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综述

2024年底,华为发布了最新型号的手机——HUAWEI Mate 70。除了“史上最强大的Mate”的称号,以及独特的AI功能之外,它最引人瞩目的,就是搭载的芯片了。

毕竟,华为一直是咱们国家半导体行业的领军企业,其最新型号的机型,一方面代表着咱们国家芯片的最高水平,另一方面也免不了和美国来一番对比。

这不,某国际权威机构当即就表示,Mate 70搭载的麒麟芯片并没有明显的制程进步,其实还是上一代产品的优化版本,其制造工艺仍然保持在7纳米节点,而美国早已能达到3纳米,甚至是2纳米的技术水平——这个评价,是否客观公正呢?

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麒麟芯片究竟是啥水平

华为Mate 70手机搭载了两款不同型号的麒麟芯片,分别是搭载于标准版上的麒麟9010,以及搭载于Pro、Pro+、RS等高端版本上的麒麟9020。其中,又以麒麟9020为华为移动处理器发展的最新成果代表。

相较于前一代机型,9020采用了全新的CPU架构设计,配备了Maleoon 920图形处理器以及最新的卫星通信模块。根据测试结果,其操作流畅度提升了39%,游戏帧率提升了31%,整机性能也得到了大幅提升,幅度约为40%。

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就性能上看,麒麟9020相较于前代的进步还是挺大的。那么,为啥国际权威机构techinsights发布的报告又显示它只是“优化版本”呢?关键还是在制造工艺上。

虽然还没有“实锤”消息放出,但大量媒体猜测,麒麟9020用的可能还是上一代芯片就已经在使用的7纳米制造工艺。这一数字简单地说,就是芯片在制造过程中,其集成电路的最小特征尺寸。换而言之,就是这芯片到底能刻画多精细的线条宽度。

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这一数字越小,那么就意味着在同一大小的硅片上可以集成更多的晶体管。这样一来,这些晶体管就能支持更复杂的架构设计,能拥有更大的缓存、更多的核心,芯片的性能就越好,同时功耗也越低,芯片面积也就能做得更小。

总而言之,芯片工艺就是越“小”越好,所以各半导体大国都在卷芯片制造工艺的数字。你的技术水平有7纳米,那我就要率先突破5纳米,甚至是3纳米、2纳米。

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再来看美国方面的芯片制造工艺:根据最新消息,台积电已经在亚利桑那州的晶圆厂中实现了3纳米技术芯片的量产,并且苹果15 Pro系列手机已经搭载了其生产的第一代3纳米节点处理器,此外其第二代3纳米节点处理器也已经应用于苹果16系列的生产制造。

虽然2纳米芯片还未投入量产,但无论是台积电,还是三星、英特尔,都在你追我赶地参与竞争,都画下了2025年就要实现突破的“大饼”,势要赢下这场芯片客户争夺战。

看来,中美芯片制造工艺确实还存在一些差距。

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中国企业为啥突破不了7nm

早在2020年左右,咱们国家就已经实现了14纳米制程芯片的量产。如今,7纳米芯片投入生产也有一段时间了,为何咱们还是迟迟无法突破7纳米这个大关呢?

最主要的原因之一,是设备的限制。众所周知,制造更为精细的芯片需要更加精密的光刻技术,也就需要最为先进的光刻机。而放眼全球,现在最能满足这一需求的就是荷兰的ASML公司量产的极紫外(EUV)光刻机。

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说到荷兰的ASML公司,你应该就明白了!自2019年老美开始频频对咱们国家的半导体行业进行制裁开始,这公司的光刻机对咱们的出口就常常受限。

2023年初,ASML对中国的光刻机出口就需要申请重重许可,到了2024年初又越发变本加厉,撤销了多个型号例如NXT:2050i和NXT:2100i光刻机的出口许可证。

2024年9月,荷兰政府更是限制了两款浸没式DUV(深紫外光)光刻机的出口,这就导致制造7纳米及以下的更为先进的芯片的光刻机根本无法出口至我国——当然,这背后主要还是“与美国达成了共识”。

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限制一出,可不仅咱们的半导体企业发了愁,连ASML公司高层本身都挠掉了头发。毕竟,中国一直是ASML公司的第二大市场,即使2023年光刻机出口逐渐收紧,其第三季度在中国大陆的销售额仍然高达46%。

这老美逐渐给荷兰施压,ASML也不敢不从;但眼看着欧洲就业环境越来越差,员工们时不时就要因为降薪罢工,ASML只好赶紧调整全球业务的布局,争取多生产点还能出口的机器。

又没有足够精细的光刻机,配套材料也与国际先进水平存在差距,还随时面临着其他巨头企业的封锁,咱们的芯片技术发展得慢,也是有理有据了——不如说,面对这样的制裁,咱们的芯片还能一步一脚印地投入市场,已经是相当不容易了。

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中国芯片与美国芯片还差多远

2024年,我国两大芯片龙头企业——华为和中芯国际已经成功开发出了5纳米技术,这无疑是咱们国家芯片生产的一大里程碑。但由于咱们的生产设备还是比较老的DUV光刻机,这样的技术还无法投入生产。换而言之,虽然咱们的芯片生产已经在逐年取得突破,但还是被“7纳米”这一名头狠狠地卡了脖子。

相比之下,世界芯片龙头企业例如台积电,早在2018年4月就实现了7纳米制程芯片的大规模生产——可以说,“现实很骨感”,咱们的芯片生产还是落后于世界领先水平好几代。

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而就更为直观的市场份额而言,根据2020年的最新数据,美国企业在全球芯片的销售额中占了大约47%的份额;相较之下,中国大陆的企业仅占大约5%。虽然如今4年过去,这一数字肯定已经有了改变,但在光刻机技术的重重封锁与垄断之下,市场的大头还是被美国牢牢地把握在手里。

也是因此,2024年底,ASML公司的CEO克里斯托弗·富凯才会直言不讳地表示:尽管中国的不少半导体企业已经取得了可观的突破,但与半导体行业的国际领头羊,例如英特尔、台积电和三星相比,“仍然存在10-15年的技术差距。”

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结论

目前咱们国家的芯片制造可能仍与世界最尖端的3纳米、2纳米制程存在较大差距,但在7纳米及以下制程方面已经取得了长足的进步。例如14纳米等级的IGBT芯片就已经广泛应用于新能源汽车、高铁等行业,表现也丝毫不逊色于其他国际先进公司。

未来,美国对咱们半导体行业的限制一定会愈演愈烈,但中国芯片的发展趋势已经无法被任何势力所阻挡。如今,咱们的晶圆月产能已经达到全球总量的25.6%,相信随着时间的流逝,随着本土光刻机技术的创新,以及新的材料及工艺的发展,美国想要卡咱们的脖子,会变得越来越难。

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