AI芯片的制造有多難？華為AI芯片的制造有這樣的報(bào)道，一年前的良品率20%，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到40%，這是里程碑式的進(jìn)步，讓華為這款A(yù)I芯片的制造超過盈虧平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)盈利。
你也許會(huì)問40%到底是一個(gè)什么樣的概念？不是說臺積電和中芯國際7納米芯片的良品率一直都保持在90%以上了嗎？
這里的90%良品率是專指手機(jī)芯片，而AI芯片是目前所有芯片制造中最難的一種，沒有之一，其制造過程中的制約和不確定性太多。沒有對比就沒有真相，即便是芯片制造的龍頭老大臺積電，為英偉達(dá)代工的H100芯片良品率也就達(dá)到47%而已。
有了這個(gè)數(shù)據(jù)以后，你還會(huì)覺得華為最新的AI芯片昇騰910C的良品率低嗎？
手機(jī)芯片是單一芯片制造，而AI芯片是把多達(dá)7個(gè)芯片組合在一起的制造工藝，用的也是最復(fù)雜的封裝技術(shù)CoWoS，將1個(gè)核心邏輯芯片和6個(gè)HBM存儲芯片組合并封裝在一起，即便是強(qiáng)如臺積電在這上面的制造也是困難重重。
實(shí)際上芯片廠在封裝單個(gè)芯片的時(shí)候，良品率還是很高的，能達(dá)到驚人的95%，但當(dāng)我們把6個(gè)HBM存儲芯連在一起的時(shí)候就不行了，良品率只能達(dá)到73%，其原理用數(shù)學(xué)公式可表示成95%的六次方，結(jié)果就是真正的良品率。
這一步完成后，還沒有完，還要和最關(guān)鍵的核心邏輯芯片一起封裝，核心邏輯芯片屬于大塊頭，面積高達(dá)為814mm2，而芯片尺寸太大或太小都不好加工。
核心邏輯芯片使用帶有本地硅互連(LSI)橋接的RDL中介層連接芯粒，與HBM存儲芯片相連，傳輸速率可達(dá)10TB/s左右，但這些橋接的放置精度要求非常高。
此外GPU芯粒、LSI橋接、RDL中介層和主板基板之間的熱膨脹系數(shù)因?yàn)椴馁|(zhì)不同，相互之間是不匹配的，產(chǎn)生的變形也會(huì)導(dǎo)致芯片翹曲或出現(xiàn)系統(tǒng)故障。以上任何一步或任何一個(gè)部件的缺陷都可能導(dǎo)致整塊AI芯片的報(bào)廢。所以核心邏輯芯片的良品率只能達(dá)到65%左右，于是最后的AI芯片良品率是73%乘以65%等于47%。
目前華為AI芯片昇騰910C的良品率40%，相比于一年前昇騰910B的20%已翻了一倍，大幅進(jìn)步。數(shù)據(jù)出來后，臺積電直接炸鍋了，因?yàn)樗麄內(nèi)f萬沒想到華為以一己之力，多頭并進(jìn)，搞定手機(jī)麒麟芯片的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)了AI芯片的量產(chǎn)。
臺積電是內(nèi)行，雖然外界紛紛猜測華為的芯片是大陸目前最先進(jìn)的中芯國際代工
的，但臺積電知道這不可能，中芯國際使用的大部分設(shè)備來自國外，全部都是有后臺監(jiān)控的，生產(chǎn)了什么，什么時(shí)候生產(chǎn)的，產(chǎn)量是多少全部一清二楚。一旦中芯國際違反禁令為華為代工，這些國外的半導(dǎo)體廠家就會(huì)鎖機(jī)。如果你想切斷網(wǎng)絡(luò)，不讓別人監(jiān)控，不好意思，別人早就想到了，一旦斷網(wǎng)，這些設(shè)備會(huì)立刻鎖死。你想重新啟動(dòng)不僅要支付天價(jià)的開機(jī)費(fèi)，還要寫報(bào)告，當(dāng)面陳述和道歉。
其實(shí)相對于華為目前的技術(shù)和產(chǎn)能，臺積電最感到恐懼的是華為的進(jìn)步速度。2018年華為推出中國第一款A(yù)I芯片昇騰310，性能有限但意義重大，昇騰310芯片目前被國家博物館收藏。
但接踵而來的是美國全方位的制裁，只設(shè)計(jì)不生產(chǎn)的華為芯片頓時(shí)陷入紙上談兵的尷尬，一片哀鴻中。
芯片領(lǐng)域的公司可分為三種模式：IDM、Fabless、Foundry，分別指設(shè)計(jì)生產(chǎn)全部搞定、只設(shè)計(jì)、只生產(chǎn)。華為被制裁后，開始百廢待興，從無到有，并在東莞松山湖組建了自己的芯片生產(chǎn)基地。
相比而言，臺積電（TSMC）在1987年創(chuàng)立，至今已有30年的歷史，底蘊(yùn)、資金、技術(shù)儲備都不是華為可以比擬的，所以臺積電創(chuàng)始人張忠謀曾經(jīng)非常囂張地在電視上評論：“錢不是萬能的！中國大陸永遠(yuǎn)不可能造出高端芯片”，荷蘭光刻機(jī)巨頭ASML也放出狠話：“就算把圖紙給你們，中國人也造不出光刻機(jī)！”
這背后的原因是芯片的制造太難了，需要用到幾十上百種設(shè)備，幾百道工序。人類工業(yè)化進(jìn)程中，從未有一個(gè)國家單獨(dú)做到過，更何況是在被全球禁運(yùn)的情況下，相關(guān)設(shè)備和工藝都需要重新開發(fā)，從關(guān)鍵的擴(kuò)散、薄膜沉積、光刻、刻蝕、離子注入、CMP拋光、金屬化、測試設(shè)備，到專用的特種化學(xué)材料，特氣、光掩膜、光刻膠、光刻膠輔助材料、濕化學(xué)品、靶材、拋光液等等，無一不是缺一不可，而當(dāng)時(shí)的情況是中國的自給率絕大多數(shù)為0。還有最難的一點(diǎn)，所有的設(shè)備、材料的開發(fā)和制造必須要繞開國外專利。
三軍可奪帥，匹夫不可奪志。當(dāng)時(shí)比亞迪的總裁王傳福很不服氣，回應(yīng)了這樣一句話：“芯片是人造的，不是神造的”。華為任正非什么也沒說，但不言而喻，任正非是生死看淡，不服就干，開啟了當(dāng)時(shí)被業(yè)內(nèi)認(rèn)為最為瘋狂的“松山湖”計(jì)劃，全面實(shí)現(xiàn)自主。
后面當(dāng)華為推出沒有包含任何外國技術(shù)的Mate手機(jī)后，華為輪值董事長郭平曾正式表態(tài)：“我們不惜打出自己的最后一發(fā)子彈。一定能夠建立起這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈……相信將來，我們不僅能設(shè)計(jì)得出，能造得出，還能夠持續(xù)領(lǐng)先?！?/p>
這是華為最直接的一次表態(tài)，以華為進(jìn)軍哪一行就干到哪一行第一名的歷史，以及中國在芯片產(chǎn)業(yè)持續(xù)的快速突破，這一次臺積電和荷蘭光刻機(jī)巨頭ASML沉默了，轉(zhuǎn)而開始預(yù)測中國幾年內(nèi)能突破技術(shù)桎梏。
目前華為高端芯片制造的“王炸”就在松山湖，這在業(yè)內(nèi)已經(jīng)是猶抱琵琶半遮面，從披露出來的消息，目前中國的高端光刻機(jī)正在調(diào)試安裝中，預(yù)計(jì)今年三季度開始試生產(chǎn)，2026年全面實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
這一刻，再?zèng)]有人在一邊“指點(diǎn)江山”了?？梢钥隙ㄒ稽c(diǎn)，技術(shù)基因銘刻到骨子里的華為，從來不是復(fù)制，只會(huì)是超越。
話說回來，全球AI芯片的蓬勃發(fā)展，我們因?yàn)橛腥A為而沒有掉隊(duì)，華為今年的目標(biāo)是將AI芯片昇騰910C良品率進(jìn)一步提高至60%，那樣芯片產(chǎn)能增加的同時(shí)，成本就還能下降，到時(shí)我們不怕國外斷供，也不怕國外傾銷，華為和臺積電、英偉達(dá)打價(jià)格戰(zhàn)都有底氣。
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