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芯片国产化突破:中国半导体的奋起之路

科技四少©️有料商业编辑团队原创 作 者 |科技四少 人物一:张忠谋——”我是…

科技四少©️有料商业编辑团队原创

作 者 |科技四少

人物一:张忠谋——”我是半导体的一生”

2018年,张忠谋退休了。这位87岁的台积电创始人,用三十年时间,把一个代工小厂做成了全球最大的芯片代工企业,市值一度超过1万亿美元。

张忠谋有一句名言:”我们不生产芯片,我们生产芯片的能力。”台积电不设计芯片,只代工生产芯片。这种模式,改变了全球半导体行业。

2020年,美国制裁华为,台积电被迫断供。张忠谋说过一句话:”没有人能控制台积电。”这句话被反复引用。但现实是,台积电受制于美国技术,无法向华为供货。

张忠谋后来在一次访谈中说:”如果有一天,半导体成为战争的武器,那不是因为技术,而是因为地缘政治。”这句话,被认为是半导体行业最深刻的预言。

人物二:梁孟松——”中芯国际的功臣与争议”

2017年,梁孟松从中芯国际的竞业协议纠纷中脱身。这位在台积电工作过17年的技术专家,被中芯国际请去当CEO。梁孟松的目标是:让中芯国际在芯片制程上追上台积电。

梁孟松用了不到一年时间,把中芯国际的28nm制程良率从60%提升到了85%以上。然后他继续推进14nm、12nm的研发。2019年,中芯国际宣布14nm制程试产成功。

但梁孟松的职业生涯也充满争议。2009年,他离开台积电去了韩国成均馆大学教学,被台积电起诉违反竞业协议。台积电输了官司,但业界都知道梁孟松去三星工作过——那是他离开台积电两年后的事。

梁孟松是一个”技术天才+争议人物”的混合体。中芯国际能走到14nm,他是关键人物。但他的行事风格,也让很多人颇有微词。

人物三:任正非——”芯片砸钱砸不出来”

2019年,任正非在华为内部开了一个会。会上有人问:我们的芯片被断了,怎么办?任正非说:”芯片砸钱砸不出来,我们要砸科学家。”

这句话后来被反复引用。华为在芯片上的投入,确实是”砸钱+砸人”的双轨模式。海思半导体成立于2004年,十几年时间,烧了不知道多少钱,终于在2023年搞出了麒麟9000S——虽然制程只有7nm,但已经是国产芯片的里程碑。

任正非的女儿孟晚舟在加拿大被捕的时候,任正非说了一句话:”我们不能因为孟晚舟,就放弃我们在全球的奋斗。”这句话,是华为面对制裁的态度。

人物四:黄仁勋——”Nvidia是AI时代的卖水人”

2023年,黄仁勋在一个会议上展示了一张PPT,上面写着:”Nvidia的GPU是AI时代的iPhone。”这句话被广泛引用,但黄仁勋的本意是:iPhone开创了智能手机时代,GPU将开创AI时代。

Nvidia的CUDA生态,是它最重要的护城河。全球几百万开发者在CUDA上写AI程序,切换到其他芯片(AMD、英特尔、国产芯片)需要重写代码,成本极高。这就是为什么即使Nvidia的GPU价格是竞争对手的两倍,还是供不应求。

事件一:2018年——中兴事件与美国301调查

2018年4月16日,美国商务部宣布禁止中兴通讯购买美国产品和技术服务,期限7年。中兴是中国第二大的通信设备商,这个禁令一出,中兴的生产线几乎停摆。

最后,中兴缴纳了10亿美元罚款,换取美国临时解除禁令。10亿美元,相当于中兴两年的净利润。

这件事在当时没有引起太大关注。大家都觉得,这是中美贸易摩擦的一个小插曲。但两年后的2020年,同样的事情发生在华为身上,而且更严重——华为被断的是芯片。

事件二:2020年9月15日——华为芯片断供日

2020年5月,美国升级对华为的制裁。所有使用美国技术的芯片代工企业,都不能给华为生产芯片。2020年9月15日,台积电正式断供华为。

这一天,华为内部有人说是”至暗时刻”,有人说”这是新的开始”。Mate40系列用的麒麟9000芯片,是华为能生产的最先进的芯片——但库存只够用到2021年初。

2021年,华为发布了P50系列,用的是骁龙888——不是自己的芯片。高通恢复了给华为供货,但只能是4G版本,不支持5G。华为手机在2021年、2022年,只能发布4G手机。

事件三:2023年——华为麒麟回归

2023年8月29日,华为没有任何预热,突然在官网上架了Mate60 Pro。麒麟9000S芯片的信息,像一颗炸弹一样引爆了整个互联网。

这台手机支持5G,网速测试显示达到甚至超过5G标准。但芯片制程只有7nm,不是当时最先进的3nm。这意味着,中国的芯片制造能力,已经可以量产7nm芯片了。

谁给华为代工的?中芯国际。但中芯国际用DUV光刻机(不是最先进的EUV)是怎么造出7nm的?业界普遍认为,中芯国际用了多重曝光技术——代价是成本高、良率低、产能有限。

事件四:2025年——Arm三国大战

2024年,Arm上市后,面临新的问题:高通、谷歌、英特尔联合起来,要求Arm降低授权费用。高通和Arm有专利纠纷——高通在收购Nuvia后,使用了Arm的架构但没付足够的授权费。

Arm面临的是一个经典困境:它是”裁判”,但它的客户同时也是它的”对手”。苹果用Arm架构设计芯片,谷歌用Arm设计手机芯片,特斯拉用Arm设计车载芯片——这些公司都在Arm的生态里,但也在挑战Arm的权利。

横向数据:全球芯片产业链格局

芯片产业链分为设计、制造、封装测试三个环节。

设计:美国主导。英伟达、AMD、高通、博通、英特尔都是美国公司。Arm是英国公司但在美国上市。

制造:台积电和三星垄断先进制程。台积电占全球约60%的代工份额,7nm以下几乎只有台积电能做。

封装测试:中国相对领先。长电科技、通富微电、华天科技都是全球前十的封装测试公司。

纵向数据:中国芯片国产化进程

2020年:国产化率约16%,几乎不生产先进制程芯片。

2022年:中芯国际14nm量产,国产化率约22%。

2023年:华为麒麟9000S回归,国产化率约26%。

2024年:国产AI芯片(昇腾910B)出货量增长,国产化率约30%。

2025年:预计国产化率约35%,28nm以上基本自主可控。

机制分析:芯片行业的”三堵墙”

芯片制造有三道最难过的关:设计工具(EDA)、制造设备(光刻机)、制造工艺(制程)。这三道关,美国及其盟友都卡着中国。

EDA软件:全球市场被Cadence、Synopsys、西门子(Mentor)三家美国公司垄断,合计占85%以上。中国最好的公司是华大九天,但只能满足28nm以上的需求。

光刻机:荷兰ASML垄断了EUV光刻机。一台EUV光刻机售价约2亿美元,目前对华禁售。中芯国际只能用DUV光刻机,通过多重曝光实现7nm,但成本高、良率低。

制造工艺:台积电和三星垄断3nm、2nm制程。中芯国际能量产14nm,7nm还在爬坡。

未来判断:芯片国产化的三个阶段

第一阶段(2025-2027年):28nm自主可控。这一阶段可以实现,不需要EUV光刻机。华为昇腾910B就是这个阶段的产物。

第二阶段(2027-2030年):14nm-7nm突破。这一阶段需要EUV光刻机,或者多重曝光+DUV的变通方案。成本会很高,但可以实现。

第三阶段(2030年后):3nm追赶。这是最难的。ASML下一代High-NA EUV光刻机,每台售价约3.5亿美元,中国买不到。需要等到国产EUV光刻机突破——预计在2030年以后。


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作者: 贾不假

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