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  • 向死而生，打破國(guó)外壟斷：長(zhǎng)江存儲(chǔ)

    縱觀電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，關(guān)于存儲(chǔ)器間的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，最開(kāi)始是美國(guó)一家獨(dú)大，80年代后“日本五巨頭”將全球市場(chǎng)徹底洗牌，隨后韓國(guó)，臺(tái)灣等地的公司迅速興起，將原先日本的市場(chǎng)奪走大半;緊接著韓國(guó)又憑借著美國(guó)和政府的扶持，將一眾同行盡數(shù)打敗。時(shí)至今日，在DRAM方面，僅剩下三星，海力士，鎂光三家;NAND也差不多，除了上述三家，也只有inter，西部數(shù)據(jù)，鎧俠等寥寥數(shù)家。2017年，存儲(chǔ)器價(jià)格上漲，國(guó)內(nèi)企業(yè)叫苦連天。 就在此時(shí)，一家中國(guó)企業(yè)，立志要改變這種屈辱的局面。 這家企業(yè)，就是長(zhǎng)江存儲(chǔ)。 十年飲冰，難涼熱血：長(zhǎng)江存儲(chǔ)的艱辛歷程 在見(jiàn)識(shí)到上游產(chǎn)業(yè)被壟斷的嚴(yán)峻后果，國(guó)內(nèi)先后出現(xiàn)三家主營(yíng)存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)的公司——長(zhǎng)江存儲(chǔ)，合肥長(zhǎng)鑫，福建晉華。而福建晉華由于剛起步就被美國(guó)打壓，所以進(jìn)展滯后了許多，目前就只剩下長(zhǎng)江存儲(chǔ)和合肥長(zhǎng)鑫兩家。其中實(shí)力最為強(qiáng)勁的，便是長(zhǎng)江存儲(chǔ)。 說(shuō)起長(zhǎng)江存儲(chǔ)，就不得不提起他的前身——武漢新芯，這家成立于2006年的企業(yè)曾是湖北省重點(diǎn)扶持的對(duì)象。由于此前缺乏經(jīng)驗(yàn)，武漢新芯由中芯國(guó)際負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。武漢新芯一開(kāi)始本來(lái)是打算做DRAM的，但當(dāng)時(shí)的中芯國(guó)際十分困難，被臺(tái)積電的官司搞得焦頭爛額，無(wú)暇顧及武漢新芯的發(fā)展。又恰逢DRAM行業(yè)正處于低谷周期，無(wú)奈之下，武漢新芯只好先替美國(guó)企業(yè)Spansion代工NADA閃存。 然而武漢新芯著實(shí)倒霉，在2008年的全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)中，Spansion斷掉了給武漢新芯的訂單，武漢新芯一度徘徊在破產(chǎn)邊緣，還被臺(tái)積電，鎂光等企業(yè)盯上。在隨后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，武漢新芯只能在夾縫中求生存。盡管局勢(shì)艱難，但武漢新芯一直沒(méi)有放棄對(duì)自主創(chuàng)新的追求，堅(jiān)決不同意合資。2011年，從官司中緩過(guò)勁的中芯國(guó)際終于想起了武漢新芯，投資十億美元將武漢新芯全資控股，但可惜的是，因?yàn)楦鞣N原因，這筆注資計(jì)劃實(shí)際上并沒(méi)有完成。2013年，中芯國(guó)際選擇退出，武漢新芯又一次陷入危機(jī)，但這一次，武漢新芯沒(méi)有等待太久。 2014年9月，工信部辦公廳宣布成立國(guó)家集成電路投資基金，專(zhuān)門(mén)用于推進(jìn)先進(jìn)集成電路事業(yè)的發(fā)展。在此后的兩年里，湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司、國(guó)開(kāi)發(fā)展基金有限公司、湖北省科技投資集團(tuán)有限公司共同出資240億美元，解決了武漢新芯的資金問(wèn)題。在存儲(chǔ)行業(yè)拼搏多年的武漢新芯終于迎來(lái)了勝利的曙光，2016年3月，武漢新芯高調(diào)宣布：將用240億美元，在武漢打造一個(gè)世界級(jí)的半導(dǎo)體企業(yè)! 2016年，武漢新芯再迎喜訊：中國(guó)最大的綜合性集成電路企業(yè)——紫光集團(tuán)正式參與。多方討論研究后，決定在武漢新芯的基礎(chǔ)上成立了一家全新的企業(yè)——長(zhǎng)江存儲(chǔ)。在紫光集團(tuán)董事長(zhǎng)趙偉國(guó)的安排下，長(zhǎng)江存儲(chǔ)整合了武漢新芯，其中紫光占股51.04%。 “自主創(chuàng)芯，產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)!” 從這天起，中國(guó)正式開(kāi)啟了存儲(chǔ)自主化的進(jìn)程。 逆流而上，專(zhuān)為打破壟斷而生 根據(jù)《二十國(guó)集團(tuán)國(guó)家創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)力黃皮書(shū)》報(bào)告：中國(guó)已經(jīng)成為集成電路最大的進(jìn)口國(guó)，80%的高端芯片都靠進(jìn)口。以2019年為例，中國(guó)在芯片方面的進(jìn)口金額超過(guò)了3000億美元，遠(yuǎn)超石油進(jìn)口的開(kāi)銷(xiāo)。而存儲(chǔ)器作為集成電路里至關(guān)重要的一環(huán)，實(shí)現(xiàn)自主化更是當(dāng)務(wù)之急，長(zhǎng)江存儲(chǔ)擔(dān)起了這項(xiàng)重任。 成立伊始，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的技術(shù)實(shí)力比較薄弱，工藝水平還停留在先前為Spansion代工的層面。和三星，海力士等企業(yè)是不能相提并論的。為了解決這項(xiàng)難題，長(zhǎng)江存儲(chǔ)找到了“國(guó)家隊(duì)”——中科院微電子研究所進(jìn)行深度合作，一起研發(fā)新工藝。 2017年2月，長(zhǎng)江存儲(chǔ)傳來(lái)捷報(bào)：國(guó)產(chǎn)32層3D NAND FLASH芯片在電學(xué)特性等各項(xiàng)測(cè)試中指標(biāo)合格，迎來(lái)突破性進(jìn)展。緊接著，長(zhǎng)江存儲(chǔ)挖來(lái)了楊偉毅擔(dān)任CEO。楊偉毅在半導(dǎo)體行業(yè)可謂是鼎鼎大名，他所創(chuàng)辦的晨星集團(tuán)在全球范圍內(nèi)也是響當(dāng)當(dāng)?shù)拇嬖?，尤其在智能電視芯片的研發(fā)商，一度超越了聯(lián)發(fā)科。但由于楊的祖籍是福建，自大陸背景讓晨星在臺(tái)灣的運(yùn)營(yíng)屢被刁難。所以當(dāng)長(zhǎng)江存儲(chǔ)發(fā)出邀請(qǐng)時(shí)，楊毅偉很快便同意了。 長(zhǎng)江存儲(chǔ)深知人才的重要性，除了楊毅偉，還不惜花重金聘請(qǐng)了NorFlash創(chuàng)始人高啟全，聯(lián)電集團(tuán)集團(tuán)CEO孫世偉等，與之而來(lái)的還有一大批技術(shù)功底扎實(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的前沿工程師，他們都是長(zhǎng)江存儲(chǔ)最堅(jiān)實(shí)的技術(shù)后盾。 道阻且長(zhǎng)，志在必行的長(zhǎng)江存儲(chǔ) 2018年，長(zhǎng)江存儲(chǔ)發(fā)布了號(hào)稱能夠顛覆行業(yè)的Xtacking 3D NAND技術(shù)。 簡(jiǎn)單來(lái)講，傳統(tǒng)的NAND閃存的制造商通常都是使用單一工藝技術(shù)在一個(gè)晶片上產(chǎn)生存儲(chǔ)器陣列以及NAND邏輯(地址解碼，頁(yè)面緩沖器等)。而長(zhǎng)江存儲(chǔ)則是將兩種不同的工藝技術(shù)在兩個(gè)不同的晶圓上制作NAND陣列和NAND邏輯，然后再將兩個(gè)晶圓粘合在一起，使用一個(gè)額外的工藝步驟通過(guò)金屬通孔將存儲(chǔ)器陣列相連接，實(shí)現(xiàn)邏輯上的互聯(lián)。 這種全新的架構(gòu)模式能最大化其內(nèi)存陣列的密度，使NAND獲得超快的I/O速度，具長(zhǎng)江長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示，其64層3D NAND芯片的I/O接口速度為3 Gbps，比三星最新的V-NAND快兩倍，比主流3D NAND快三倍，速度和穩(wěn)定性都遠(yuǎn)超其他同期產(chǎn)品。 憑借著Xtaking這項(xiàng)顛覆性的技術(shù)，在2018年的閃存技術(shù)峰會(huì)上，長(zhǎng)江存儲(chǔ)成為了最后出場(chǎng)的壓軸公司，并獲得“最具創(chuàng)新能力的閃存創(chuàng)始公司”的獎(jiǎng)項(xiàng)。這標(biāo)志著我國(guó)在閃存方面，已經(jīng)和鎂光，海力士等企業(yè)在同一水平線上! 但這并不夠，因?yàn)殚L(zhǎng)江存儲(chǔ)的最終目標(biāo)，是存儲(chǔ)界的泰斗——三星。 長(zhǎng)江存儲(chǔ)——致鈦SC001 1TB SSD 韓國(guó)三星早在2017年就實(shí)現(xiàn)了64層NAND的量產(chǎn)工作，而我們直到2019年9月是，才宣布投產(chǎn)64層，256Gb TLC 3D NAND Flash，并且良品率也不高。所以保守估計(jì)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)和三星的技術(shù)差距在三年之間，我們?cè)谶M(jìn)步，對(duì)方也沒(méi)閑著，這看似短短的三年，將是一場(chǎng)極為困難的攻堅(jiān)戰(zhàn)。如今紫光集團(tuán)已經(jīng)在著手準(zhǔn)備，將投入1100億美元來(lái)投資國(guó)內(nèi)自己的內(nèi)存場(chǎng)，和長(zhǎng)江存儲(chǔ)共同努力，計(jì)劃在2022 年大規(guī)模量產(chǎn)用于智能手機(jī)和其他設(shè)備的內(nèi)存芯片。 雖然目前，長(zhǎng)江存儲(chǔ)和世界一線大廠仍然存在一定的差距，比如良品率和兼容性等，但長(zhǎng)江存儲(chǔ)用了僅僅四年時(shí)間，就追趕到這種地步，并彎道超車(chē)推出了自己的Xtaking架構(gòu)，已經(jīng)是行業(yè)奇跡!

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  • Crucial P5:美光自研控制器高端SSD

    Crucial P5是美光最近推出的一款M.2 2280的消費(fèi)級(jí)SSD，采用的是PCIe 3.0 x4，使用的是NVMe 1.3協(xié)議，有250GB、500GB、1TB和2TB四個(gè)版本。Crucial的高端消費(fèi)級(jí)SSD一直缺位，此前發(fā)布了一款叫P1的算是入門(mén)，現(xiàn)在發(fā)布了P5，作為美光的高端SSD，P5的步子邁得不算大。 官方數(shù)據(jù)顯示，P5順序讀3400M/s，順序?qū)?000MB/s(250GB版本的順序?qū)懼挥?400MB/s)，容量越大，讀性能就越好。IOPS方面，4K隨機(jī)讀寫(xiě)最高能達(dá)到43萬(wàn)/50萬(wàn) IOPS，整體性能參數(shù)在同類(lèi)SSD中算是比較高的。 官方文檔顯示，P5支持許多高級(jí)功能，比如動(dòng)態(tài)寫(xiě)加速( dynamic write acceleration)，P5的SLC Cache可以根據(jù)工作負(fù)載調(diào)整大小，從而可以減少寫(xiě)放大和優(yōu)化性能。 此外，P5還支持自適應(yīng)的熱保護(hù)，以平衡性能和耐用性，而且，它的溫度傳感器不僅在控制器上有，在NAND芯片上也有，溫度如果超過(guò)70度會(huì)限速，如果超過(guò)85度會(huì)關(guān)閉SSD。 P5不僅強(qiáng)調(diào)性能，在數(shù)據(jù)保護(hù)方面，支持全硬件的加密方式。寫(xiě)入壽命方面，每250GB最多寫(xiě)入150TB，1TB版本支持寫(xiě)入0.6PB，2TB版本支持寫(xiě)入1.2PB。1TB的實(shí)際可用容量只有930GB，大約是將9%的容量做了OP。 除了美光原廠顆粒，還有多個(gè)數(shù)據(jù)完整性措施，加上LDPC、ECC什么的，在數(shù)據(jù)安全可靠性方面用戶可以完全不用擔(dān)心。 P5采用的是單面設(shè)計(jì)，方便放在移動(dòng)設(shè)備里，1TB版本的板子上有2塊512GB 96層TLC NAND芯片，每塊NAND芯片封裝了8個(gè)die，另外還有1GB的LPDRAM內(nèi)存。 主控芯片方面，P5采用的是美光自家的六核控制器(DM01B2),是一款8通道的NVMe控制芯片。美光也終于用上了自研的控制器，下一步應(yīng)該拿出來(lái)PCIe 4.0的了吧。 自研控制器，自己的TLC芯片加上酷炫的外形設(shè)計(jì)，不禁對(duì)它的性能跑分感到好奇~ 一、基準(zhǔn)性能測(cè)試 測(cè)試主機(jī)平臺(tái)配置如下，16年的老配置了： 我們將使用Crystal Disk Info、ATTO Disk Benchmark、AS SSD、Anvil's Storage Utilities、PCMark 8和TxBench分別進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試。 二、Crystal Disk Info Crystal Disk Info通常是用來(lái)查看磁盤(pán)信息的一個(gè)工具，能顯示存儲(chǔ)設(shè)備的一些特性和運(yùn)行狀況。 從已知信息來(lái)看，無(wú)論是通電次數(shù)還是通電時(shí)間，還有寫(xiě)入數(shù)據(jù)量來(lái)看，都不算是全新的盤(pán)了，多少對(duì)性能是有一些影響的，可能更真實(shí)一些吧。 三、ATTO DISK BENCHMARK ATTO DISK BENCHMARK 是最經(jīng)典的磁盤(pán)測(cè)試工具之一，而且是廠商特別看重的一個(gè)測(cè)試規(guī)范，因?yàn)閿?shù)據(jù)一般比較好看。測(cè)試中我們使用默認(rèn)設(shè)置，ATTO用的是原始(Raw)或未壓縮數(shù)據(jù)。 從64KB開(kāi)始，寫(xiě)性能就開(kāi)始接近標(biāo)稱的3000MB/s，從4MB數(shù)據(jù)塊開(kāi)始，讀性能也基本穩(wěn)定在標(biāo)稱的3400MB/s，隨著數(shù)據(jù)塊的增大，性能整體還是非常穩(wěn)定的。 當(dāng)開(kāi)啟壓縮負(fù)載之后，性能整體有明顯降低，且基本上讀性能要比寫(xiě)性能下降的更厲害。 四、Crystal Disk Benchmark Crystal Disk Benchmark可以測(cè)隨機(jī)4K IOPS性能和順序讀寫(xiě)吞吐帶寬，之前版本顯示的不是特別清楚，而比較新的Crystal Disk Benchmark 7.0.0看的更清楚。另外，跟以前版本對(duì)比的時(shí)候注意測(cè)試項(xiàng)目有變化，比如隊(duì)列深度和線程。 順序讀寫(xiě)帶寬與標(biāo)稱的數(shù)據(jù)差不多，測(cè)試表現(xiàn)還是很不錯(cuò)的。 隊(duì)列深度32的時(shí)候，16線程的4K讀性能能達(dá)到40萬(wàn)，4K寫(xiě)IOPS能達(dá)到近50萬(wàn)，這一數(shù)據(jù)與標(biāo)稱的數(shù)據(jù)差不多。 延遲數(shù)據(jù)對(duì)于一款消費(fèi)級(jí)SSD來(lái)說(shuō)，其實(shí)意義非常有限，僅供參考。 五、AS SSD Benchmark 如果說(shuō)SSD廠商最喜歡的是ATTO Disk Benchmark的話，那可能普通用戶最喜歡的就是AS SSD Benchmark了，因?yàn)樗鼫y(cè)的場(chǎng)景都不太利于發(fā)揮性能，SSD在過(guò)程中挑戰(zhàn)比較大，可能更接近于真實(shí)使用體驗(yàn)。 順序讀寫(xiě)的吞吐帶寬與標(biāo)稱的數(shù)據(jù)相差略大。 4K隨機(jī)IOPS數(shù)值則與Crystal Disk Benchmark相差很小，讀寫(xiě)大約37萬(wàn)/50萬(wàn)，可見(jiàn)其4K IOPS表現(xiàn)真的可以很強(qiáng)。 文件拷貝速度方面，鏡像文件的拷貝速度是最快的，但與標(biāo)稱值仍有不小差距。 六、ANVIL STORAGE UTILITIES ASU也是非常常見(jiàn)的測(cè)試工具，它預(yù)置了多種SSD基準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試類(lèi)型也非常豐富，顯示的特別清楚。 4MB數(shù)據(jù)塊順序讀寫(xiě)性能與標(biāo)稱的差距較大，IOPS方面，測(cè)的是4K QD 16讀有大約20萬(wàn)IOPS，寫(xiě)有30萬(wàn)IOPS。 七、TxBENCH TxBench與Crystal Disk Benchmark很像，但是它支持的測(cè)試負(fù)載更多一些，因?yàn)樗梢宰远x一些測(cè)試，設(shè)置QD隊(duì)列深度和線程。另外，如果SSD支持安全擦除的話可以在這里完成相關(guān)操作。 默認(rèn)配置實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如上圖，順序讀寫(xiě)跟官方標(biāo)稱的數(shù)據(jù)差不多。IOPS部分這里不直接顯示，不過(guò)，我們可以將MBx256進(jìn)行一次換算，得出IOPS數(shù)據(jù)。 八、PCMark8 PCMark 8的存儲(chǔ)測(cè)試可以創(chuàng)建一系列真實(shí)的測(cè)試場(chǎng)景，比如測(cè)試打開(kāi)戰(zhàn)地三，魔獸世界之類(lèi)的游戲，還有微軟的Office軟件，以及Adobe軟件時(shí)的表現(xiàn)，針對(duì)真實(shí)場(chǎng)景下的實(shí)際參考價(jià)值更多一些。 整體而言，P5在順序讀寫(xiě)和4K隨機(jī)讀寫(xiě)方面的表現(xiàn)都還算不錯(cuò)，尤其是4K隨機(jī)讀寫(xiě)性非常的出眾。大體上與三星的970 EVO Plus接近，同時(shí)，價(jià)格比三星相隔大約30美金，看970 EVO Plus的朋友也可以看看P5。 除此之外，P5作為后來(lái)者，并不是完全跟著別人跑，它還有全盤(pán)硬件加密和溫度保護(hù)等亮點(diǎn)技術(shù)。對(duì)于美光來(lái)說(shuō)，自研控制器才是最大亮點(diǎn)，同樣作為閃存顆粒大廠的英特爾和三星都有自己的控制器，從P5開(kāi)始，美光也有了完全屬于自己的高端方案。

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  • “顯卡大廠”到“AI霸主”，英偉達(dá)的成功之路

    英偉達(dá)宣布將以400億美元收購(gòu)英國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司Arm，如果交易最終達(dá)成，這將是半導(dǎo)體行業(yè)有史以來(lái)最大的并購(gòu)交易，英偉達(dá)將成為橫跨服務(wù)器、PC、消費(fèi)電子和智能手機(jī)等多個(gè)重要領(lǐng)域的關(guān)鍵角色?；仡櫽ミ_(dá)的發(fā)展歷史，從一家單純賣(mài)顯卡的公司到橫跨多領(lǐng)域的巨頭，英偉達(dá)有何成長(zhǎng)的故事? 一、“顯卡大廠”故事的開(kāi)啟 愛(ài)玩游戲的人大概率都知道英偉達(dá)，而說(shuō)起英偉達(dá)，同樣繞不開(kāi)其創(chuàng)始人黃仁勛。 1993年，黃仁勛和朋友Chris Malachowsky和Curtis Priem聯(lián)合創(chuàng)立了Nvidia，Malachowsky和Priem是太陽(yáng)微系統(tǒng)公司(Sun Microsystems)的工程師，黃仁勛當(dāng)時(shí)是San Jose芯片制造商LSI Logic的董事。他們創(chuàng)業(yè)的初衷是研發(fā)一種專(zhuān)用芯片，用來(lái)加快電子游戲中3D圖像的渲染速度，帶來(lái)更逼真的顯示效果。 Nvidia原始資金為4萬(wàn)美元，一開(kāi)始公司并沒(méi)有起名字。彼時(shí)，所有文件都冠以兩字詞NV開(kāi)頭，含義是 Next Version(下一版)。后來(lái)，為了整合公司，他們審核了所有帶“N”和“V”的單詞，最后選了“Nvidia”，拉丁詞寓意為“羨慕”。誰(shuí)能想到經(jīng)過(guò)二十多年后，籍籍無(wú)名的Nvidia發(fā)展成了全球最受矚目的芯片公司，旗下?lián)碛蠫eForce、Quadro、Tesla、Tegra等多個(gè)產(chǎn)品線，著實(shí)成為了一家令人“羨慕”的公司。 1995年，Nvidia推出第一款產(chǎn)品，即個(gè)人電腦多媒體卡NV1，不過(guò)由于NV1塞進(jìn)了太多的功能，導(dǎo)致性能低下而宣告失敗。此外，NV1耗盡了公司最早的投資，雖然Nvidia還想繼續(xù)開(kāi)發(fā)NV2，但是由于資金短缺，而被迫終止。為了生存，公司大刀闊斧裁員，從100多人裁減至30多人。 1996年，Nvidia把重心轉(zhuǎn)到了圖形處理器上。其后兩年時(shí)間，英偉達(dá)陸續(xù)推出RIVA128、RIVA128ZX、RIVATNT等圖形處理器。這些新產(chǎn)品不僅支持微軟Direct3D和OpenGL標(biāo)準(zhǔn)，在能效上也超越了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手3Dfx的Voodoo和ATI的Rage Pro，加上價(jià)格低廉，逐漸獲得了整機(jī)廠的青睞。 1999年，英偉達(dá)迎來(lái)了具有里程牌意義的一年。同年它首創(chuàng)并定義GPU這一詞匯，這極大地推動(dòng)了PC游戲市場(chǎng)的發(fā)展，重新定義了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，并徹底改變了并行計(jì)算。 與此同時(shí)，英偉達(dá)發(fā)布了第一款GeForce產(chǎn)品——GeForce 256顯卡。GeForce 256繼前代Riva TNT2顯卡最大的改變是率先增加了T&L引擎的支持，由于顯卡采用T&L引擎能夠分擔(dān)處理器運(yùn)算負(fù)載，對(duì)于支持T&L引擎的第一人稱射擊游戲，也就是Quake，對(duì)于這種具有革命意義的電子游戲來(lái)說(shuō)，GeForce 256的效能可以完全發(fā)揮出來(lái)，而其他3dfx、S3 Graphics等廠商而言，通通望塵莫及，而唯一能與之抗衡的，只有一年后才出現(xiàn)的ATI Radeon 256顯卡。 此后，英偉達(dá)開(kāi)始了快速發(fā)展。2000年底，英偉達(dá)以7000萬(wàn)美元現(xiàn)金、100萬(wàn)股公司股票，將競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手3dfx收入囊中，正式成為行業(yè)老大。 最終，英偉達(dá)憑借GeForce系列顯卡在游戲市場(chǎng)所向披靡，和成立于1969年的AMD同坐一把交椅，N卡和A卡孰優(yōu)孰劣之爭(zhēng)也是游戲界老生常談的話題。 二、埋下進(jìn)軍人工智能的伏筆 2004年到2007年，英偉達(dá)游戲和專(zhuān)業(yè)繪圖處理器業(yè)務(wù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，度過(guò)了順風(fēng)順?biāo)乃哪?。按照既定的路線走下去，英偉達(dá)現(xiàn)在的title或許只有“顯卡大廠”。不過(guò)，偉大的公司之所以偉大，還在于它目光長(zhǎng)遠(yuǎn)且敢于創(chuàng)新。在這四年里，英偉達(dá)首席科學(xué)家David Kirk思考著一個(gè)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的問(wèn)題——讓只做3D渲染的GPU技術(shù)通用化。 最初的GPU只是用來(lái)處理圖形顯示的任務(wù)，計(jì)算純交給CPU，這事實(shí)上造成了大量運(yùn)算能力的浪費(fèi)。隨著顯卡的發(fā)展，GPU越來(lái)越強(qiáng)大，而且GPU為顯示圖像做了優(yōu)化，在計(jì)算上已經(jīng)超越了通用的CPU，特別擅長(zhǎng)并行計(jì)算。 于是，2006年，在DavidKirk博士的主導(dǎo)下，英偉達(dá)推出CUDA，讓顯卡可以用于通用并行計(jì)算等其他非圖形計(jì)算。所謂CUDA技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是打通了所有GPU內(nèi)小核心的并行計(jì)算能力，能夠解放GPU的計(jì)算能力，使得GPU能夠承擔(dān)和CPU一樣的計(jì)算任務(wù)的技術(shù)。在CUDA問(wèn)世之前，對(duì)GPU編程必須要編寫(xiě)大量的底層語(yǔ)言代碼，是程序員不折不扣的噩夢(mèng)。CUDA的到來(lái)可以說(shuō)是結(jié)束了程序員的噩夢(mèng)。 而DavidKirk博士也因此被譽(yù)為CUDA之父。對(duì)于英偉達(dá)來(lái)說(shuō)，DavidKirk博士居功至偉。他是圖形學(xué)和高性能并行計(jì)算的大神，除了做顯卡，他另一大貢獻(xiàn)就是搞出了CUDA，后當(dāng)選美國(guó)工程院院士。 CUDA的誕生為英偉達(dá)進(jìn)軍人工智能埋下了伏筆。 三、CUDA出師不利 2006年之后，英偉達(dá)在堅(jiān)持主流顯卡市場(chǎng)的同時(shí)，也在繼續(xù)布局CUDA，推出了CUDA平臺(tái)和Tesla架構(gòu)。當(dāng)時(shí)，英偉達(dá)推出的GeForce 400,500,600,700系列不僅在性能上超過(guò)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，而且功耗較低。 然而，CUDA的發(fā)展就沒(méi)有那么順利了。一方面，英偉達(dá)推出的大規(guī)模并行運(yùn)算芯片——Tesla，對(duì)于其傳統(tǒng)游戲和專(zhuān)業(yè)繪圖業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有這樣的高性能運(yùn)算需求。另一方面，David Kirk博士說(shuō)服黃仁勛投入大量資源研發(fā)CUDA技術(shù)，并讓每一顆英偉達(dá)GPU都支持CUDA。而這一瘋狂的舉動(dòng)導(dǎo)致成本劇增。由于必須在硬件產(chǎn)品設(shè)計(jì)中增加相關(guān)CUDA邏輯電路，使得芯片面積增大、散熱增加、成本上升、故障率增高;同時(shí)，還要保證每款產(chǎn)品的軟件驅(qū)動(dòng)都支持CUDA，這對(duì)英偉達(dá)的工程師來(lái)說(shuō)是巨大的工作量。 除了內(nèi)部發(fā)展不順之外，英偉達(dá)也外部受敵。2008年，CPU巨頭AMD收購(gòu)英偉達(dá)老對(duì)手ATI，形成了CPU整合GPU的新解決方案。Intel也終止了與英偉達(dá)的合作，在自家芯片組中集成了3D圖形加速器。 種種不利因素的影響下，2008年，英偉達(dá)營(yíng)收驟降16%，股價(jià)從37美元跌到6美元左右。 不過(guò)，一時(shí)的挫折并未動(dòng)搖黃仁勛的信念和決心，他仍然堅(jiān)持繼續(xù)布局CUDA技術(shù)。事實(shí)證明，黃仁勛的堅(jiān)持是對(duì)的，英偉達(dá)也終守得云開(kāi)見(jiàn)月明。 2009年到2012年，隨著基于CUDA的通用GPU在高性能計(jì)算領(lǐng)域威力凸顯，英偉達(dá)也迎來(lái)了發(fā)展史上最重要的時(shí)期。 四、跨進(jìn)人工智能大門(mén) 2012年，ImageNet(圖像識(shí)別領(lǐng)域賽事)大賽上，當(dāng)時(shí)Geoffrey Hinton的學(xué)生通過(guò)兩個(gè)GPU將深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AlexNet的準(zhǔn)確率提高了10.8%，震撼了學(xué)術(shù)界，英偉達(dá)也借此一戰(zhàn)成名，從游戲市場(chǎng)一大步跨入AI市場(chǎng)。 此后，英偉達(dá)乘著深度學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈的東風(fēng)，成為AI芯片領(lǐng)域的絕對(duì)霸主。黃仁勛更是在GTC 2015上直言，“我們不是硬件公司，我們是AI公司”。 2012年英偉達(dá)與Google的人工智能團(tuán)隊(duì)合作，建造了當(dāng)時(shí)最大的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，之后各深度學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始廣泛大批量使用NVIDIA顯卡。 2013年，英偉達(dá)與IBM在建立企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心達(dá)成合作。 2017年，英偉達(dá)發(fā)布了面向L5完全無(wú)人駕駛開(kāi)發(fā)平臺(tái)PegASUS。自2014年至2018年，英偉達(dá)股價(jià)翻了9倍多。2018年，深度學(xué)習(xí)將Nvidia送上了AI領(lǐng)域第一股。 2019年，英偉達(dá)開(kāi)始正面對(duì)剛Intel，69億美元擊敗Intel收購(gòu)以色列公司Mellanox。英偉達(dá)與Mellanox的合并，能增強(qiáng)其數(shù)據(jù)中心和人工智能業(yè)務(wù)，可與Intel競(jìng)爭(zhēng)。資料顯示，占據(jù)70%高性能計(jì)算的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)InfiniBand市場(chǎng)的Mellanox，是該領(lǐng)域絕對(duì)的老大，Intel也只能屈居其下。 很難說(shuō)是人工智能捧“紅”了英偉達(dá)，還是英偉達(dá)成就了人工智能，但是，兩者的關(guān)系可以說(shuō)是“相輔相成”。在已經(jīng)到來(lái)的AI時(shí)代，英偉達(dá)為各行各業(yè)提供了發(fā)展和應(yīng)用人工智能技術(shù)的有力支持。英偉達(dá)推出了在人工智能、高性能計(jì)算、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療健康、專(zhuān)業(yè)化視覺(jué)等領(lǐng)域的多項(xiàng)創(chuàng)新應(yīng)用。 數(shù)據(jù)顯示，世界上目前約有3000多家AI初創(chuàng)公司，大部分都采用了英偉達(dá)提供的硬件平臺(tái)。AndreessenHorowitz風(fēng)投公司的合伙人馬克·安德森也曾表示，他們已經(jīng)投資了大批基于深度學(xué)習(xí)的創(chuàng)業(yè)公司，幾乎每個(gè)公司都在采用英偉達(dá)平臺(tái)。 毋庸置疑，英偉達(dá)是我們這個(gè)時(shí)代最偉大的公司之一。在黃仁勛的帶領(lǐng)下，英偉達(dá)從曾經(jīng)的小小顯卡設(shè)計(jì)和提供商，逐漸變成了AI領(lǐng)域最具有發(fā)言權(quán)的公司之一。在人工智能到來(lái)的風(fēng)口下，得益于此前的轉(zhuǎn)型和布局，終成“AI霸主”。

    半導(dǎo)體 英偉達(dá) AI 顯卡

  • 我國(guó)商務(wù)部發(fā)布不可靠實(shí)體清單，思科成為重要潛在上榜者

    根據(jù)《不可靠實(shí)體清單規(guī)定》規(guī)定，被中方證實(shí)為不可靠的外國(guó)實(shí)體將面臨限制簽證發(fā)放、限制或取消留華資格及在華投資資格等處罰，雖然我國(guó)商務(wù)部在答記者問(wèn)時(shí)不斷強(qiáng)調(diào)具體清單沒(méi)有預(yù)設(shè)時(shí)間表和企業(yè)名單，但外界普遍解讀，沖在這份不可靠實(shí)體清單之前的，很可能會(huì)有美國(guó)著名網(wǎng)絡(luò)解決方案供應(yīng)商思科。 早在去年5月，我國(guó)商務(wù)部就已經(jīng)確定要建立不可靠實(shí)體清單制度以應(yīng)對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的單邊主義、貿(mào)易保護(hù)主義抬頭的局面，9月19日上午，中國(guó)商務(wù)部正式對(duì)外公布《不可靠實(shí)體清單規(guī)定》。 思科成為這份清單的重要潛在上榜者，并非無(wú)跡可尋——去年9月份，外交部發(fā)言人華春瑩就在數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控問(wèn)題上點(diǎn)了思科的名：“在美國(guó)情報(bào)部門(mén)面前，美國(guó)人的通話、文件、語(yǔ)音等幾乎沒(méi)有任何個(gè)人隱私。另有35個(gè)國(guó)家包括其盟友領(lǐng)導(dǎo)人的通話遭竊聽(tīng)，有的甚至長(zhǎng)達(dá)10年之久，而實(shí)施這些監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)控的正是思科和蘋(píng)果等美國(guó)企業(yè)?！? 思科在華這些年來(lái)和商務(wù)部曾有過(guò)多方面的合作，比如十多年前，思科在“并購(gòu)大師”CEO錢(qián)伯斯的帶領(lǐng)下參加了商務(wù)部的“千百十工程”，并且在能源效率、降低排放和網(wǎng)絡(luò)化綠色城市開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域和商務(wù)部簽署了備忘錄。 一、思科的安全問(wèn)題硬傷 時(shí)過(guò)境遷，作為世界上頂級(jí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備巨頭，近些年思科在為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)提供解決方案時(shí)，屢屢出現(xiàn)“軟件黑洞”，成為了數(shù)據(jù)安全環(huán)節(jié)中的負(fù)面標(biāo)靶。 盡管思科自2017年依賴新形勢(shì)下的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，但是傳統(tǒng)藝能——網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)，尤其是交換機(jī)、路由器等的研發(fā)依然占據(jù)公司總營(yíng)收的大頭，直到2019年年底，這一塊仍超過(guò)其總營(yíng)收的50%。 2015年，思科公司的中國(guó)總部正式落戶杭州 十幾年前，中國(guó)移動(dòng)曾經(jīng)攜手思科開(kāi)展業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，即BOSS(business operation support system)，用來(lái)完善計(jì)費(fèi)、結(jié)算營(yíng)業(yè)賬務(wù)等系統(tǒng)，思科當(dāng)時(shí)作為世界領(lǐng)先的安全解決方案企業(yè)，自主設(shè)計(jì)并且搭建了BOSS系統(tǒng)，其采取的集中分級(jí)的安全解決方案頗受好評(píng)，作為構(gòu)建和設(shè)計(jì)方，思科采用了TACAS終端訪問(wèn)控制系統(tǒng)，根據(jù)用戶系統(tǒng)尤其是銀行運(yùn)營(yíng)的特點(diǎn)，構(gòu)筑了分層異構(gòu)的安全防護(hù)體系，也就是面向網(wǎng)絡(luò)安全端到端的SAFE(security Architecture for E-business)，在這種體系下，“防火墻”被當(dāng)作了一個(gè)數(shù)據(jù)流的過(guò)濾器，在區(qū)中心與網(wǎng)絡(luò)的連接設(shè)置了PIX防火墻，把內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)隔開(kāi)，保證了系統(tǒng)的安全性。 然而，該系統(tǒng)安全架構(gòu)中的2個(gè)關(guān)鍵——交換機(jī)和路由器產(chǎn)品線的防火墻模塊中存在不少安全漏洞，為后來(lái)思科與中國(guó)移動(dòng)的合作隱患埋下了伏筆。首當(dāng)其沖的是Catalyst 6500系列交換機(jī)和思科7600系列路由器，雖然思科在2011年左右官方解釋了ASA 5500系列安全漏洞并不是互相關(guān)聯(lián)的，但是3個(gè)SunRPC檢查服務(wù)漏洞，3個(gè)傳輸層漏洞以及會(huì)話起始協(xié)議和密鑰交換信息等問(wèn)題一直成為了思科尾大不掉的頑疾，暗示該系統(tǒng)存在網(wǎng)絡(luò)安全后門(mén)，硬件設(shè)備有被監(jiān)聽(tīng)監(jiān)視的可能性。 二、思科的并購(gòu)之困 長(zhǎng)期以來(lái)，思科在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)領(lǐng)域被認(rèn)為是華為的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但從其35年的成長(zhǎng)軌跡來(lái)說(shuō)，它和華為、中興走的是一條風(fēng)格迥異之路。哪怕我們的目光從互聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域轉(zhuǎn)移并擴(kuò)大到眾多半導(dǎo)體公司，幾十年來(lái)如此熱衷于并購(gòu)的也并不多見(jiàn)。 從1993年思科參與第一筆并購(gòu)之后，到2003年“并購(gòu)十周年”算，思科一共收購(gòu)了110家公司，僅2000年一年就收購(gòu)了23家，頻率之高讓人咋舌——平均每6周就完成一次收購(gòu)。通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)立的“企業(yè)發(fā)展部”的精心策劃，思科的鯨吞蠶食計(jì)劃在2003年互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅之前迎來(lái)了屬于它的黃金時(shí)代，總市值一度逼近5550億美元，超過(guò)微軟、蘋(píng)果等巨頭，一度成為市值最高的互聯(lián)網(wǎng)高科技企業(yè)。 思科并購(gòu)的原則是“以小搏大”，只收購(gòu)那些處于產(chǎn)品生命周期早期階段的初創(chuàng)公司，極少出現(xiàn)類(lèi)似惠普收購(gòu)康柏，美國(guó)在線收購(gòu)時(shí)代華納那樣的超級(jí)并購(gòu)，當(dāng)時(shí)的主導(dǎo)并購(gòu)業(yè)務(wù)的CEO錢(qián)伯斯看到，跨地域、跨文化的大型并購(gòu)的成功概率只有不到10%，大手筆的收購(gòu)反而不利于業(yè)務(wù)整合。 思科以26億美元并購(gòu)Acacia，引發(fā)了業(yè)內(nèi)的廣泛討論 思科的謹(jǐn)小慎微雖然收到了不小的正反饋，同時(shí)不少大型并購(gòu)的失敗貌似也襯托了思科的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)，但是“外援吞并”模式在某種程度上抑制了內(nèi)生性核心產(chǎn)品的崛起。 2001年的思科以1.5億美元擬收購(gòu)WAN芯片制造商AuroraNetics，一年后又緊接著收購(gòu)了以太網(wǎng)ASIC組件研發(fā)制造商N(yùn)avarro Networks，同類(lèi)型的企業(yè)加州Vihana后來(lái)也被納入思科旗下，之后有三家網(wǎng)絡(luò)芯片企業(yè)的并購(gòu)值得注意：解決高速傳輸時(shí)封包處理瓶頸的Spans Logic、ASIC芯片IP提供商Memoir Systems、以色列芯片設(shè)計(jì)商Leaba Semiconductor，這些并購(gòu)讓思科在ASIC的定制和成本效益領(lǐng)域有了不小的突破。 然而，真正讓思科在華喪失“合作蜜月期”的起始時(shí)間大約在2018年前后，從那時(shí)起，思科與中國(guó)本土的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商的廝殺進(jìn)入到了白熱化階段。2018年，思科6.6億美元收購(gòu)Luxtera和相對(duì)大手筆(26億美元)收購(gòu)無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司Acacia Communications，這一系列向硅光子企業(yè)數(shù)據(jù)中心和光通信領(lǐng)域的拓展同樣觸碰到了華為的優(yōu)勢(shì)禁區(qū)，這讓思科的差異化競(jìng)爭(zhēng)變得更為復(fù)雜。 思科的在華市場(chǎng)份額遭遇到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)，所以，當(dāng)時(shí)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)管理司對(duì)思科并購(gòu)Acacia一案，在眾多國(guó)家政府檢查反壟斷合規(guī)的過(guò)程中投了唯一的反對(duì)票，也是合情合理的。 其中一個(gè)重要原因是思科外向型的拓展讓該公司在計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸三駕馬車(chē)的格局感中某種程度上失去了分寸感和捕捉市場(chǎng)變化的嗅覺(jué)能力，也漸漸失去了在華的云計(jì)算市場(chǎng)。 幾十年前垂直數(shù)據(jù)管理的“機(jī)房”現(xiàn)在變得去中心化和虛擬化，十幾年來(lái)，計(jì)算存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域出現(xiàn)了采用鮮明的自動(dòng)化和云化的方法打造通用平臺(tái)，爆炸性增長(zhǎng)的設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)讓海量數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的邊緣產(chǎn)生，這讓思科的并購(gòu)法寶失去了往日的優(yōu)勢(shì)。 這一點(diǎn)從思科的財(cái)報(bào)中也可窺一二。2020財(cái)年截至3月的第三財(cái)季，凈利潤(rùn)下降6.67%，至28億美元，營(yíng)收下降8%，至120億美元。 思科各產(chǎn)品與服務(wù)營(yíng)收年增率(@臺(tái)灣TechNews) 按地域劃分，思科美國(guó)的營(yíng)收為70.13億美元，同比下降5%;來(lái)自歐洲、中東和非洲地區(qū)的營(yíng)收為31.34億美元，同比下降3%;來(lái)自亞太地區(qū)的營(yíng)收為18.59億美元，同比下降1%。美國(guó)營(yíng)收的比例如此之高，亞太地區(qū)的比例反而很低，這在同行業(yè)內(nèi)本屬于一個(gè)不太正常的現(xiàn)象，畢竟后者的市場(chǎng)空間更大，增長(zhǎng)潛力也更加雄厚。 專(zhuān)門(mén)呈現(xiàn)給投資讀者的高科技企業(yè)財(cái)報(bào)分析網(wǎng)站seekingalpha絲毫不吝惜對(duì)思科的揶揄，認(rèn)為在未來(lái)一年內(nèi)，投資者對(duì)思科的營(yíng)收利潤(rùn)增長(zhǎng)不要抱任何幻想。 三、結(jié)論 現(xiàn)在越來(lái)越多的企業(yè)使用云服務(wù)替代原有的私人網(wǎng)絡(luò)，思科原有的核心業(yè)務(wù)，也曾經(jīng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基石的交換機(jī)和路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場(chǎng)遭遇到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。 再者，網(wǎng)絡(luò)中的物理硬件和操作系統(tǒng)(NOS)進(jìn)行解耦的趨勢(shì)也愈發(fā)明顯，這一點(diǎn)從思科與Open RAN技術(shù)協(xié)議貌合神離的關(guān)系中也可看出前者的尷尬心態(tài)。 但是目前思科的軟件服務(wù)約占總營(yíng)收25.58%，還不能成為其主要的收入來(lái)源，硬件的安全技術(shù)漏洞與軟件進(jìn)程的落后，讓思科開(kāi)辟了新芯片業(yè)務(wù)，某種程度上反映了云計(jì)算提供商轉(zhuǎn)型為數(shù)據(jù)中心設(shè)備構(gòu)建定制計(jì)算機(jī)芯片的趨勢(shì)。 近來(lái)，思科決定單獨(dú)出售交換器芯片引發(fā)業(yè)內(nèi)一片驚呼，雖然在這個(gè)領(lǐng)域行家們普遍分析該企業(yè)將遭遇來(lái)自博通的強(qiáng)有力阻擊，但考慮到在華兩大營(yíng)收業(yè)務(wù)——設(shè)備供應(yīng)和云計(jì)算萎縮的大背景，以及我國(guó)商務(wù)部的不點(diǎn)名批評(píng)的壓力，思科將不得不面臨策略性調(diào)整。

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  • 為何將日本市場(chǎng)視為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體出海第一站？

    中國(guó)作為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)，日本是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)品的主要進(jìn)口來(lái)源地之一，但在出口方面，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)品卻少有出口至日本或是參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的情況。 日本一直是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)，盡管近年來(lái)，關(guān)于日本半導(dǎo)體行業(yè)衰弱，但其在上游半導(dǎo)體材料、設(shè)備以及被動(dòng)元件、存儲(chǔ)器、CMOS、功率器件等諸多領(lǐng)域，技術(shù)和產(chǎn)品都處于全球領(lǐng)先地位，日本企業(yè)生產(chǎn)的半導(dǎo)體以及電子產(chǎn)品也大量銷(xiāo)往包括中國(guó)在內(nèi)的全球市場(chǎng)。 中國(guó)作為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)，日本是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)品的主要進(jìn)口來(lái)源地之一，但在出口方面，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)品卻少有出口至日本或是參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的情況。 值得注意的是，隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品品質(zhì)得到提升，包括丹邦科技、神工股份、臺(tái)基股份、順絡(luò)電子、江豐電子在內(nèi)的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)紛紛成立日本子公司，積極開(kāi)拓日本市場(chǎng)。除組建自銷(xiāo)團(tuán)隊(duì)外，包括士蘭微、華潤(rùn)微、移遠(yuǎn)通訊等更多的國(guó)內(nèi)企業(yè)選擇通過(guò)經(jīng)銷(xiāo)商拓展日本市場(chǎng)。 一、國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)出海第一站 從需求端看，智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品等是半導(dǎo)體的主要應(yīng)用領(lǐng)域，而我國(guó)是智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、彩電等消費(fèi)電子的主要生產(chǎn)國(guó)，每年有來(lái)自美國(guó)、日本、韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)等大量的集成電路產(chǎn)品銷(xiāo)往中國(guó)。 與此同時(shí)，由于歷史原因，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展一波三折，長(zhǎng)期處于“造不如買(mǎi)”的觀念之中。在此情況下，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)依賴進(jìn)口的情況一直得不到改變，隨著中美貿(mào)易摩擦的持續(xù)升級(jí)，國(guó)內(nèi)科技企業(yè)的發(fā)展愈發(fā)受到掣肘。 據(jù)魏少軍教授表示，2019年我國(guó)進(jìn)口集成電路4443億塊，價(jià)值3041億美元;出口集成電路2185億塊，價(jià)值1015億美元，貿(mào)易逆差為2026億美元。從占比來(lái)看，中國(guó)進(jìn)口量大約占世界的1/4，意味著中國(guó)是全球最大的芯片進(jìn)口國(guó)。 其中，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)、韓國(guó)、馬來(lái)西亞、日本、美國(guó)等地是我國(guó)集成電路進(jìn)口的最主要來(lái)源地。 為解決我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)依賴進(jìn)口的問(wèn)題，同時(shí)減少貿(mào)易逆差，近年來(lái)，中國(guó)掀起了集成電路國(guó)產(chǎn)化的熱潮。 統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，從2013年到2019年，國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)品的全球市場(chǎng)占比從4.3%提升到了10.3%，國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)品的本地市場(chǎng)占比從14.9%提升到了29.5%。 受益于國(guó)產(chǎn)替代的熱潮，多數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品品質(zhì)、經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)等各方面都獲得了較大成長(zhǎng)。 不過(guò)，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)想要發(fā)展壯大，僅依靠國(guó)產(chǎn)替代當(dāng)然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，積極融合并參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)企業(yè)供應(yīng)體系，才能真正提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為客戶提供更好的產(chǎn)品和技術(shù)。 據(jù)筆者觀察，較多國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)選擇日本市場(chǎng)作為其開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)的第一站。截止目前，包括丹邦科技、神工股份、臺(tái)基股份、順絡(luò)電子、江豐電子在內(nèi)的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)紛紛成立日本子公司，開(kāi)拓日本市場(chǎng)。 2019年5月，順絡(luò)電子在日本成立全資子公司。順絡(luò)電子表示，本次投資設(shè)立全資子公司主要是為了與日本客戶建立長(zhǎng)期的良好合作關(guān)系，進(jìn)一步挖掘當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)，建立本地化的銷(xiāo)售和客戶服務(wù)團(tuán)隊(duì)，使公司能夠快速響應(yīng)客戶需求，取得客戶信任，爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)份額。 2019年11月，臺(tái)基股份為開(kāi)發(fā)日本等海外市場(chǎng)，與多方設(shè)立合資公司日本國(guó)際PS股份有限公司。臺(tái)基股份表示，公司在日本市場(chǎng)已有多年的穩(wěn)定銷(xiāo)售記錄，但產(chǎn)品品類(lèi)單一，體量較小。本次對(duì)外投資是公司基于整體戰(zhàn)略規(guī)劃，進(jìn)一步開(kāi)拓日本等海外市場(chǎng)，建立日本當(dāng)?shù)氐匿N(xiāo)售和客戶服務(wù)團(tuán)隊(duì)，爭(zhēng)取更多的市場(chǎng)份額。 二、為何青睞日本市場(chǎng)? 據(jù)了解，對(duì)于許多半導(dǎo)體產(chǎn)品而言，日本市場(chǎng)在體量上是遠(yuǎn)不及中國(guó)市場(chǎng)，但日本市場(chǎng)在許多半導(dǎo)體廠商的眼中卻是一個(gè)優(yōu)質(zhì)市場(chǎng)。 筆者從業(yè)內(nèi)人士處了解到，從日本市場(chǎng)環(huán)境來(lái)看，多數(shù)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)選擇開(kāi)拓日本市場(chǎng)是因?yàn)槿毡究蛻舯容^講信用，雖然在前期審廠以及供應(yīng)商導(dǎo)入階段會(huì)較為嚴(yán)格，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)要求較高，但只要通過(guò)了日本客戶的驗(yàn)證，就能有穩(wěn)定的需求，對(duì)價(jià)格方面也不太敏感。 “國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很大，但終端客戶通常對(duì)價(jià)格較為敏感，為了快速搶占市場(chǎng)份額，價(jià)格是‘殺手锏’，部分公司會(huì)采用‘低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)’的銷(xiāo)售策略，甚至以不計(jì)較成本的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。長(zhǎng)此以往市場(chǎng)就會(huì)變?yōu)橐黄t海，供應(yīng)商很難賺到錢(qián)，也做不到可持續(xù)發(fā)展，但在日本市場(chǎng)中，已經(jīng)建立合作關(guān)系的客戶通常不會(huì)因?yàn)槠渌?yīng)商價(jià)格更低而快速毀約?！? 業(yè)內(nèi)人士進(jìn)一步指出，另一方面，雖然日本本土的半導(dǎo)體企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)很高，但對(duì)新工藝的反應(yīng)和追求很弱，在成本、靈活性、配合度以及新產(chǎn)品的推進(jìn)速度、對(duì)客戶需求的反應(yīng)速度等各方面都遠(yuǎn)不如中國(guó)企業(yè)。 的確，日本半導(dǎo)體產(chǎn)品在質(zhì)量上是業(yè)界公認(rèn)的高水平，而在客戶服務(wù)方面的問(wèn)題卻不僅存在于日本半導(dǎo)體企業(yè)，一般而言，國(guó)際大型半導(dǎo)體企業(yè)在市場(chǎng)上擁有話語(yǔ)權(quán)，所以芯片巨頭以銷(xiāo)售標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品為主，定價(jià)較高，對(duì)中小客戶的配合度也很低。 與大企業(yè)不同，優(yōu)質(zhì)的客戶服務(wù)和價(jià)格往往是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中最大的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)往往可根據(jù)終端產(chǎn)品需求多樣化和升級(jí)換代快的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)客戶需求生產(chǎn)個(gè)性化產(chǎn)品。 此外，針對(duì)客戶在應(yīng)用中遇到的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)也能迅速做出反應(yīng)，為客戶解決問(wèn)題。 業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在與日本客戶合作的過(guò)程中，國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)、技術(shù)以及服務(wù)也能得到提升，同時(shí)也能積累國(guó)際化運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)，了解國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則，為公司國(guó)際化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

    半導(dǎo)體 半導(dǎo)體 日本 海外市場(chǎng)

  • 芯片的未來(lái)靠哪些技術(shù)？

    先進(jìn)制程與先進(jìn)封裝成為延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵技術(shù)，2.5D、3D 和Chiplets 等技術(shù)在近年來(lái)成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的熱門(mén)議題。人工智能、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、5G 等應(yīng)用相繼興起，且皆須使用到高速運(yùn)算、高速傳輸、低延遲、低耗能的先進(jìn)功能芯片;隨著運(yùn)算需求呈倍數(shù)成長(zhǎng)，究竟要如何延續(xù)摩爾定律，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一大挑戰(zhàn)。 先進(jìn)封裝是如何在延續(xù)摩爾定律上扮演關(guān)鍵角色?而2.5D、3D 和Chiplets 等封裝技術(shù)又有何特點(diǎn)? 一、芯片微縮愈加困難，異構(gòu)整合由此而生 換言之，半導(dǎo)體先進(jìn)制程紛紛邁入了7 納米、5 納米，接著開(kāi)始朝3 納米和2 納米邁進(jìn)，電晶體大小也因此不斷接近原子的物理體積限制，電子及物理的限制也讓先進(jìn)制程的持續(xù)微縮與升級(jí)難度越來(lái)越高。 也因此，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)除了持續(xù)發(fā)展先進(jìn)制程之外，也「山不轉(zhuǎn)路轉(zhuǎn)」地開(kāi)始找尋其他既能讓芯片維持小體積，同時(shí)又保有高效能的方式;而芯片的布局設(shè)計(jì)，遂成為延續(xù)摩爾定律的新解方，異構(gòu)整合(Heterogeneous Integration Design Architecture System，HIDAS)概念便應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)成為IC 芯片的創(chuàng)新動(dòng)能。 所謂的異構(gòu)整合，廣義而言，就是將兩種不同的芯片，例如記憶體+邏輯芯片、光電+電子元件等，透過(guò)封裝、3D 堆疊等技術(shù)整合在一起。換句話說(shuō)，將兩種不同制程、不同性質(zhì)的芯片整合在一起，都可稱為是異構(gòu)整合。 因?yàn)閼?yīng)用市場(chǎng)更加的多元，每項(xiàng)產(chǎn)品的成本、性能和目標(biāo)族群都不同，因此所需的異構(gòu)整合技術(shù)也不盡相同，市場(chǎng)分眾化趨勢(shì)逐漸浮現(xiàn)。為此，IC 代工、制造及半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)者紛紛投入異構(gòu)整合發(fā)展，2.5D、3D 封裝、Chiplets 等現(xiàn)今熱門(mén)的封裝技術(shù)，便是基于異構(gòu)整合的想法，如雨后春筍般浮現(xiàn)。 二、2.5D 封裝有效降低芯片生產(chǎn)成本 過(guò)往要將芯片整合在一起，大多使用系統(tǒng)單封裝(System in a Package，SiP)技術(shù)，像是PiP(Package in Package)封裝、PoP(Package on Package)封裝等。然而，隨著智能手機(jī)、AIoT 等應(yīng)用，不僅需要更高的性能，還要保持小體積、低功耗，在這樣的情況下，必須想辦法將更多的芯片堆積起來(lái)使體積再縮小，因此，目前封裝技術(shù)除了原有的SiP 之外，也紛紛朝向立體封裝技術(shù)發(fā)展。 立體封裝概略來(lái)說(shuō)，意即直接使用硅晶圓制作的「硅中介板」(Silicon interposer)，而不使用以往塑膠制作的「導(dǎo)線載板」，將數(shù)個(gè)功能不同的芯片，直接封裝成一個(gè)具更高效能的芯片。換言之，就是朝著芯片疊高的方式，在硅上面不斷疊加硅芯片，改善制程成本及物理限制，讓摩爾定律得以繼續(xù)實(shí)現(xiàn)。 而立體封裝較為人熟知的是2.5D 與3D 封裝，這邊先從2.5D 封裝談起。所謂的2.5D 封裝，主要的概念是將處理器、記憶體或是其他的芯片，并列排在硅中介板(Silicon Interposer)上，先經(jīng)由微凸塊(Micro Bump)連結(jié)，讓硅中介板之內(nèi)金屬線可連接不同芯片的電子訊號(hào);接著再透過(guò)硅穿孔(TSV)來(lái)連結(jié)下方的金屬凸塊(Solder Bump)，再經(jīng)由導(dǎo)線載板連結(jié)外部金屬球，實(shí)現(xiàn)芯片、芯片與封裝基板之間更緊密的互連。 2.5D和3D封裝是熱門(mén)的立體封裝技術(shù)。(Source：ANSYS) 目前為人所熟知的2.5D 封裝技術(shù)，不外乎是臺(tái)積電的CoWoS。CoWoS 技術(shù)概念，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是先將半導(dǎo)體芯片(像是處理器、記憶體等)，一同放在硅中介層上，再透過(guò)Chip on Wafer(CoW)的封裝制程連接至底層基板上。換言之，也就是先將芯片通過(guò)Chip on Wafer(CoW)的封裝制程連接至硅晶圓，再把CoW 芯片與基板連接，整合成CoWoS;利用這種封裝模式，使得多顆芯片可以封裝到一起，透過(guò)Si Interposer 互聯(lián)，達(dá)到了封裝體積小，功耗低，引腳少的效果。 臺(tái)積電CoWos封裝技術(shù)概念。(Source：臺(tái)積電) 除了CoWos 外，扇出型晶圓級(jí)封裝也可歸為2.5D 封裝的一種方式。扇出型晶圓級(jí)封裝技術(shù)的原理，是從半導(dǎo)體裸晶的端點(diǎn)上，拉出需要的電路至重分布層(Redistribution Layer)，進(jìn)而形成封裝。因此不需封裝載板，不用打線(Wire)、凸塊(Bump)，能夠降低30% 的生產(chǎn)成本，也讓芯片更薄。同時(shí)也讓芯片面積減少許多，也可取代成本較高的直通硅晶穿孔，達(dá)到透過(guò)封裝技術(shù)整合不同元件功能的目標(biāo)。 當(dāng)然，立體封裝技術(shù)不只有2.5D，還有3D 封裝。那么，兩者之間的差別究竟為何，而3D 封裝又有半導(dǎo)體業(yè)者正在采用? 相較于2.5D 封裝，3D 封裝的原理是在芯片制作電晶體(CMOS)結(jié)構(gòu)，并且直接使用硅穿孔來(lái)連結(jié)上下不同芯片的電子訊號(hào)，以直接將記憶體或其他芯片垂直堆疊在上面。此項(xiàng)封裝最大的技術(shù)挑戰(zhàn)便是，要在芯片內(nèi)直接制作硅穿孔困難度極高，不過(guò)，由于高效能運(yùn)算、人工智能等應(yīng)用興起，加上TSV 技術(shù)愈來(lái)愈成熟，可以看到越來(lái)越多的CPU、GPU 和記憶體開(kāi)始采用3D 封裝。 3D封裝是直接將芯片堆疊起來(lái)。(Source：英特爾) 三、臺(tái)積電、英特爾積極發(fā)展3D 封裝技術(shù) 在3D 封裝上，英特爾(Intel)和臺(tái)積電都有各自的技術(shù)。英特爾采用的是「Foveros」的3D 封裝技術(shù)，使用異構(gòu)堆疊邏輯處理運(yùn)算，可以把各個(gè)邏輯芯片堆棧一起。也就是說(shuō)，首度把芯片堆疊從傳統(tǒng)的被動(dòng)硅中介層與堆疊記憶體，擴(kuò)展到高效能邏輯產(chǎn)品，如CPU、繪圖與AI 處理器等。以往堆疊僅用于記憶體，現(xiàn)在采用異構(gòu)堆疊于堆疊以往僅用于記憶體，現(xiàn)在采用異構(gòu)堆疊，讓記憶體及運(yùn)算芯片能以不同組合堆疊。 另外，英特爾還研發(fā)3 項(xiàng)全新技術(shù)，分別為Co-EMIB、ODI 和MDIO。Co-EMIB 能連接更高的運(yùn)算性能和能力，并能夠讓兩個(gè)或多個(gè)Foveros 元件互連，設(shè)計(jì)人員還能夠以非常高的頻寬和非常低的功耗連接模擬器、記憶體和其他模組。ODI 技術(shù)則為封裝中小芯片之間的全方位互連通訊提供了更大的靈活性。頂部芯片可以像EMIB 技術(shù)一樣與其他小芯片進(jìn)行通訊，同時(shí)還可以像Foveros 技術(shù)一樣，通過(guò)硅通孔(TSV)與下面的底部裸片進(jìn)行垂直通訊。 英特爾Foveros技術(shù)概念。(Source：英特爾) 同時(shí)，該技術(shù)還利用大的垂直通孔直接從封裝基板向頂部裸片供電，這種大通孔比傳統(tǒng)的硅通孔大得多，其電阻更低，因而可提供更穩(wěn)定的電力傳輸;并透過(guò)堆疊實(shí)現(xiàn)更高頻寬和更低延遲。此一方法減少基底芯片中所需的硅通孔數(shù)量，為主動(dòng)元件釋放了更多的面積，優(yōu)化裸片尺寸。 而臺(tái)積電，則是提出「3D 多芯片與系統(tǒng)整合芯片」(SoIC)的整合方案。此項(xiàng)系統(tǒng)整合芯片解決方案將不同尺寸、制程技術(shù)，以及材料的已知良好裸晶直接堆疊在一起。 臺(tái)積電提到，相較于傳統(tǒng)使用微凸塊的3D 積體電路解決方案，此一系統(tǒng)整合芯片的凸塊密度與速度高出數(shù)倍，同時(shí)大幅減少功耗。此外，系統(tǒng)整合芯片是前段制程整合解決方案，在封裝之前連結(jié)兩個(gè)或更多的裸晶;因此，系統(tǒng)整合芯片組能夠利用該公司的InFO 或CoWoS 的后端先進(jìn)封裝技術(shù)來(lái)進(jìn)一步整合其他芯片，打造一個(gè)強(qiáng)大的「3D×3D」系統(tǒng)級(jí)解決方案。 此外，臺(tái)積電亦推出3DFabric，將快速成長(zhǎng)的3DIC 系統(tǒng)整合解決方案統(tǒng)合起來(lái)，提供更好的靈活性，透過(guò)穩(wěn)固的芯片互連打造出強(qiáng)大的系統(tǒng)。藉由不同的選項(xiàng)進(jìn)行前段芯片堆疊與后段封裝，3DFabric 協(xié)助客戶將多個(gè)邏輯芯片連結(jié)在一起，甚至串聯(lián)高頻寬記憶體(HBM)或異構(gòu)小芯片，例如類(lèi)比、輸入/輸出，以及射頻模組。3DFabric 能夠結(jié)合后段3D 與前段3D 技術(shù)的解決方案，并能與電晶體微縮互補(bǔ)，持續(xù)提升系統(tǒng)效能與功能性，縮小尺寸外觀，并且加快產(chǎn)品上市時(shí)程。 在介紹完2.5D 和3D 之后，近來(lái)還有Chiplets 也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱門(mén)的先進(jìn)封裝技術(shù)之一;最后，就來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明Chiplets 的特性和優(yōu)勢(shì)。 除了2.5D 和3D 封裝之外，Chiplets 也是備受關(guān)注的技術(shù)之一。由于電子終端產(chǎn)品朝向高整合趨勢(shì)發(fā)展，對(duì)于高效能芯片需求持續(xù)增加，但隨著摩爾定律逐漸趨緩，在持續(xù)提升產(chǎn)品性能過(guò)程中，如果為了整合新功能芯片模組而增大芯片面積，將會(huì)面臨成本提高和低良率問(wèn)題。因此，Chiplets 成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因摩爾定律面臨瓶頸所衍生的技術(shù)替代方案。 四、Chiplets就像拼圖一樣，把小芯片組成大芯片 Chiplets 的概念最早源于1970 年代誕生的多芯片模組，其原理大致而言，即是由多個(gè)同質(zhì)、異構(gòu)等較小的芯片組成大芯片，也就是從原來(lái)設(shè)計(jì)在同一個(gè)SoC 中的芯片，被分拆成許多不同的小芯片分開(kāi)制造再加以封裝或組裝，故稱此分拆之芯片為小芯片Chiplets。 由于先進(jìn)制程成本急速上升，不同于SoC 設(shè)計(jì)方式，將大尺寸的多核心的設(shè)計(jì)，分散到較小的小芯片，更能滿足現(xiàn)今的高效能運(yùn)算處理器需求;而彈性的設(shè)計(jì)方式不僅提升靈活性，也能有更好的良率及節(jié)省成本優(yōu)勢(shì)，并減少芯片設(shè)計(jì)時(shí)程，加速芯片Time to market 時(shí)間。 使用Chiplets 有三大好處。因?yàn)橄冗M(jìn)制程成本非常高昂，特別是模擬電路、I/O 等愈來(lái)愈難以隨著制程技術(shù)縮小，而Chiplets 是將電路分割成獨(dú)立的小芯片，并各自強(qiáng)化功能、制程技術(shù)及尺寸，最后整合在一起，以克服制程難以微縮的挑戰(zhàn)。此外，基于Chiplets 還可以使用現(xiàn)有的成熟芯片降低開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證成本。 目前已有許多半導(dǎo)體業(yè)者采用Chiplets 方式推出高效能產(chǎn)品。像是英特爾的Intel Stratix 10 GX 10M FPGA 便是采用Chiplets 設(shè)計(jì)，以達(dá)到更高的元件密度和容量。該產(chǎn)品是以現(xiàn)有的Intel Stratix 10 FPGA 架構(gòu)及英特爾先進(jìn)的嵌入式多芯片互連橋接(EMIB)技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用了EMIB 技術(shù)融合兩個(gè)高密度Intel Stratix 10 GX FPGA 核心邏輯芯片以及相應(yīng)的I /O 單元。至于AMD 第二代EPYC 系列處理器也是如此。有別于第一代將Memory 與I/O 結(jié)合成14 納米CPU 的Chiplet 方式，第二代是把I/O 與Memory 獨(dú)立成一個(gè)芯片，并將7 納米CPU 切成8 個(gè)Chiplets 進(jìn)行組合。 過(guò)去的芯片效能都仰賴半導(dǎo)體制程的改進(jìn)而提升，但隨著元件尺寸越來(lái)越接近物理極限，芯片微縮難度越來(lái)越高，要保持小體積、高效能的芯片設(shè)計(jì)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不僅持續(xù)發(fā)展先進(jìn)制程，同時(shí)也朝芯片架構(gòu)著手改進(jìn)，讓芯片從原先的單層，轉(zhuǎn)向多層堆疊。

    半導(dǎo)體 摩爾定律 先進(jìn)制程 封裝

  • 英特爾以最先進(jìn)的半導(dǎo)體封裝技術(shù)獲得美國(guó)國(guó)防部訂單

    英特爾憑借其最新的異構(gòu)集成原型(SHIP)技術(shù)，獲得了美國(guó)國(guó)防部的第二階段東單。 SHIP計(jì)劃使美國(guó)政府能夠利用英特爾在亞利桑那州和俄勒岡州的最先進(jìn)的半導(dǎo)體封裝技術(shù)，并利用英特爾每年花費(fèi)數(shù)百億美元的研發(fā)和制造投資所帶來(lái)的積累。 SHIP是由國(guó)防部副部長(zhǎng)辦公室負(fù)責(zé)研究和推進(jìn)的工程，并由“受信任和有保證的微電子”計(jì)劃資助。該計(jì)劃的第二階段將開(kāi)發(fā)多芯片封裝的原型，并加快接口標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議和異構(gòu)系統(tǒng)安全性的發(fā)展。 SHIP原型將把專(zhuān)用的政府芯片與Intel的高級(jí)商用芯片產(chǎn)品集成在一起，包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，專(zhuān)用集成電路和CPU。這種技術(shù)組合為美國(guó)政府的行業(yè)合作伙伴提供了新的途徑，可以在利用英特爾在美國(guó)的制造能力的同時(shí)開(kāi)發(fā)適用于現(xiàn)代化政府的關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)。 為了確保美國(guó)國(guó)防工業(yè)基地能夠繼續(xù)為國(guó)家安全提供最先進(jìn)的電子產(chǎn)品，國(guó)防部(DoD)必須與美國(guó)領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司合作，”國(guó)防研究與工程部副部長(zhǎng)辦公室席的微電子學(xué)首席主管 Nicole Petta說(shuō)。“國(guó)防部微電子路線圖認(rèn)識(shí)到與行業(yè)建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系的重要性。該路線圖還優(yōu)先考慮并認(rèn)識(shí)到，隨著過(guò)程擴(kuò)展速度的降低，異構(gòu)組裝技術(shù)對(duì)于國(guó)防部和我們國(guó)家都是至關(guān)重要的投資。SHIP直接為推進(jìn)國(guó)防部路線圖中概述的目標(biāo)做出了貢獻(xiàn)，國(guó)防部期待與這項(xiàng)技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者英特爾合作?！盢icole Petta補(bǔ)充。 所謂異構(gòu)封裝，則允許將多個(gè)單獨(dú)制造的集成電路die(芯片)組裝到單個(gè)封裝上，從而在降低功耗，尺寸和重量的同時(shí)提高性能。SHIP使美國(guó)政府可以使用英特爾包括嵌入式多芯片互連橋 (EMIB)，3D Foveros 和 Co-EMIB (將EMIB和Foveros結(jié)合使用)在內(nèi)的的先進(jìn)異構(gòu)封裝技術(shù)。 除此之外，Intel還與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)建立了合作伙伴關(guān)系，以測(cè)試神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的放大潛力。 英特爾于2017年推出的名為L(zhǎng)oihi的神經(jīng)形態(tài)芯片旨在直接模仿人腦的行為，它已經(jīng)學(xué)會(huì)了聞，觸摸甚至幫助使用輪椅的兒童。英特爾目前處于神經(jīng)形態(tài)研究的第五代產(chǎn)品。今年早些時(shí)候，英特爾將Loihi擴(kuò)展到一個(gè)名為Pohoiki Springs的系統(tǒng)中，該龐然大物包含768個(gè)Loihi芯片，每個(gè)芯片有128個(gè)內(nèi)核，約有131,000個(gè)內(nèi)核模擬計(jì)算的“神經(jīng)元”(全系統(tǒng)總計(jì)約1億個(gè)數(shù)字神經(jīng)元)。Pohoiki Springs是一個(gè)“試驗(yàn)氣球”，即使是很大的氣球，最初只是通過(guò)云提供給Intel Neuromorphic研究社區(qū)(INRC)的成員使用。 但是，英特爾最新的大規(guī)模神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)部署將完全是另一回事。通過(guò)與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)達(dá)成的三年協(xié)議，英特爾將提供基于Loihi的系統(tǒng)，為合作的后期階段奠定基礎(chǔ)。從我們對(duì)英特爾即將面世的神經(jīng)形態(tài)體系結(jié)構(gòu)和英特爾最大的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的交付進(jìn)行大規(guī)模研究的了解。雖然他們的第一個(gè)系統(tǒng)將達(dá)到大約5000萬(wàn)個(gè)計(jì)算神經(jīng)元(大概包含384個(gè)Loihi芯片)，但后一個(gè)系統(tǒng)“在計(jì)算能力上可能會(huì)超過(guò)十億個(gè)神經(jīng)元”，約相當(dāng)于7600多個(gè)Loihi芯片?！? 英特爾在過(guò)去幾年中迅速擴(kuò)大了神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的規(guī)模，這標(biāo)志著人們對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的信心–鑒于早期的結(jié)果表明該技術(shù)在Pohoiki Springs上的能源效率比美國(guó)最先進(jìn)的CPU高出四個(gè)數(shù)量級(jí)，因此英特爾相信這種信心已經(jīng)得到了充分的肯定。桑迪亞(Sandia)的目標(biāo)是確定最適合應(yīng)用神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的領(lǐng)域，以幫助解決美國(guó)一些最緊迫的問(wèn)題，例如能源和國(guó)家安全。 “通過(guò)使用神經(jīng)形態(tài)計(jì)算架構(gòu)的高速，高效和自適應(yīng)功能，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室將探索對(duì)我們國(guó)家安全越來(lái)越重要的高需求且不斷發(fā)展的工作負(fù)載的加速，”英特爾神經(jīng)形態(tài)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室 的主任Mike Davies說(shuō)?！拔覀兤诖M(jìn)行富有成效的合作，從而開(kāi)發(fā)出下一代神經(jīng)形態(tài)工具，算法和系統(tǒng)，這些神經(jīng)形態(tài)工具，算法和系統(tǒng)可以擴(kuò)展到十億個(gè)神經(jīng)元水平甚至更高?！? 為了使英特爾的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算步入正軌，桑迪亞將評(píng)估各種尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載的擴(kuò)展范圍，從物理建模到大規(guī)模深層網(wǎng)絡(luò)，這些工作負(fù)載可很好地表明芯片適用于粒子相互作用仿真。 桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)是為國(guó)家核安全局(NNSA)服務(wù)的三個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之一，作為國(guó)家核武器儲(chǔ)備的管理者，該實(shí)驗(yàn)室對(duì)粒子和流體模擬特別感興趣，并且剛剛宣布了HPE的另一臺(tái)大型超級(jí)計(jì)算機(jī)(由即將推出的Sapphire Rapids Xeons提供動(dòng)力)。 Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期以來(lái)一直處于大規(guī)模計(jì)算的領(lǐng)先地位，它使用該國(guó)一些最先進(jìn)的高性能計(jì)算機(jī)來(lái)提高國(guó)家安全性。隨著對(duì)實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理的需求變得越來(lái)越迫切，我們正在探索全新的計(jì)算范式，例如神經(jīng)形態(tài)架構(gòu)。 桑迪亞技術(shù)人員主要成員Craig Vineyard：“我們的工作幫助桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室保持了在計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，而英特爾神經(jīng)形態(tài)研究小組的這項(xiàng)新努力將把這一遺產(chǎn)延續(xù)到未來(lái)?！?

    半導(dǎo)體 英特爾 神經(jīng)形態(tài)芯片 異構(gòu)集成

  • 蘋(píng)果放棄x86改用自研處理器的背后原因

    蘋(píng)果在WWDC大會(huì)上正式宣布：Mac電腦將將從x86處理器換到自研的處理器。ARM陣營(yíng)正式成為桌面電腦的選擇之一，辦公、游戲全都OK。發(fā)布會(huì)上庫(kù)克宣布在年底會(huì)推出第一款搭載自研 ARM 芯片的 Mac，但仍舊會(huì)推出搭載 Intel CPU 的 Mac 新品。 蘋(píng)果計(jì)劃在兩年內(nèi)完成 App 生態(tài)的轉(zhuǎn)換，但肯定不會(huì)在 2 年后就放棄 Intel CPU Mac 的軟件支持，這個(gè)變化一定是漸進(jìn)的，平緩的。 首普遍認(rèn)為以下三點(diǎn)是棄用Intel CPU的主要原因： 14nm、10nm節(jié)點(diǎn)接連延期，直接影響水果的產(chǎn)品迭代 ; 層出不窮的安全性漏洞，讓包括水果在內(nèi)的業(yè)界疲于應(yīng)付 ; TSMC 5nm已可以打造滿足水果要求的ARM-based CPU。 2005年6月，Steve Jobs在WWDC上正式宣布，Mac系列即將采用Intel Core系列CPU，并結(jié)束與Motorola、IBM的合作。他談到了他對(duì)PowerPC的失望，那時(shí)他認(rèn)為PowerPC性能是不足的，開(kāi)發(fā)路線是模糊的，功耗也是巨大的，所以更換了更有潛力的Intel。 但是從蘋(píng)果宣布采用Intel的處理器的Mac之后，macOS就開(kāi)始被不少PC使用者垂涎，從而出現(xiàn)了一大批未購(gòu)買(mǎi)蘋(píng)果機(jī)而使用蘋(píng)果操作系統(tǒng)的機(jī)器，這種就被稱為黑蘋(píng)果(Hackintosh)。而黑蘋(píng)果的初期探路者多是程序員、開(kāi)發(fā)者、電腦黑客等，對(duì)蘋(píng)果造成一定損失。 對(duì)芯片來(lái)說(shuō)性能及功耗是永恒的話題，而蘋(píng)果自研芯片的Mac電腦定位有所不同，與傳統(tǒng)的CPU廠商不同，蘋(píng)果在自研芯片上積累了很多技術(shù)，推出的自研芯片實(shí)際上整合了大量子單元，除了CPU、GPU之外還有NPU、音頻、視頻等等，更重要是將自家的軟件整合在一起。 首先有利掌握硬件發(fā)布的節(jié)奏，第二估計(jì)是希望自己的生態(tài)進(jìn)一步閉環(huán)。促進(jìn)自家對(duì)Mac生態(tài)的掌控能力。畢竟蘋(píng)果對(duì)Mac的把控沒(méi)有iOS那么強(qiáng)，Macbook可以裝win，其他電腦借助intel芯片黑蘋(píng)果。軟件分發(fā)主要途徑并不是app store，削弱了蘋(píng)果從硬件上持續(xù)盈利的能力。 Mac年出貨只有1700萬(wàn)臺(tái)。而且未來(lái)銷(xiāo)量完全是不可預(yù)計(jì)的。比如今年一季度直接暴跌20%，掉到宏碁后面成為第5。換用ARM芯片對(duì)銷(xiāo)量影響是正是負(fù)，完全取決于生態(tài)遷移速度，以及未來(lái)intel和 AMD的芯片性能增長(zhǎng)速度。硬件成本是否降低完全是銷(xiāo)量決定的。 其實(shí)Mac生態(tài)全部遷移到Arm架構(gòu)的意義并不僅僅在于Mac本身。 Mac遷移到ARM架構(gòu)也有助于推動(dòng)Mac和iPad Pro的生態(tài)融合，很可能未來(lái)有一天，iPad能夠支持轉(zhuǎn)譯過(guò)后的Mac應(yīng)用，那么這個(gè)時(shí)候的iPad Pro也會(huì)成為毫無(wú)疑問(wèn)的生產(chǎn)力工具。 蘋(píng)果有了之前自身從Power PC向英特爾x86過(guò)度的經(jīng)驗(yàn)，這次從微軟X86轉(zhuǎn)移到ARM的好處顯而易見(jiàn)。 ARM芯片未來(lái)究竟是只存在于Mac的生態(tài)圈中，還是普遍應(yīng)用于超極本上，和X86架構(gòu)實(shí)現(xiàn)共存，亦或擊敗X86取而代之，目前無(wú)人能知。

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  • 第三次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)際合作與國(guó)產(chǎn)化缺一不可

    1956年，IBM發(fā)明了第一塊硬盤(pán)，其容量?jī)H5M，重量卻高達(dá)1噸。上世紀(jì)五十年代德州儀器(TI)發(fā)明了半導(dǎo)體。隨后，第一個(gè)晶體管、第一個(gè)集成電路、第一個(gè)微處理器都來(lái)自美國(guó)。 美國(guó)作為半導(dǎo)體的發(fā)明國(guó)，至今為止，其在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，依然有超過(guò)一半的話語(yǔ)權(quán)。 至今半導(dǎo)體已經(jīng)發(fā)生了兩次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，但依然不能從根本上影響美國(guó)。正在發(fā)生的第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，美國(guó)正努力地捍衛(wèi)自己的主導(dǎo)地位。 上世紀(jì)70年代日本獲得美國(guó)半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)讓技術(shù)，開(kāi)始進(jìn)軍半導(dǎo)體領(lǐng)域。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)生了第一次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。70年代，日本日立、三菱、東芝、富士通、日本電器聯(lián)合成立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，奠定了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。 當(dāng)時(shí)日本半導(dǎo)體最高峰時(shí)，占美國(guó)80%的市場(chǎng)。日本當(dāng)時(shí)能迅速發(fā)展，原因在于，一方面得到了美國(guó)的轉(zhuǎn)讓技術(shù)，一方面美國(guó)只把技術(shù)用于美軍事領(lǐng)域。是日本把半導(dǎo)體帶入百姓家，典型當(dāng)屬日本的收音機(jī)。 日本曾一度想收購(gòu)美國(guó)的半導(dǎo)體領(lǐng)袖公司——仙瞳半導(dǎo)體。這引起了美國(guó)的注意，在80年開(kāi)始對(duì)日本下絆腳石。最終美日鑒定了“廣場(chǎng)協(xié)議”，日元被迫升值。并一邊對(duì)其征收100%的進(jìn)口關(guān)稅，一邊要求日本開(kāi)放市場(chǎng)。且保證美國(guó)企業(yè)的市場(chǎng)份額不低于20%。 由于美國(guó)的干預(yù)，韓國(guó)、新加坡以及中國(guó)臺(tái)灣填補(bǔ)了市場(chǎng)空缺，得以迅速發(fā)展。第二次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移發(fā)生在80年代。臺(tái)積電于1987年成立，如今成為了技術(shù)含量最高的代工廠。 第三次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移發(fā)生在90年代末，半導(dǎo)體的封裝測(cè)試環(huán)節(jié)，開(kāi)始向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移(當(dāng)時(shí)主要是外資建廠)。 隨著國(guó)家2014年“大基金”一期1387億的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以初見(jiàn)成效。中芯國(guó)際、上海微電子、紫光集團(tuán)等企業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)半導(dǎo)體的砥柱中流。 2019年國(guó)家“大基金”二期2000億，繼續(xù)為半導(dǎo)體輸液。值得注意的是，國(guó)家把集成電路納入“十四五”計(jì)劃，將投資1.4萬(wàn)億美元用于研發(fā)芯片和支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、人工智能等高科技技術(shù)領(lǐng)域的全面發(fā)展。 ASML正把握第三次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)，加快布局中國(guó)市場(chǎng)。今年9月ASML全球副總裁沈波表示，ASML作為全球半導(dǎo)體行業(yè)的合作伙伴，將加快在中國(guó)市場(chǎng)的布局。 對(duì)于，這次ASML公司的舉動(dòng)，網(wǎng)友們卻有另外一番說(shuō)法。 一、看到中科院要把光刻機(jī)納入科研清單加速國(guó)產(chǎn)化后，才作出的決定; 二、ASML是人為“擠牙膏”，高端不賣(mài)，低端看好時(shí)機(jī)出貨。 ASML的EUV光刻機(jī)，一枝獨(dú)秀。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)第三次轉(zhuǎn)移正在中國(guó)發(fā)生，必須要國(guó)際合作與國(guó)產(chǎn)化同時(shí)兼顧。

    半導(dǎo)體 半導(dǎo)體 asml 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移

  • 從處理器的主體結(jié)構(gòu)角度，了解華為麒麟芯片

    華為麒麟芯片集處理器和基帶、射頻、AI于一身，統(tǒng)稱為Soc(系統(tǒng)級(jí)處理器)。三星、高通、蘋(píng)果、聯(lián)發(fā)科等手機(jī)芯片也同樣類(lèi)型。Soc簡(jiǎn)稱處理器，是基于ARM架構(gòu)構(gòu)建出芯片。 從處理器的主體結(jié)構(gòu)了解，就會(huì)明白其中的內(nèi)涵。 處理器主要包含：內(nèi)核、指令集架構(gòu)、微架構(gòu)。 內(nèi)核：內(nèi)核就是CPU最核心的部分，簡(jiǎn)單理解就是管理和計(jì)算。比如資源分配、執(zhí)行命令、多核資源協(xié)調(diào)。 指令集架構(gòu)：ARM的指令集就是RISC。簡(jiǎn)單理解就是手機(jī)操作系統(tǒng)與CPU內(nèi)核進(jìn)行溝通的橋梁。內(nèi)核完全不懂外界做什么，只能根據(jù)指令集執(zhí)行操作。 微架構(gòu)：微架構(gòu)簡(jiǎn)單理解就是具體功能的實(shí)現(xiàn)形式。譬如處理器與基帶、內(nèi)存、存儲(chǔ)怎樣協(xié)同工作，包含內(nèi)部電路、晶體管等復(fù)雜的設(shè)計(jì)。并在某指令集內(nèi)，構(gòu)建出架構(gòu)。也就是說(shuō)同指令集可能有不同設(shè)計(jì)方案的微架構(gòu)。 這個(gè)設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)ARM芯片時(shí)，就有兩種方案。一是買(mǎi)處理器授權(quán)模式;二是買(mǎi)指令集授權(quán)模式。 第一種設(shè)計(jì)模式也不是拿來(lái)就可以用。要把每個(gè)模塊都協(xié)調(diào)好，發(fā)揮特定功能是一件了不起的事情。反過(guò)來(lái)講，ARM公司即使設(shè)計(jì)出了芯片架構(gòu)，要其設(shè)計(jì)一顆基帶芯片，也是很難做到的。 簡(jiǎn)單地講，開(kāi)發(fā)出CAD軟件的公司，不一定能設(shè)計(jì)出飛機(jī)。 第二種設(shè)計(jì)模式，只購(gòu)買(mǎi)指令集。自己設(shè)計(jì)微架構(gòu)，也就是設(shè)計(jì)出一款符合指令集的處理器。 兩種方案，第一種相對(duì)簡(jiǎn)單，第二種增加了微架構(gòu)設(shè)計(jì)，難度較大。但是指令集的版本相同，微架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的功能相差也不大。性能上可能有些差異。 華為麒麟芯片選著的是第一種設(shè)計(jì)方案，后續(xù)發(fā)展應(yīng)該會(huì)設(shè)計(jì)自主的微架構(gòu)處理器。蘋(píng)果A系列芯片，有自己獨(dú)立的微架構(gòu)處理器，高通兩種設(shè)計(jì)方案都兼顧。 至于麒麟芯片是否自研，要看核心比例。如果ARM的技術(shù)方案占比20%，那么就是自研。 另外，這些芯片的制造都是臺(tái)積電或三星代工。

    半導(dǎo)體 芯片 處理器 華為麒麟

  • 基于GaN和SiC的功率半導(dǎo)體，未來(lái)將推動(dòng)電子封裝集成和應(yīng)用

    在新世紀(jì)伊始，氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)已經(jīng)達(dá)到了足夠的成熟度，并獲得了足夠的吸引力，將其他潛在的替代品拋在腦后，引起全球工業(yè)制造商的足夠重視。 在接下來(lái)的幾年里，重點(diǎn)是研究與材料相關(guān)的缺陷，為新材料開(kāi)發(fā)一個(gè)定制的設(shè)計(jì)、工藝和測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施，并建立一個(gè)某種程度上可重復(fù)的無(wú)源(二極管)器件和幾個(gè)有源器件(MOSFET、HEMT、MESFET、JFET或BJT)，這些器件開(kāi)始進(jìn)入演示階段并能夠證明寬帶隙材料帶來(lái)的無(wú)可爭(zhēng)辯的優(yōu)勢(shì)。寬帶隙材料可以使半導(dǎo)體的工作頻率降低10倍，從而使電路的工作頻率降低10倍。 對(duì)于這兩種材料，仍有一些挑戰(zhàn)有待解決： GaN非常適合低功率和中等功率，主要是消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用，似乎允許高度的單片集成一個(gè)或多個(gè)功率開(kāi)關(guān)并與驅(qū)動(dòng)電路共同封裝。有可能在在最先進(jìn)的8-12“混合信號(hào)晶圓制造廠制造功率轉(zhuǎn)換IC。 然而，由于鎵被認(rèn)為是一種稀有、無(wú)毒的金屬，在硅生產(chǎn)設(shè)施中作為受主可能會(huì)產(chǎn)生副作用，因此對(duì)許多制造工藝步驟(如干法蝕刻、清洗或高溫工藝)的嚴(yán)格分離仍然是一項(xiàng)關(guān)鍵要求。 此外，GaN是以MO-CVD外延工藝在SiC等晶格不匹配的載流子上或更大的晶圓直徑(通常甚至在硅上)上沉積，這會(huì)引起薄膜應(yīng)力和晶體缺陷，這主要導(dǎo)致器件不穩(wěn)定，偶爾會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的故障。 GaN功率器件是典型的橫向HEMT器件，它利用源極和漏極之間固有的二維電子氣通道進(jìn)行導(dǎo)通供電。 另一方面，地殼中含有豐富的硅元素，其中30%是由硅組成的。工業(yè)規(guī)模的單晶碳化硅錠的生長(zhǎng)是一種成熟的、可利用的資源。最近，先驅(qū)者已經(jīng)開(kāi)始評(píng)估8英寸晶圓，有希望在未來(lái)五(5)年內(nèi)，碳化硅制造將擴(kuò)展到8英寸晶圓制造線。 SiC肖特基二極管和SiC MOSFET在市場(chǎng)上的廣泛應(yīng)用為降低高質(zhì)量襯底、SiC外延和制造工藝的制造成本提供了所需的縮放效應(yīng)。通過(guò)視覺(jué)和/或電應(yīng)力測(cè)試消除晶體缺陷，這對(duì)較大尺寸芯片的產(chǎn)量有較大的影響。此外，還有一些挑戰(zhàn)，歸因于低溝道遷移率，這使得SiC fet在100-600V范圍內(nèi)無(wú)法與硅FET競(jìng)爭(zhēng)。 市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)意識(shí)到垂直供應(yīng)鏈對(duì)于制造GaN和SiC產(chǎn)品的重要性。需要有專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的制造能力，包括晶體生長(zhǎng)、晶圓和拋光、外延、器件制造和封裝專(zhuān)業(yè)知識(shí)，包括優(yōu)化的模塊和封裝，考慮到快速瞬態(tài)和熱性能或?qū)拵镀骷?WBG)的局限性，考慮最低的成本，最高的產(chǎn)量和可靠性。 隨著廣泛和有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品組合和全球供應(yīng)鏈的建立，新的焦點(diǎn)正在轉(zhuǎn)向產(chǎn)品定制，以實(shí)現(xiàn)改變游戲規(guī)則的應(yīng)用程序。硅二極管、igbt和超結(jié)mosfet的替代品為WBG技術(shù)的市場(chǎng)做好了準(zhǔn)備。 在根據(jù)選擇性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)調(diào)整電氣性能以繼續(xù)提高功率效率、擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)范圍、減少重量、尺寸和組件數(shù)量，并在工業(yè)、汽車(chē)和消費(fèi)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新穎、突破性的最終應(yīng)用，還有很多潛力。 實(shí)現(xiàn)循環(huán)快速設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素是精確的spice模型，包括熱性能和校準(zhǔn)封裝寄生體，可用于幾乎所有流行的模擬器平臺(tái)，以及快速采樣支持、應(yīng)用說(shuō)明、定制的SiC和GaN驅(qū)動(dòng)IC以及全球支持基礎(chǔ)設(shè)施。 接下來(lái)的十(10)年將見(jiàn)證另一次歷史性的變革，基于GaN和SiC的功率半導(dǎo)體將推動(dòng)電力電子封裝集成和應(yīng)用的根本性發(fā)明。 在這一過(guò)程中，硅器件將幾乎從功率開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)上消失。盡管如此，他們?nèi)詫⒗^續(xù)在高度集成的功率集成電路和低電壓環(huán)境中尋求生存。

    半導(dǎo)體 功率半導(dǎo)體 電子封裝 硅替代品

  • 預(yù)計(jì)到2021年底，臺(tái)積電將有55臺(tái)光刻機(jī)

    預(yù)計(jì)到明年年底，臺(tái)積電正EUV光刻機(jī)的累計(jì)采購(gòu)量將達(dá)到約55臺(tái)。在今年8月舉辦的全球技術(shù)論壇期間，臺(tái)積電曾透露，在目前全球在運(yùn)行的極紫外光刻機(jī)中，臺(tái)積電擁有約一半，芯片產(chǎn)能預(yù)計(jì)占全球的60%。 而根據(jù)光刻機(jī)制造商ASML年報(bào)，從2012年開(kāi)始交付EUV光刻機(jī)開(kāi)始，公司已經(jīng)累計(jì)向客戶交付了超過(guò)76臺(tái)這種光刻機(jī)。據(jù)此推算，臺(tái)積電目前擁有的EUV光刻機(jī)數(shù)量在35~38臺(tái)左右。 ASML是目前全球唯一能制造EUV光刻機(jī)的廠商，對(duì)于制造7nm以下制程的芯片至關(guān)重要。臺(tái)積電所需要的光刻機(jī)，也就全部來(lái)自于該公司。 消息人士透露，臺(tái)積電現(xiàn)正加大光刻工藝的研發(fā)力度，預(yù)計(jì)到2021年年底，EUV光刻機(jī)的累計(jì)采購(gòu)量將達(dá)到約55臺(tái)。因此ASML到20221年累計(jì)交付的EUV光刻機(jī)數(shù)量可能會(huì)達(dá)到近百臺(tái)。 相較之下，有消息稱三星電子截至2021年采購(gòu)EUV的數(shù)量累計(jì)不到25臺(tái)。三星電子是臺(tái)積電在全球范圍內(nèi)最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，目前正加速在5nm芯片量產(chǎn)上追趕臺(tái)積電的腳步，3nm芯片工藝也預(yù)定于2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。 外界人為臺(tái)積電大量采購(gòu)EUV光刻機(jī)，主要目的在于快速增加的滿足客戶訂單。 外媒的報(bào)道顯示，臺(tái)積電3nm工藝準(zhǔn)備了4波產(chǎn)能，其中首波產(chǎn)能中的大部分，將留給他們的大客戶蘋(píng)果。蘋(píng)果是臺(tái)積電的大客戶。從2016年iPhone 7系列所搭載的A10芯片開(kāi)始，蘋(píng)果的A系列芯片就全部交由臺(tái)積電獨(dú)家代工。 今年6~8月期間還不斷有消息稱，受美國(guó)對(duì)華為“禁令”影響，聯(lián)發(fā)科芯片需求暴增，緊急找臺(tái)積電代工。預(yù)計(jì)2020Q1季度聯(lián)發(fā)科訂單量會(huì)達(dá)到1.2萬(wàn)片晶圓。不過(guò)消息未得到有關(guān)方面證實(shí)。 高通也據(jù)傳向臺(tái)積電追加了訂單。 不過(guò)利好消息沒(méi)有為臺(tái)積電股價(jià)帶來(lái)太大漲幅，9月29日臺(tái)積電收漲1.13%報(bào)79.77美元。 而另一邊，中國(guó)最大、全球營(yíng)收排名第五的芯片制造商中芯國(guó)際(SMIC)料將迎來(lái)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的困難時(shí)期。 9月27日，《金融時(shí)報(bào)》《華爾街日?qǐng)?bào)》《紐約時(shí)報(bào)》以及路透社等多家外媒援引美國(guó)商務(wù)部9月25日的一封，稱美國(guó)政府已對(duì)中芯國(guó)際實(shí)施出口限制，中芯國(guó)際的某些設(shè)備供應(yīng)商現(xiàn)在必須申請(qǐng)出口許可證。 這一消息被視為美國(guó)加大“制裁”中芯國(guó)際的信號(hào)。如果“制裁”落地，勢(shì)必對(duì)中芯國(guó)際的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成極大沖擊。 根據(jù)美國(guó)商務(wù)部的進(jìn)出口管理?xiàng)l例，使用美國(guó)技術(shù)和裝備生產(chǎn)的的產(chǎn)品將受到管控。中芯國(guó)際作為芯片制造商將很難以獲得生產(chǎn)所需的原材料和設(shè)備，同時(shí)，公司的芯片出口亦將需要獲得美商務(wù)部的許可。 中芯國(guó)際早在兩年前就已經(jīng)向荷蘭ASML公司購(gòu)買(mǎi)了用于生產(chǎn)7nm芯片的光刻機(jī)，但由于美國(guó)的多次干預(yù)無(wú)法到貨。中芯國(guó)際在這批光刻機(jī)上，前后共花費(fèi)了1.2億美元和2年時(shí)間。 “信函副本”的消息一出，隨即帶來(lái)了股市的震蕩。周一上午中芯國(guó)際H股以17.16元低開(kāi)，較上一交易日暴跌7.6%，成交額7200萬(wàn)元。但隨后股價(jià)逐漸震蕩拉升，跌幅以已收窄至4%;A股則以4%的跌幅低開(kāi)，并在早盤(pán)末尾擴(kuò)大至6%。 芯片行業(yè)乃至整個(gè)科技產(chǎn)業(yè)如今尤為敏感，市場(chǎng)擔(dān)心中芯國(guó)際將會(huì)成為下一個(gè)華為。 但其他中國(guó)大陸芯片制造商，也在努力突破光刻機(jī)瓶頸。

    半導(dǎo)體 臺(tái)積電 asml 光刻機(jī)

  • MEMS封裝中會(huì)遇到的問(wèn)題有哪些？

    為了適應(yīng)MEMS技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)發(fā)了許多新的MEMS封裝技術(shù)和工藝，如陽(yáng)極鍵合，硅熔融鍵合、共晶鍵合等，已基本建立起自己的封裝體系。 現(xiàn)在人們通常將MEMS封裝分為四個(gè)層次：即裸片級(jí)封裝(Die Level)、器件級(jí)封裝(Device Level)、硅圓片級(jí)封裝(Wafer Lever Packaging)、單芯片封裝(Single Chip Packaging)和系統(tǒng)級(jí)封裝(System on Packaging)。 但隨著MEMS技術(shù)研究的深入和迅猛發(fā)展，以及MEMS器件本身所具有的多樣性和復(fù)雜性，使得MEMS封裝仍然面臨著許多新的問(wèn)題需要解決，如在硅圓片切割時(shí)，如何對(duì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，防止硅粉塵破壞芯片;在微結(jié)構(gòu)的釋放過(guò)程中，如何防止運(yùn)動(dòng)部件與襯底發(fā)生粘連等;在器件封裝中應(yīng)力的釋放，以及封裝及接口的標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題，此外還有封裝性能的可靠性及可靠性評(píng)價(jià)問(wèn)題等。 下面從MEMS封裝的層次以及封裝標(biāo)準(zhǔn)和封裝的可靠性方面來(lái)闡述MEMS封裝中所面臨的一些問(wèn)題。 1、裸片級(jí)封裝(Die level) 裸片級(jí)封裝通常是指鈍化、隔離、鍵合和劃片等工藝，其目的是為裸片的后續(xù)加工和使用提供保護(hù)。從硅圓片上分離裸片的常用方法是采用高速旋轉(zhuǎn)的晶剛石刀片進(jìn)行切割，在切割的同時(shí)，必須用高凈化水對(duì)硅圓片表面進(jìn)行沖洗。這種為集成電路開(kāi)發(fā)的裸片切割方法對(duì)保護(hù)裸片上的關(guān)鍵電路不受硅粉塵的污染是非常有效的。硅片表面的水膜對(duì)集成芯片有很好的保護(hù)作用。 然而，由于MEMS比IC有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如有腔體、運(yùn)動(dòng)部件以及更復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)等，用這種裸片切割方法分離這些MEMS芯片，卻因?yàn)樗⒐璺蹓m的原因而很容易損壞或阻塞芯片的靈巧結(jié)構(gòu)。為了防止MEMS芯片受損，必須在設(shè)計(jì)芯片階段就開(kāi)始考慮對(duì)芯片結(jié)構(gòu)的保護(hù)。 裸芯片腔體封裝是一種常用的方法。封裝時(shí)有一個(gè)硅片基板裸片和一個(gè)硅“蓋帽”裸片，先將MEMS芯片貼到基板裸片上，再將“蓋帽”裸片鍵合到基板裸片上，從而形成一個(gè)密封腔體來(lái)保護(hù)MEMS器件。 鈍化保護(hù)器件的方法也常用，這層保護(hù)層的厚度約為2-3μm。用有機(jī)保護(hù)層對(duì)芯片進(jìn)行保護(hù)是很有效的，但存在的問(wèn)題是有機(jī)物隨著時(shí)間容易老化，典型的涂層是硅膠，硅膠 容易變干和變硬，這在許多應(yīng)用中限制了它的有效壽命。 此外，將裸片與環(huán)境隔離的方法還有粘接工藝和鍵合工藝。粘接工藝主要使用環(huán)氧樹(shù)脂、RTV、硅橡膠等粘接劑，環(huán)氧樹(shù)脂用作粘接具有使用更簡(jiǎn)單，在固化時(shí)不要求升溫，對(duì)沖擊、振動(dòng)能提供了很好的保護(hù)，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)等特點(diǎn)。 粘接方式的缺點(diǎn)是沒(méi)有抗拉強(qiáng)度，易老化，而且不能做到密封，這在要求有可靠的機(jī)械強(qiáng)度和密封性能或者要求器件不受過(guò)強(qiáng)運(yùn)動(dòng)沖擊的應(yīng)用中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際要求的。解決這一問(wèn)題的方法是用鍵合工藝對(duì)裸片進(jìn)行封裝，鍵合工藝包括陽(yáng)極鍵合、焊料焊接、硅熔融鍵合、玻璃粉鍵合及共晶鍵合等。 2、器件級(jí)封裝(Device level) 器件級(jí)封裝通常由MEMS器件、電源、信號(hào)調(diào)理和補(bǔ)償、以及與系統(tǒng)的機(jī)械和電的接口等幾部分組成。器件級(jí)封裝旨在提高和確保器件的性能、減小尺寸和降低價(jià)格。與電子器件相比，MEMS接口更復(fù)雜、涉及的面更廣。缺乏標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品一直阻礙著MEMS的商業(yè)化。 器件封裝連接的方法很多，包括環(huán)氧樹(shù)脂或其它粘接方法、熱熔方法(如電阻焊、回流焊)、芯片的互連包括引線鍵合、載帶自動(dòng)焊、倒裝芯片技術(shù)等。盡管對(duì)特定的工作環(huán)境沒(méi)有確切的定義，但要求在整個(gè)工作環(huán)境中，封裝結(jié)構(gòu)在機(jī)械強(qiáng)度、抵抗水壓或空氣壓力的能力以及引線連接強(qiáng)度等方面必須是可靠的。 3、圓片級(jí)封裝(Wafer Level) 在應(yīng)用MEMS技術(shù)制造傳感器過(guò)程中，人們一直努力想通過(guò)器件設(shè)計(jì)和制造工藝本身來(lái)減小MEMS封裝所面臨的挑戰(zhàn)。

    半導(dǎo)體 芯片 封裝 mems技術(shù)

  • MEMS封裝的功能

    封裝必須提供元器件與外部系統(tǒng)的接口。其根本目的在于以最小的尺寸和重量、最低的價(jià)格和盡可能簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)服務(wù)于具有特定功能的一組元器件。 MEMS封裝的功能包括了微電子封裝的功能部分，即原有的電源分配、信號(hào)分配、散熱通道、機(jī)械支撐和環(huán)境保護(hù)等外，還應(yīng)增加一些特殊的功能和要求。 1)機(jī)械支撐：MEMS器件是一種易損器件，因此需要機(jī)械支撐來(lái)保護(hù)器件在運(yùn)輸、存儲(chǔ)和工作時(shí)，避免熱和機(jī)械沖擊、振動(dòng)、高的加速度、灰塵和其它物理?yè)p壞。另外對(duì)于某些特殊功能的器件需要有定位用的機(jī)械支撐點(diǎn)，如加速度傳感器等。 2)環(huán)境隔離：環(huán)境隔離有兩種功能，一種是僅僅用作機(jī)械隔離，即封裝外殼僅僅起到保護(hù)MEMS器件不受到像跌落或者操作不當(dāng)時(shí)受到機(jī)械損壞。另一種是氣密和非氣密保護(hù)，對(duì)可靠性要求十分嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域必須采用氣密性保護(hù)封裝，防止MEMS器件在環(huán)境中受到化學(xué)腐蝕和物理?yè)p壞。同時(shí)在制造和密封時(shí)要防止?jié)駳饪赡鼙灰M(jìn)到封裝腔內(nèi)。對(duì)工作環(huán)境較好的應(yīng)用領(lǐng)域可采用非氣密封裝。 3)提供與外界系統(tǒng)和媒質(zhì)的接口：由于封裝外殼是MEMS器件及系統(tǒng)與外界的主要接口，外殼必須能完成電源、電信號(hào)或射頻信號(hào)與外界的電連接，同時(shí)大部分的MEMS芯片還要求提供與外界媒質(zhì)的接口。 4)提供熱的傳輸通道：對(duì)帶有功率放大器、其它大信號(hào)電路和高集成度封裝的MEMS器件，在封裝設(shè)計(jì)時(shí)熱的釋放是一個(gè)應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。封裝外殼必須提供熱量傳遞的通道。 由于MEMS的特殊性和復(fù)雜性，還由于MEMS種類(lèi)繁多，封裝的功能還要增加如下幾點(diǎn)： 5)低應(yīng)力。在MEMS器件中，用三維加工技術(shù)制造微米或納米尺度的零件或部件，如懸臂梁、微鏡、深槽、扇片等，精度高，但十分脆弱，因此MEMS封裝應(yīng)產(chǎn)生對(duì)器件最小的應(yīng)力。 6)高真空度。這是MEMS器件的要求，以使可動(dòng)部件具有活動(dòng)性，并運(yùn)動(dòng)自如。因?yàn)樵凇罢婵铡敝?，就可以大大減小甚至消除摩擦，既能減小能源消耗，又能達(dá)到長(zhǎng)期、可靠地工作目標(biāo)。 7)高氣密性。一些MEMS器件，如陀螺儀，必須在穩(wěn)定地氣密性條件下方能可靠、長(zhǎng)期地工作。嚴(yán)格地說(shuō)，封裝都是不氣密的，所以只有用高氣密性的封裝來(lái)解決穩(wěn)定的氣密性問(wèn)題。有的MEMS封裝氣密性要求達(dá)到1×10E-12Pa·m3/s。 8)高隔離度。MEMS的目標(biāo)是把集成電路、微細(xì)加工元件和MEMS器件集成在一起形成微系統(tǒng)，完成信息的獲取、傳輸、處理和執(zhí)行等功能。MEMS常需要有高的隔離度，對(duì)MEMS射頻開(kāi)關(guān)更為重要。 9)特殊的封裝環(huán)境與引出。某些MEMS器件的工作環(huán)境是液體、氣體或透光的環(huán)境，MEMS封裝必須構(gòu)成穩(wěn)定的環(huán)境，并能使液體、氣體穩(wěn)定流動(dòng)，使光纖輸入具有低損耗、高精度對(duì)位的特性等。

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  • 常用的MEMS封裝形式

    MEMS封裝形式與技術(shù)主要源于IC封裝技術(shù)。 IC封裝技術(shù)的發(fā)展歷程和水平代表了整個(gè)封裝技術(shù)(包括MEMS封裝和光電子器件封裝)的發(fā)展歷程及水平。 目前在MEMS封裝中比較常用的封裝形式有無(wú)引線陶瓷芯片載體封裝(LCCC-Leadless Ceramic Chip Carrier)、金屬封裝、金屬陶瓷封裝等，在IC封裝中倍受青睞的球柵陣列封裝(BGA-Ball Grid Array)、倒裝芯片技術(shù)(FCT-Flip Chip Technology)、芯片尺寸封裝(CSP-Chip Size Package)和多芯片模塊封裝(MCM-Multi-Chip Module)已經(jīng)逐漸成為MEMS封裝中的主流。 BGA封裝的主要優(yōu)點(diǎn)是它采用了面陣列端子封裝、使它與QFP(四邊扁平封裝)相比，在相同端子情況下，增加了端子間距(1.00mm，1.27mm，1.50mm)，大大改善了組裝性能，才使它得以發(fā)展和推廣應(yīng)用。 21世紀(jì)BGA將成為電路組件的主流基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。 從某種意義上講，F(xiàn)CT是一種芯片級(jí)互連技術(shù)(其它互連技術(shù)還有引線鍵合、載帶自動(dòng)鍵合)，但是它由于具有高性能、高I/O數(shù)和低成本的特點(diǎn)，特別是其作為“裸芯片”的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種MEMS封裝中。 CSP的英文含義是封裝尺寸與裸芯片相同或封裝尺寸比裸芯片稍大。日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)CSP規(guī)定是芯片面積與封裝尺寸面積之比大于80%。 CSP與BGA結(jié)構(gòu)基本一樣，只是錫球直徑和球中心距縮小了、更薄了，這樣在相同封裝尺寸時(shí)可有更多的I/O數(shù)，使組裝密度進(jìn)一步提高，可以說(shuō)CSP是縮小了的BGA。 在MCM封裝中最常用的兩種方法是高密度互連(High Density Interconnect簡(jiǎn)稱HDI)和微芯片模塊D型(Micro Chip Module D簡(jiǎn)稱MCM-D)封裝技術(shù)。 高密度互連(HDI)MEMS封裝的特點(diǎn)是把芯片埋進(jìn)襯底的空腔內(nèi)，在芯片上部做出薄膜互連結(jié)構(gòu)。 而微模塊系統(tǒng)MCM-D封裝是比較傳統(tǒng)的封裝形式，它的芯片位于襯底的頂部，芯片和襯底間的互連是通過(guò)引線鍵合實(shí)現(xiàn)。 HDI工藝對(duì)MEMS封裝來(lái)說(shuō)有很大的優(yōu)越性。由于相對(duì)于引線鍵合來(lái)說(shuō)使用了直接金屬化，芯片互連僅產(chǎn)生很低的寄生電容和電感，工作頻率可達(dá)1GHz以上。 HDI還可以擴(kuò)展到三維封裝，并且焊點(diǎn)可以分布在芯片表面任何位置以及MCM具有可修復(fù)的特性。

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