016年,中国芯片设计企业从736家猛增到1362家,2017年,国内芯片设计企业总数达1380家,在全球中占有的比率为14.5%。近年来,国家与企业加大对“中国芯”的投入,在芯片研发上取得了一些成绩,中国自主研发的“芯片”也相继问世。

芯片是一个知识密集型产业,做芯片急不来,那么发展至今,国产的有代表的“芯片”有哪些?

1、中国第一枚通用CPU——龙芯

提起国产芯片,中国科学院计算所不得不提,龙芯中科研制的处理器产品包括龙芯1号、龙芯2号、龙芯3号三大系列,涵盖小、中、大三类CPU产品。

龙芯1号是一款通用CPU,也是中国第一枚通用CPU。它采用的是RISC指令集,2002年8月10日,首片龙芯1号龙芯XIA50流片成功,龙芯1号的频率为266MHz。

2005年4月18日,龙芯2号研制成功,它的频率最高为1GHz,采用0.18微米的工艺,实际性能与1GHz的奔腾4性能相当,是龙芯1号实测性能的10到15倍。龙芯2号样机能够运行完整的64位中文Linux *** 作系统,全功能的Mozilla浏览器、多媒体播放器和Open Office办公套件,具备了桌面PC的基本功能。

龙芯3号系列包含龙芯3A和龙芯3B

龙芯3A的工作频率为900MHz~1GHz,是首款国产商用4核处理器, 峰值计算能力达到16GFLOPS。龙芯3B是首款国产商用8核处理器,主频达到1GHz,支持向量运算加速,峰值计算能力达到128GFLOPS,具有很高的性能功耗比。

龙芯不只是沉醉于实验室的“芯片产品”,它已经成功流片,并于2015年在中国发射的北斗卫星上应用。

龙芯产品在性能上与主流的CPU有差距,尤其在算力与功耗上,没法与英特尔的产品竞争,但随着国产研发实力的增强,未来提升空间很大,抢占国内市场不是不可能。

2、国内首款具有完全自主知识产权的GPU——JM5400

GPU一直是国内的一块“芯病”,长期被英伟达等国外企业垄断。2014年4月,景嘉微电子成功研制出国内首款具有完全自主知识产权的图形处理芯片——JM5400,在多项性能上达到或优于常用国外产品。

JM5400采用65nm CMOS工艺,内核时钟频率最大550MHz,存储器时钟频率最大800MHz,软件可配置,片上封装两组DDR3存储器,每组位宽32位,共1GB容量,功耗不超过6W,内部各功能模块可独立关闭,可进一步减少功耗,FCBGA 1331脚,MCM封装。

JM5400于2014年5月流片成功,可广泛应用于有高可靠性要求的图形生成及显示等领域,满足机载、舰载、车载环境下图形系统的功能与性能要求,全面替代M9、M54、M72、M96、IMX6等国外芯片。目前,JM5400已被确定用于神舟飞船等多项国家重大工程,未来的国产计算机中将会大量使用这颗“中国芯”。

据悉,JM5400芯片的升级版本JM7000图形处理器芯片已经研制成功并流片。它在硬件上采用了更加先进的28nm工艺制造,增加了片内显存的容量,集成了CPU核。功能上,增加了硬件高清解码能力,支持更高的OpenGL版本,支持更高速的总线接口。性能上,图像处理能力增加2倍以上,总线带宽增加数百倍。

JM5400作为一款有着特殊意义的产品,虽然性能没法和英伟达巨头的产品相提并论,但仍值得鼓励,希望它早日占领中国GPU市场,打破国外垄断。

3、全球首款内置独立NPU的智能手机AI计算平台——海思麒麟970芯片

华为海思是一家半导体公司,前身是华为集成电路设计中心,它因自主研发的麒麟芯片备受关注,海思麒麟970芯片是一款非常具有跨时代意义的国产芯片产品。

麒麟970芯片最大的特征是设立了一个专门的AI硬件处理单元—NPU(神经元网络),用来处理海量的AI数据,它采用了台积电10nm工艺,首次集成NPU采用了HiAI移动计算架构,其AI性能密度大幅优于CPU和GPU,在处理同样AI任务时,麒麟970新的异构计算架构拥有大约50倍能效和25倍性能优势。

2017年10月16日在德国慕尼黑电子展,华为发布首款采用麒麟970的手机Mate 10。今年,华为对媒体披露了华为麒麟970芯片的升级版——麒麟980芯片,这一款芯片在性能上更上一层楼。据悉,它采用台积电7纳米工艺,同时搭载寒武纪的1M人工智能NPU,集成ARM最新A77核心架构,最高主频可达2.8GHz。

近期半导体板块走的不错,很多个股底部放量,走出了不错的气势。

可以回顾:

中美关税对抗即将结束,新机遇从 科技 股开始!

科技 股的逻辑不仅仅来自于光刻胶的行业消息。

更重要的是中美对抗的逻辑已发生根本的变化。

美国虽然依然会遏制 科技 的发展,但对于中端产品线会放开限制,只遏制高端,而不是前任的模式通杀。

这就给国内的产业链提供很大的发展机会。

但我们依然要看到,未来中国在自主化产业链上的投入,越来越多越来越深入

华为就是最好的自主投入产业链的案例。

从芯片设计,到全产业链的投资。

更少不了第三代半导体的大笔投入。

山东天岳先进准备冲击上市!

主要从事碳化硅衬底的研发,制造和销售。

为何华为亲自下场投了呢?

很简单,国际大厂已经在引领潮流。

特斯拉Model 3车型就使用了英飞凌和意法半导体的碳化硅单管。

碳化硅单管就是未来的大趋势,替代传统硅基IGBT。

当然除此之外,华为自己的5G基站,也要大量使用此类产品。

未来碳化硅百亿市场规模只是开始,国内各大厂商都已经开始投入研发和新的长线,争夺赛道领导权。

华为早早布局了这个产业,5G和新能源车,都是华为必争之战略要地。

看懂华为的布局,你就能先人一步看懂产业发展发现和逻辑!

这个时候,速度就是最重要的,谁先商业化量产,谁就先成功。

目前正在赛道上比拼的还有很多

传统有MOSFET技术优势的厂商:华润微,士兰微,扬杰 科技

之前写了一个科普文,介绍这些公司,可见前文:

汽车 缺芯预计长达半年!这七家公司闷声发财!

正在布局的厂商:三安光电,露笑 科技 ,楚江新材

据集微网消息:

露笑 科技 的主要产品为6英寸导电型碳化硅衬底片,设备已经进场安装调试,这意味着实验室早已成功做出样片,按理应该同步进行客户端验证,否则产品做出来卖给谁?目前导电型碳化硅最佳落地应用应该是 汽车 功率半导体领域,消息圈有传言露笑 科技 已经与国内某车企的工艺负责人有实质性接触,极有可能已经开始做产品验证

我去翻阅了官方的董秘问答内容。也看到了类似回复。

可见5月28日回复。

露笑 科技 答投资者提问碳化硅进展

答:公司经过多年艰苦卓绝的努力,在第三代半导体碳化硅这个颠覆性材料的技术方面取得突破,目前设备已经开始安装调试。

赛道刚刚发力,就有人抢跑。

现在有产品才是王道,筹划中和产品验证天差地别。

谁先拿出商业化战绩,谁就第一时间获取大量订单!

后续IGBT以及碳化硅的方向,会是市场游资和机构追逐的战场。

目前国际巨头美国CREE公司垄断了碳化硅70%的产能,且5年内的产能被意法,英飞凌,罗姆等公司长协订单绑定。

业绩和领先优势双驱动,就是最好的抱团标的,走过路过不要错过了!

风险提示:相关个股已经发力,追高有风险。

本文仅讨论行业基本面信息,请勿作为买入依据。


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