芯片为什么那么难做,华为5nm芯片设计完成,为何不能国产化生产


发布时间:2021-04-01 10:33 作者:楷瑞

从美国对中兴和华为制裁以来,芯片制作一直被推上热潮,似乎我国的芯片进入了“冰霜期”。就连拥有五千年文化的我们似乎也摆脱不掉老美的制裁,芯片之路较为坎坷。

芯片为什么那么难做,华为5nm芯片设计完成,为何不能国产化生产

国产芯片离国际水平还有一定距离

其实并不是这样的,虽然我国在高端芯片的研究上还相差较远,但是普通的芯片生产并没有有问题。并不是所有的芯片都那么难,像目前我们国内“天河二号”超级计算机,里面就是采用了我们国产的飞腾CPU。我们家里面常用的蓝牙音箱、电视机顶盒、空调主机等家电,里面大部分的核心芯片都是我们自己生产的。

但是这些芯片的应用智能应用在对性能运算力不高的行业,像医疗、重型工业、军事等,我们的芯片和国际水平还相差很大的距离。虽然“天河二号”超级计算机的运算能位于全球第四名。但这只是在超级计算机运算矩阵中的成就。在单颗芯片的运算能力中,其实还不并不出色。

芯片为什么那么难做,华为5nm芯片设计完成,为何不能国产化生产

芯片的设计难

目前我国在芯片设计的技术已经达到了世界领先的级别,使用ARM公版架构的华为手机处理器在设计中已经突破了5nm,预计下一代手机使用的麒麟1000处理器将由台积电量产。并且中科院近期突然宣布2nm芯片技术迎来了新的突破,在工艺上面甚至领先于“Intel”。

在芯片的设计中我们还有一个新的瓶颈,那就是拥有自己的芯片架构。

芯片为什么那么难做,华为5nm芯片设计完成,为何不能国产化生产

整个手机处理器架构我们把它划分为CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、Memory(记忆存储器)、ISP(互联网服务)、Modem(调制解调器)、NPU(神经网络引擎)等模块组成。

相比整个处理器的架构来说,CPU也是有自己独立的架构,不同的架构和优化所达到的性能完全不一样。就像是高通骁龙八核芯片出来的时候,就出现过“一核运行八核围观”的场面,就是因为架构优化不到位,各个核心不能被合理调用,协同合作。重新设计一个自己的架构,就需要重新颠覆式的画一份新的CPU图纸,里面上百亿个晶体管就像是城市的每一个建筑,每一条线路都像是一条条的街道。这种图纸相比一座这个城市的规划图还要复杂千万倍,其中的难度可想而知。

制作芯片的设备难

相比芯片设计,制造芯片的设备更难造,它不像芯片和系统一样,可以在公版和开源的环境下进行二次的开发,随着美国封锁荷兰的高端光刻机市场,使其不能向我们出口。我们在光刻机完全是自己摸索前进,得不到任何一点的借鉴。并且光刻机中的高端配件也只能通过自己的技术来攻克难关。

光刻机作为芯片制作中的最重要的工序,直接决定了整个芯片制作的成功率,目前我国最先进的光刻机只能实现24nm工艺的生产,根据上海华虹集团前不久透露:通过FinFET工艺能生产出达到14nm,SRAM良率已达25%。虽然产品的不良率还是非常高,但是在生产水平上,已经达到了世界主流水平,毕竟Intel九代桌面CPU使用的还是14nm工艺的。但是离ASML的5nm工艺差距还是很大的。

芯片制作的原料(光刻胶)

光刻胶是光刻过程的主要原料之一,也是被卡脖子的技术之一,目前先进的光刻胶都被日本和美国公司垄断,占据了全球约85%的份额。目前国产的光刻胶只能在低端的生产工艺上面使用,就连目前使用的ArF光刻胶都是要靠进口。而EUV光刻胶根本没有公司能生产,基本全部掌握在日本企业 的手中。

总结一下

虽然在芯片的设计上,我们即将突破到2nm工艺上,但是由于生产设备的缺乏,却一直被限定在14nm上面。未来想要迎来新的突破,就必须生产制作出更加先进的“光刻机”和"光刻胶”等设备。

芯片 华为 制裁

上一篇: 华为Mate 40,配置揭秘,超旗舰配置,或为绝唱之作

下一篇: 华为Mate 40 RS保时捷设计手机亮相,配红外测温传感器