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2025-07-26 0
芯片,又称集成电路。
自1958年美国人杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯“手搓”出第一枚芯片以后,人类便进入了芯片时代。小小的一枚芯片,直接带动了第三次科技革命,直接进入了信息技术高度发达的时代。
如今,不论是工业数控设备,家用电器,数码产品,AI还是制导设备,都离不开芯片。许多工业国的确拥有设计,制造芯片的工艺,但这并不意味着它们都能成为半导体领域的强国。因为造180nm的,和造7nm的都是芯片,但技术含量和应用程度,商业价值却有天壤之别。
中国在半导体领域起步晚,欠的账很多,但也终究是有自己的一批半导体生产,设计机构。在如今中美博弈愈加激烈,美国对中国尖端科技设置的学术交流,技术转让,产品出口越来越严厉的情况下,中国不得不加强自主研发,制成芯片的能力。
而华为公司之前推出的海思麒麟系列芯片,无异于是近年来中国民用消费领域芯片的拳头产品,让全世界都感受到了中国半导体产业也是有希望达到,甚至超越西方同行的。
那么,海思麒麟系列芯片究竟是怎么来的?是谁设计了它,又是谁,在如今台积电,台联电,三星都不可能接单的情况下给它做了代工?
1,海思的发展
在讲海思麒麟和它的代工之前,必须要先搞明白芯片从0到投入市场,到底要经历什么样的环节,才能让大家看得更明白。
一颗芯片,其诞生的第一个步骤就是立项,这一步需要确定芯片的功能、性能、功耗、尺寸等需求,制定技术规格。
第二步是芯片设计,这一步是将技术规格转化为具体电路设计,包括逻辑设计和物理设计,需要有前端设计,RTL代码转化,后端设计等协同工作。
第三步则是通过FPGA原型或仿真验证芯片设计的正确性。
第四步是流片,即完成芯片设计后,生成光刻掩膜数据提交给晶圆厂。
第五步则是由晶圆厂代工,通过使用光刻机、沉积炉、蚀刻机等设备完成晶圆制备,光刻,掺杂,沉积,蚀刻与清洗等多个生产步骤。
第六步是使用自动测试设备对晶圆上的每个芯片进行功能和性能测试。
第七步是对加工好的晶圆进行切割(将晶圆切割成单个芯片)和封装(将芯片封装到保护外壳中,连接引脚或焊球)。这一步需要用到键合机,晶圆切割机等设备。
第八步是对封装好的芯片进行成品测试。
完成以上八个大步骤之后,芯片才能量产并进入市场。像美国高通,英伟达,台湾联发科和中国大陆的海思,紫光展锐主要干的就是这些事儿。
而台积电,台联电这些干的就是晶圆生产,封装的事儿。全球唯一一家能全链条运作的,目前也只有三星电子。
华为在本世纪10年代以后,在智能手机领域取得了不俗的成绩,其在海外的扩张一度使得其在欧美市场上可以和三星,苹果并驾齐驱。华为手机早期也和大多数国内手机厂商一样,用的是美国高通和对岸联发科的芯片。
或许是未雨绸缪,华为早就想建立自己的国内半导体供应链了。因此,早在2004年,华为便将华为集成电路设计中心改组成了海思半导体。海思的主要工作,就是设计芯片,然后交给代工厂制作。
2009年,海思半导体设计的K3V1v成为了海思麒麟的第一个产品,它被TSMC180纳米制作工艺,运用到了C8300这样的手机上。
2012年和2014年,海思麒麟又推出了K3V2和麒麟620芯片,它们分别采用了48纳米和28纳米制程工艺,被应用到包括华为P8青春版,荣耀4X,mate1等手机和平板产品上。
2016年至2020年,华为又陆续推出了海思麒麟65,91,92,81,82,和71等系列芯片,这些芯片也实现了12纳米工艺的水准,几乎普及到了其推出的不少手机上。
也真是在2020年,美国政府对中国半导体产业展开了制裁,华为也在其中。美国政府规定禁止使用美国设备和技术参与中国半导体产品的制作,许多西方国家依然跟进了。在这种情况下,华为在海外市场的市场份额大减,业务遭到打击,只能转进中国市场。美国也一度对华为的芯片供应问题看法不乐观,认为华为失去美国的芯片工艺和台积电的代工之后,只能靠囤积老芯片,发布落后于时代的次品,从而在电子消费品技术更新迭代快的环境下越混越差。
然而,海思麒麟还是熬过了美国的制裁,并涅槃重生,推出了一系列新产品。
海思2020年冬季以后陆续的推出的麒麟9000系列,已经实现了5纳米工艺,其CPU采用A77,A55架构,广泛运用到了华为P系列,Mate系列,Nova系列等旗舰机和中端机领域,甚至增强了智能设备的卫星和5G服务能力,让全世界惊呼,华为又雄起了。
不仅如此,海思还在巴龙系列(应用于智能穿戴等终端设备),蓝牙耳机 智能眼镜,服务器处理器和AI芯片方面发力,扩大了营业,营收点。尤其是其推出的“昇腾”系列AI芯片,让中国看到了在美国严密管制AI芯片出口的情况下,中国获得与英伟达同类产品竞争的机会。
如今,海思半导体已经成为中国设计端最优秀的半导体企业。
美国的一些民间数码爱好者在拆除华为手机的芯片后,发现其性能,架构并不比高通公司的同档产品差,甚至还一度认为是台积电暗中恢复了对海思麒麟芯片的代工。
以至于台积电不得不出来发声,坚称2020年美国制裁发起之后,台积电没有接任何海思麒麟的单子。(台积电在2020年之前一直是海思麒麟最主要的代工企业)
那么,究竟是谁在给海思麒麟代工呢?
2,究竟是谁代工?
全世界有能力做芯片代工的企业其实就那么几家,在遭受美国制裁的情况下,谁代工并没有那么难猜,它就是中芯国际。
中芯国际公司成立于2000年,是一家国企,也是目前中国最大,世界第三的半导体代工企业。
中芯国际在2020年之后接手了海思麒麟的大量订单,虽然面临美国的严厉制裁以及欧洲国家不愿意出售最先进的光刻机等困难,但中芯国际还是依靠自己的DUV光刻技术,在7纳米芯片制程工艺上能满足海思的要求。2023年以后海思的芯片,几乎全部由中芯国际代工。
目前,根据2024年中芯国际的财报显示,该公司86%的收入来自国内市场,而这其中有20%的左右的订单来自华为系下的海思,其2024年的营收在70亿美元以上。
中芯国际目前的主要问题在于产品的良率和制程工艺上。因为光刻机等技术原因,中芯国际生产的7纳米芯片良率最乐观的估计也只有50%,而台积电是80%,这意味着中芯国际制程的成本要大于台积电,而这些成本最终也会反应到商品的价格上。
在5纳米制程工艺上,因为缺乏荷兰的EUV光刻机,中芯国际目前还不能掌握5纳米工艺,不过他们有望在2025年内实现一些突破。
至于3纳米级别的芯片制程工艺,中芯国际就更没有相关技术了。
不过,在14纳米以上制程的芯片上,中国倒是能在全球市场上凭借成熟的产业链,工艺占有成本和良率方面的优势。这些芯片主要运用在汽车,智能家电等产品上,中国在这方面的芯片工艺并不比西方世界差,中国落后的地方,主要还是14纳米以下的制程。
需要注意的是,海思麒麟芯片的逆袭,不仅仅是华为一家的事儿,它更是中国半导体产业正在不断追赶,发展的一个缩影。
纵观全球的半导体产业上下链条,德国,韩国,日本,荷兰,美国等都在这里发挥了自己的作用,练就了一身本领,从而使得该产业能够愈发成熟。
在这其中,张忠谋,黄仁勋等华人的经历足以表明,华人在半导体产业上也是有很强大的创造力的,海外华人能行,中国人自然也是不差的,也是有无限可能的。
中国的半导体产业相比世纪之初和十年前,已经有了不小的进步。中国作为全球最大的电子产品消费市场,是非常需要发展半导体产业的,海思,中芯这些企业是必须要花大价钱,大力气去扶持的。中国想要在相关领域走得更远,就必须注重人才培养,政策和财政扶持,如此才能从根本上扭转半导体产业整体不如西方世界的情况。
参考资料:
1,2023.3.23-北京商报-华为走出封锁1400天:P60、芯片与北斗
2,2025.5.19-中芯国际官网-公司简介
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