2019年供應(yīng)鏈?zhǔn)芟藓螅簧偃顺鴥?nèi)芯片發(fā)展,認(rèn)為缺少光刻機(jī)、設(shè)計軟件和代工能力,發(fā)展難以為繼,這類看法局限在傳統(tǒng)制程縮小的老思路里,可科技發(fā)展從不止一條路。
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道路受阻反而會倒逼行業(yè)另尋方向、另辟賽道,只是這場轉(zhuǎn)型要付出多少成本、能收獲多少成果,暫時還沒人說得清。
2019年,幾家美國芯片大廠對華為“斷供”幾乎形成合圍,高通、英特爾、博通等站到同一邊,外界很快就拋出一套聽上去很有道理的判斷。
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你拿不到EUV光刻機(jī),就做不出7納米以下,你再拿不到最先進(jìn)代工、EDA軟件、關(guān)鍵設(shè)備和材料,再強(qiáng)的芯片設(shè)計也只能停在紙面上,于是很多分析師給出類似結(jié)論:華為最多撐幾年,六年都難。
這套說法鏈條很順,但它暗含一個默認(rèn)前提:先進(jìn)制程只有一條路,就是不斷把線寬做小,而線寬要繼續(xù)做小,就必須靠EUV,所以EUV一斷,就等于無解。
問題是這個前提并不是“鐵律”,摩爾定律最早在1965年講的其實是經(jīng)驗現(xiàn)象:單位面積里晶體管數(shù)量大約每18到24個月翻一倍,它從來不是物理定律,也沒規(guī)定只能靠“尺寸越縮越小”來實現(xiàn)。
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過去六十多年,業(yè)內(nèi)一直以精進(jìn)光刻精度、縮小線路尺寸為核心,搭配銅互聯(lián)、應(yīng)變硅等多項技術(shù)方案,把這條增長曲線延續(xù)下去。
但這只能說明這條路徑最成熟、最常用,并不等于理論上只有這一條路可走,把“摩爾定律=縮小尺寸=必須EUV”當(dāng)成必然,其實是把歷史上的主路線誤當(dāng)成唯一答案。
后來美國連續(xù)幾屆政府把限制越加越嚴(yán):從禁EUV,到卡DUV,再到EDA斷供、AI芯片封鎖,整體目的就是把對手鎖死在“你只能靠尺寸微縮,而我把關(guān)鍵工具掐掉”這套框架里。
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但封鎖本身也暴露一個矛盾:臺積電、三星、英特爾每年砸?guī)装賰|美元升級制程,看起來是領(lǐng)先,其實也意味著對既有路線的高度依賴。
能買到EUV時,沿著縮小尺寸走是最省事、最確定、最商業(yè)化的選擇,可當(dāng)這條路被堵到幾乎走不動,被封鎖的一方反而會被逼著去找替代方案,把競爭拉到封鎖者不那么熟、也不一定能繼續(xù)卡住的方向。
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舊的制程路被卡住后,華為做了一件更關(guān)鍵的事:先把問題換個問法,芯片追到最后,到底是為了把晶體管做得更小,還是為了讓計算更快?
如果真正要的是算力,那決定快慢的不只晶體管“開關(guān)有多快”,還包括信號在電路里跑得有多快,換句話說,計算速度可以看成兩部分疊加:開關(guān)速度 + 信號傳輸速度。
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傳統(tǒng)路線幾乎把精力都押在開關(guān)速度上,而這又高度依賴光刻和制程節(jié)點,當(dāng)這條路走不通,去優(yōu)化信號傳輸就成了另一條能提升整體性能的路。
對應(yīng)到工程做法,不再局限于平面排布電路線路,轉(zhuǎn)而采用立體堆疊的設(shè)計方式,縮短信號傳輸路徑、減少線路轉(zhuǎn)折,延遲更低。
這類思路常被概括為 “邏輯折疊”,改變傳統(tǒng)平面布線方式,將線路改為縱向排布,借縮短傳輸距離降低延時,目標(biāo)是讓延遲從納秒級進(jìn)一步往皮秒級靠近。
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對限制的一方來說,他們想鎖死的是“幾納米”這種節(jié)點數(shù)字的評價體系,對想突圍的一方來說,就可以把衡量標(biāo)準(zhǔn)改成更貼近實際使用的指標(biāo)。
比如時間延遲、能耗效率、單位投入帶來的性能提升等,而不是只盯著“3納米、2納米”這些標(biāo)簽,但這不是省事的捷徑,而是難度更高的一本新賬。
要走通至少要過三道硬門檻,第一是三維堆疊封裝能力,涉及硅通孔、混合鍵合等關(guān)鍵工藝,才能把多層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定堆起來,說法是已經(jīng)做到數(shù)十層的穩(wěn)定堆疊。
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第二是異步電路設(shè)計,和當(dāng)下主流的同步電路相比架構(gòu)更為繁瑣,整體搭建與性能核驗的難度會高出一大截。
第三是跨層協(xié)同,從元器件、線路、邏輯框架到整體系統(tǒng)都要同步打磨,單一環(huán)節(jié)調(diào)整難見成效,任何一層拉胯都可能把整套方案拖垮。
也正因為這種系統(tǒng)性門檻太高,很多行業(yè)巨頭寧愿繼續(xù)沿著老路砸錢、交“尺寸稅”,也不愿輕易改道,這里面不只是膽子大小,更是能力結(jié)構(gòu)、研發(fā)組織和長期工程積累能不能撐得住的問題。
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美國這套做法更像“掐關(guān)鍵閥門”:不讓買ASML光刻機(jī),卡Synopsys這類EDA軟件,再限制高端AI芯片供應(yīng),它的算盤是只要抓住幾個核心環(huán)節(jié),整條產(chǎn)業(yè)鏈就會斷氣。
但華為在這場對抗里不只是某一個點的突破者,更像把一堆零件拼成機(jī)器的“系統(tǒng)集成者”,所以它的反擊也不是一招制勝,而是把缺口一個個補(bǔ)上,整體推進(jìn),動靜不大但更成體系。
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比如EDA斷供后,華為用大約兩年補(bǔ)齊了全流程工具鏈,底子來自2004年就開始的長期自研積累。
更有意思的是,“邏輯折疊”要用到的異步電路設(shè)計,本來就是商業(yè)EDA相對薄弱的部分,反而給自研工具指了明確方向:你卡我舊路,我就把新路的工具先做出來。
材料端也類似,日本材料配合管制時,華為聯(lián)合國內(nèi)供應(yīng)商,花了三年把部分關(guān)鍵材料性能追到同一水平。
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測試儀器受限時,國內(nèi)高速示波器帶寬在五年里從8GHz做到67GHz,提升超過八倍,單項拿出來未必都能說“全球第一”,但重點不在單點排名,而在能不能把這些點連起來跑通。
真正起作用的是系統(tǒng)拼裝能力:材料、設(shè)備、工具、工藝、封裝、再到應(yīng)用場景,把這些碎片化進(jìn)展拼成一個能生產(chǎn)、能交付、能迭代的閉環(huán)。
華為過去做通信設(shè)備,懂射頻和功耗,做手機(jī),逼著自己解決能效和散熱,做云服務(wù),又有并行計算和算力調(diào)度的場景需求。
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這種“全棧穿透”的能力結(jié)構(gòu),跟只做手機(jī)AP、或只做GPU的公司不一樣,能把研發(fā)和工程更快擰成一股繩,封鎖因此出現(xiàn)一個尷尬的悖論:你繼續(xù)加碼,壓力會逼出更強(qiáng)的系統(tǒng)整合和替代。
你要是松手,新范式的產(chǎn)品可能已經(jīng)在成本和能效上站住腳,封鎖的效果不是被正面撞碎,而是被繞過去、被重構(gòu)掉、最后被新的體系替代,時間一長就越來越不靈。
回頭看2019年的“503:9”,對照到后面的現(xiàn)實,更大的教訓(xùn)可能是:把過去最成功的產(chǎn)業(yè)路徑當(dāng)成唯一真理,本身就很危險。
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半導(dǎo)體持續(xù)幾十年的“拼制程節(jié)點”這套記賬法,第一次有人試著用另一套指標(biāo)體系來算賬了,下一次賽道怎么變,關(guān)鍵往往在于誰先把問題問對。
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