華為沒有晶元了?咋回事?麒麟晶元將面臨停產?

8月7日,華為消費業務CEO余承東,出席中國信息化百人會2020年峰會時表示:國對華為晶元供應的禁令將於9月15日生效,屆時麒麟旗艦晶元將因為停產絕版。華為在晶元領域從嚴重落後到追趕和領先,付出了很大努力。現在遭到封殺,最遺憾的華為只在有限的時間裡涉足了晶元設計領域,而沒能在更注重資本投入的晶元製造領域取得較好的成績。

有很多朋友表示不解:

華為不是能夠獨立生產晶元了嗎?

為什麼晶元還是會被美國制裁?

晶元的量產到底是什麼卡住了華為?

晶元是個什麼東東?

可以理解為大規模的集成電路!這個大規模集成電路又是什麼?

我們先來解釋一下幾個概念,方便各位看官理解:

第一個概念:集成電路(IC)

簡單點說就是為了完成某個電路串聯的功能,而設計的一個半導體集合。也就是把二極體、三極體、電阻、電容等串聯或者串接在一個硅單晶片上。大概就是下面圖片中的這個東西。

 

第二個概念:半導體

簡單點說就是正常情況下,導電性能在導體和絕緣體之間的材料,往往用矽片充當。絕緣體就是不導電的物體。

第三個概念:晶元

晶元就是內部含有集成電路的矽片,體積很小,常用於手機、電視等。

我們把三個概念綜合一下:在半導體這個材料上製作很多個電路,這些電路為了達成某一種特定的使用用途是相關聯的,然後再把這個封裝在管殼上,就是集成電路晶元了。我們可以把手機需要的晶元理解為在矽片上坐上集成電路,加上一個外殼。

有80后的看官可能會說,我小的時候玩的小霸王遊戲機,插得卡就是這個集成電路,技術上有這麼難實現嗎?

 

看完這篇文章你就知道了!

晶元的生產環節

晶元的生產需要經歷兩個大環節:分別是設計和生產!

華為已經掌握了晶元的設計環節,但是沒有掌握晶元的生產技術和能力。

晶元的設計

晶元設計大致分為:定製規格——硬體語言描述——邏輯電路圖繪製——繪製走線圖——光罩製作等等,為了各位看官理解,我們來簡單說一下。

定製規格:晶元的使用有功率要求、功能方向等;

硬體語言描述:把第一個步驟中需要的晶元用計算機語言清晰表述;

邏輯電路繪製:大概就是下圖這個東西,用符號表示電路,當然一個手機的晶元邏輯電路圖是非常複雜的。

 

繪製走線圖:這個就相當於給生產廠家圖紙,生產廠家才能生產一樣,就是下圖這個東西。(實際上手機的晶元要複雜很多,這玩意看得我腦瓜子疼)

 

光罩製作:這個不太好說明,大概是膠捲上的圖像能夠複製到相片上,這個光罩就是一個把走線圖複製下來的東西。

 

以上就是晶元的設計大概的環節,我們簡單點說,大家方便理解。華為目前已經具備自主設計晶元的能力,但是晶元設計出來后,需要量產,生產出來才能夠用在手機上。

需要提及一下,晶元的設計需要用到設計軟體,就像我們平時用PS、AI設計圖片等,我們要是想用正版的PS是要花錢的,晶元的設計也是需要用到晶元設計的軟體,這類軟體統稱為EDA軟體,很遺憾,目前我們國家也沒有這樣的軟體,要想使用這樣的軟體進行設計,也是需要花錢的,而且費用很高基本上都是每年幾百萬美金的樣子。

晶元的生產環節

生產環節大概可以分為原晶製作——光刻——蝕刻——注入離子——封裝測試——量產等。

原晶製作:就是將硅做成高出度的硅,去除雜質,然後再把它切成小薄片,也也就是硅晶圓,然後在矽片上按照設計的圖紙進行電路安裝。

(硅晶圓)

光刻:光刻需要通過光刻機,把剛剛說的光罩上面的電路樣式刻制到硅晶圓上。這裡需要提一下光刻機,目前我們國家的光刻機就是一個門檻。

目前,全世界只有荷蘭的一家公司叫ASML能夠製造最NB的光刻機,最普遍應用的是TWINSCAN機型,我們的光刻機技術還有很長的路要走!

(光刻機)

蝕刻:簡單地說,就是用蝕刻機把硅晶圓上不需要的部分腐蝕去除,剩下的就是想要的部分。蝕刻機技術上,我們做的還是可以的,目前已經掌握了5nm的技術門,這算是一項了不起的技術。

注入離子:注入離子需要離子注入機,注入離子是為了讓晶元達到使用環境所需要的電參數和電性能。在離子注入機方面,我們國家的技術水平也在不斷進步。

封裝測試:這個比較好理解,就是把硅晶圓切割成需要的形狀和大小,然後經過試驗測試來檢測可行性。

這就是整個晶元的簡化版生產過程,目前,我們還沒辦法做到高精度的晶元量產,目前,全世界晶元生產的行業第一是台積電(台灣積體電路製造股份有限公司),韓國的三星是行業第二,我們中國目前晶元的技術第一是中芯國際,不過和台積電相比確實有很大差距,我們應該面對差距。

說一下台積電

本次華為的麒麟晶元主要是美國發布禁令逼迫台積電斷供華為麒麟晶元的生產,也就是說麒麟晶元將失去生產廠家。

 

台積電這家企業有兩個大客戶,一個是蘋果公司,蘋果手機用的都是台積電生產的晶元,大概佔台積電市場份額的24%;第二個就是華為了,大概佔台積電營業額的15%。

美國禁令發布后,台積電正在全力的開動生產線為華為儲備晶元,美國禁令的期限是9月15日,如果日期一到,台積電仍然繼續幫助華為生產晶元,那就代表台積電可能會失去蘋果的訂單甚至會失去其他的市場訂單,畢竟台積電是一家商業公司。我們看結果吧!

華為該怎麼辦?

如果台積電斷供華為,那華為還有幾個晶元生產商的選擇,分別是高通、三星、聯發科。高通是美國的企業,可能性不大;三星的產能有限,並且華為和三星手機競爭激烈,也不太現實;最大的可能是聯發科,不過聯發科也不是萬全之策,畢竟這裡面也有美國技術。

最好的方法就是國人當自強,研發技術,掌握頂尖技術。隨著時間的推移,相信晶元技術的研發,我們早晚能躋身世界前列。加油吧!少年郎!