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华为在被列入美国商务部的实体清单3年后,已经将荣耀品牌的手机业务出售,就当外界认为华为的手机业务从此告别消费者、隐如尘烟后,石破天惊的Mate 60 Pro预售时间,刚好和美国商务部长访华的时间撞在一起,引起了国内、美国媒体的震惊、关注。
Mate 60 Pro手机,搭载的CPU芯片,是华为麒麟品牌的9000S芯片,实现了国产对美国高通产品的进口替代, 是确定无疑的。
并且,虽然没有清晰地标示5G标识,但是,有专业测评人士已经测试出来,网速达到了5G水平,真正具备了5G通信的能力。
为了揭开芯片是如何设计、生产出来的,国内舆论场上,不少的人在感觉到振奋、鼓舞的同时,开始猜想:
是不是华为静悄悄地建设、自研了光刻机业务?
是不是华为、中芯国际联手,后者已经突破了美国、荷兰的封锁,研发出了相当于EUV(极紫外线)光刻机水平的国产光刻机?
如果真的彻底打破了美国、日本、荷兰对7纳米制程CPU芯片、5G相关芯片的封锁,其意义不仅对华为重要,对中国在重重压力下攀登高科技制高点的里程碑意义,也不亚于抗美援朝时候的上甘岭之战。
不仅是国人期待释疑,连美国的商务部、国会议员、《彭博社》和英国的《金融时报》,都一肚子问号,完全觉得不可思议,亟待揭开华为芯片之谜。
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我们走访了中国半导体行业的多个专家,并且参照了美国《彭博社》、英国《金融时报》聘请的国际专家拆解之后披露出来的细节,终于接近掀开了华为Mate 60 Pro芯片头上的红盖头。
但是,在公布结论之前,我们必须对国际上光刻机行业的知识,进行科普。
世界上唯一能够生产光刻机的公司,是荷兰的阿斯麦尔(ASML),有2种工艺的光刻机,提供给台湾的台积电、韩国的三星电子、美国的英特尔等公司,后者拿到客户的芯片设计图之后,进行代工生产,最终提供给苹果、三星、小米、Oppo/Vivo、华为等手机品牌客户。
传统的是DUV(深紫外线)光刻机,擅长生产28纳米、14纳米制程的芯片。
良品率最高的是生产28纳米的芯片,曾经用在苹果的iPhone 5S手机上;
如果要保证足够的良品率、控制成本,生产出14纳米制程芯片,已经是能力极限了。
美国的英特尔(Intel)公司,曾经在DUV光刻机上,凭借双工作台的模式,堆叠出10纳米的芯片,要再往下生产出更精密的芯片,良品率下降得非常快(只有15%左右),成本飙升,不可能大规模生产,即使生产出来了,也没有竞争力。
最先进的是EUV(极紫外线)光刻机,来生产7纳米、5纳米,甚至是3纳米制程的手机芯片。
纳米数越少、工艺就要求越先进,对芯片的功耗要求就越高。
苹果最新的iPhone 14使用的是4纳米制程EUV光刻机(台积电代工),近期将要发布的iPhone 15,使用的是3纳米制程的EUV芯片(台积电代工)。
如果要保证良品率、控制成本,生产7纳米的手机芯片,国际半导体行业上公认最成熟、性价比最高的方式,是用EUV光刻机来代工,技术成熟、功耗也达到要求。在良品率高、成本可控的情况下,适合大规模生产和备货,满足消费者的需求。
华为麒麟9000S的芯片,确实是7纳米制程的工艺。
可矛盾的地方在于,EUV光刻机,早就被荷兰的阿斯麦尔(ASML)公司遵从荷兰、美国政府的合规要求,对华禁售了。
无论是华为自己,试图在短短的3年时间内从头研发EUV光刻机,还是中芯国际绕道第三方再买EUV光刻机,几乎是不可能实现的任务。
那么,Mate 60 Pro的麒麟9000S的芯片,又是怎么诞生的呢?
原因在于,无论是华为,还是中芯国际,在仅有的光刻机资源和压力之下,突破业界传统方法另辟蹊径,竭尽了硬件的极限能力,愣是把7纳米的芯片给生产出来了!
原来,荷兰的阿斯麦尔公司,DUV光刻机系列产品中,有一款是NXT:1980Di光刻机,2016年出厂的,不仅是目前还在生产的一款最老型号的产品,也是该公司唯一不需要出口许可的光刻机。
中芯国际在被美国商务部禁售之前,早就从荷兰公司进口了多台DUV技术的NXT:1980Di光刻机。
它最擅长的依然是28纳米及以上工艺制造,但实际上,假如采用多次曝光技术,在以良品率降低为代价的情况下,也可以生产出14纳米,甚至7纳米的芯片。
但是,以前虽然有美国英特尔公司,尝试过使用DUV光刻机去生产只有EUV光刻机擅长的7纳米制程芯片,毕竟是失败了,退出了市场,彻底改为了EUV光刻机,那么,中芯国际、华为联手,就一定能让老树开新枝吗?
华山一条路。
这是一条前所未有的道路,其他同行不会去想、不敢去想、不会去走的路。
但是,华为别无选择。
哪怕它们早就知道,竭尽DUV光刻机的硬件能力,逼到极限,可能会导致底层的电子击穿现象,也有可能增加芯片工作时候的功耗,使得容易发热、放电,良品率下降、有一些残次品,但是也咬紧牙关,试试最后的可能性。
梦想终归是要有的,万一成功了呢?
于是,“多次曝光技术“方案,就应运而生了:
把印刷图一分为二,两次刻录制造。
如果一次流程不成功,那就再来一次,淘汰掉残次品,直到生产成功良品芯片,可以用于手机为止。
在仅有条件下,挖掘出DUV光刻机的最大潜力,想人之不敢想,穷尽技术和工艺,只为最后战略上的成功。
很多人把这种努力,比作抗美援朝战争时上甘岭战役中,黄继光舍身堵枪眼的壮举,二者确实非常类似。
作为消费者,为华为、中芯国际联手将已有能力竭尽,不达目的誓不罢休的企业文化所感动,购入了Mate 60 Pro手机,哪怕感受到和iPhone同制程手机不一样的体验,比如略微发热、耗电、续航时间不同,也完全可以理解背后的原因和艰辛。
毕竟,同为7纳米制程工艺的芯片,苹果采用的是EUV光刻机,而华为只能螺蛳壳里做道场,尝试在DUV光刻机划定的方案里雕花,相差两代以上的手机CPU芯片,没点差异,也是完全不现实的。
至于这种完全不同于半导体业已有方案的蹊径,良品率到底是50%,还是15%,并不是唯一重要的问题。
只要把合格的芯片遴选出来,送到每一个消费者的手机里就行。
也许,这就是华为Mate 60 Pro国内定价在6999元价位的原因。
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那,Mate 60 Pro手机的5G通信能力,依赖于手机内部负责5G能力相关的通信芯片、滤波器等元器件,又是怎么来的呢?
其实,华为一直可以掌握手机上的5G通信设备和技术能力。
因为,美国商务部没有断绝华为引进5G通信芯片的通道和能力。
早在2021年10月,路透社就报道了,美国众议院外交事务委员会披露文件,显示华为、中芯国际在2020年11月到2021年4月期间获得了大批量出口许可证,使两家公司能够获得包含美国技术或在美生产的产品,每张许可证的有效时间为4年。
根据当时的文件,这期间:
华为,获得了113张价值610亿美元的出口许可证、
中芯国际,获得了188张价值近420亿美元的出口许可。
简单统计数据,也可以发现,中芯国际的10次许可证申请中9次都能够成功,同期华为的申请成功率为69%。
Mate 60 Pro手机的5G芯片和附带元器件,大概率来自于制裁后申请到的许可证。
(来源:https://zhidx.com/p/300626.html)
不管是普通消费者,还是专业手机行业专家,在拿到Mate 60 Pro手机后会发现,在实际传输数据速度,能够达到5G测评标准时,华为刻意选择不显示出5G的醒目标识。
背后的原因,不难猜到。
因为,对5G芯片的获取,主动权依然卡在美国商务部的手里。
华为力求低调,避免刺激到美国国会的某些激进议员、美国商务部的敏感神经。
如果它们再突然收紧这些许可证,那么短时间内,华为的手机又将面临新的挑战。
这些许可证,也可能说撤销就撤销。
毕竟,2023年3月份,《华尔街杂志》就报道了,有消息指美国可能撤销对华为的出口许可证。
这也就可以解释,为何到目前为止,华为依然没有为Mate 60 Pro手机召开一场盛大的产品发布会,详细宣示其性能、工艺、技术指标。
隐忍、低调,是华为当下唯一的选择。
尽可能地韬光养晦,是必然之路。
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经过对华为最新芯片诞生过程的解构,我们能够发现,华为、站在华为背后的供应商,技术实力和3年前相比,有了明显的进步,能够以不屈不挠、向死而生的企业文化,在悬崖时刻,为自己争取生的机会。
这足以证明,被制裁之前的华为,之所以能够取得成功,并不是偶然的,有其必然性。
在被制裁之后的华为,也能够在前有追兵、后有堵截的严酷环境下,为自己争取突围的可能性。
华为Mate 60 Pro手机上线销售之后,无论是半导体行业,还是自媒体舆论圈,都给予了普遍的赞誉,哪怕部分人士所赞誉的,和事实并不一定完全吻合,甚至给出了部分脱离产业现实的高度评价,但是我们依然要给予他们充分的理解。
这是对不屈不挠、置之死地而后生的企业文化、不甘束手就擒的产业精神的褒奖。
但是我们也必须冷静地看到,华为现阶段,并没有足够的资源、时间、能力来完成EUV光刻机的自研,站在华为背后的供应商,同样要进口的基于传统工艺的DUV光刻机来完成奋力一跳。
我们不难想到,Mate 60 Pro手机和麒麟9000S款CPU芯片的问世,有可能刺激到美国商务部、荷兰半导体公司阿斯麦尔。不排除它们会进一步收紧限制措施。
我们希望,华为,和一批站在华为背后的国产供应商,已经想好了应对惊涛骇浪的方案,做好了再次迎接艰巨挑战的心理、技术和资源准备。
挑战仍存,未来道阻且长。
这是一场万里长征。
写在最后:
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