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义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线 华为造芯陷入困局,国产集成电路崛起之机?

2020-06-23 13:45      点击:193

要么就是价格便宜、性能不行,要么就是性能可以、要价太高,在这种没有形成市场正向循环的大环境下,量上不去,价格压不下来,没有出货和现金流,性能提升又无从谈起,国产芯片的自强进入了死胡同。

今年 5 月,美国商务部工业安全局(BIS)宣布将严格限制华为使用美国的技术、软件来设计和制造半导体芯片。

而且,华为也开启了与国内相关企业的协同研发,让他们在自己芯片产品设计和制造的更多环节中参与进去。

芯片制造的代表厂商则是台积电(TSMC)、中芯国际(SMIC)这样的企业,采用的是 Foundry 模式,只代工不设计。

文 | 汽车之心(微信 ID:Auto-Bit),作者 | 陈念航,编辑 | 王德芙

这些芯片都是由华为旗下的半导体公司海思负责设计和研发的。

早年,国内的中芯国际也想从 Foundry 向 IDM 模式转型,但是因为当时优秀的芯片设计人才极其短缺,转型的想法最终不了了之。

今年一季度台积电营收达到 103.06 亿美元,高居全球晶圆代工厂营收榜首。

2. 华为芯片制造的困境

为此,中芯国际在今年 2 月花费高达 6 亿美元向美国 Lam Research 公司采购相关的设备用于生产晶圆。

这对于华为刚刚起步的智能汽车业务发展来说,其实产生了不小的影响,是华为未来不得不面对的困境。

2)EDA 软件

2018 年,中芯国际好不容易从 ASML 采购到一台 EUV 光刻机,被美国频频阻挠至今未能交货,这也反映了国内在先进半导体制造设备上的「造不如买、买不如租」的窘境。

国产 EDA 软件们的最大问题就在这里。

抛开资本不谈,台积电的很多芯片制造设备、技术,甚至是制造设备里面的工程材料以及光电器件都来自美国,所以美国政府可以对台积电进行管控,有权决定台积电能为谁代工、不能为谁代工。

上面仅仅是 3 款芯片的案例,ARM 架构对于华为海思芯片的设计影响深远。

大家知道 MIPS 在通信和高性能计算领域有相当重要的地位,而这是一家美国企业,其研发成果自研归属于美国。另外,ARM 的核心 CPU 架构研发中心放在了美国德克萨斯州的奥斯汀市。

而后 ARM 在 2016 年被日本软银收购,迫于美国的淫威,ARM 也不得不站到华为的对立面。

但自强又谈何容易,国产的 EDA 软件、芯片制造设备、芯片产品本身,其实都没有太多市场认可度。

需要特别指出的是,包括那些处于美国以外,但被列为美国商务部管制清单中的生产设备,如果有公司要为华为海思代工芯片,也需要获得美国政府的许可。

华为海思作为一家芯片设计厂商,目前在 CPU 和 GPU 方面都没有自己的核心架构,需要从 ARM 购买架构授权和 IP 核授权。

台积电虽是总部位于台湾的企业,也未在美国本土建厂,但是其最大股东是美国的资本,所以台积电依然要受美国政府的控制。

产能达标后,中芯国际将转而追求更高标准的芯片工艺义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,其中 N 1 芯片工艺相当于台积电 7nm 低功耗工艺级别义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,而 N 2 芯片工艺则有着更高标准的性能提升义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,相当于台积电 7nm 高性能工艺级别。

在先进的 5nm 制程工艺代工方面义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,台积电最大的两个客户是苹果和华为。

在汽车之心此前的文章中义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,我们对华为智能汽车相关芯片进行了梳理义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,目前其产品主要有构建 MDC 智能驾驶平台的 AI 芯片昇腾以及高性能 CPU 鲲鹏义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,还有应用在智能座舱层面的 5G 通信芯片巴龙 5000。

所以在 EDA 软件上义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,美方对于华为的限制并不是一击致命的义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,而是长期的折磨。限制的不是眼前义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,而是扼杀华为自研芯片的未来潜力。

归根结底义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,华为必须要努力寻求芯片的国产化替代。

对于芯片设计来说义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,非常核心的部分就是架构的打造。架构决定着芯片的性能。

所发生的一切都指向的是同一个问题:未来没有了 ARM 的技术授权义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,华为的自研芯片将何去何从?

美方此次矛头对准的华为海思义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,就是典型的芯片设计厂商义母散华动漫在线现看小明快看防屏蔽路线,业内称之为 Fabless 模式,只设计不生产。

但随着美国对华为的制裁升级,这些「胜负手」反过来变成了「卡脖子」问题。

其中,5nm 主要生产华为下一代旗舰手机麒麟 1020 芯片,7nm 则是生产 5G 基带芯片,巴龙 5000 基带芯片大概率还是台积电代工。

在芯片制造工艺上,目前全球两大主流工艺 FinFET 和 FD-SOI 技术的发明人是美籍华人工程师胡正明教授,毕业于加州伯克利大学,他曾是台积电的首席技术官。

1)芯片架构

除了能够自产自销的华为海思芯片,其他多数国产芯片基本都在低端市场里走不出来。

芯片作为未来智能汽车最关键的「增量部件」,昇腾、鲲鹏和巴龙的这 3 款芯片,很可能成为决定华为智能汽车业务成败的「胜负手」。

芯片代工厂的迁移并没有那么简单,因为每家厂商的制程工艺都是不同的,工艺参数也不相同,这就导致了更换代工厂还要进行相关电路的重新设计,耗时、耗力、耗费资金在所难免。

在讲求不断迭代升级的智能汽车产品上,昇腾、鲲鹏这些芯片如果不能持续提升性能,是没有办法和其他的竞争对手一较高下的。

不断地投钱、不断地新增设备,中芯国际的目的就是为了扩大 14nm 芯片的产能。

一旦 ARM「断供」华为,华为就拿不到最新的芯片架构和内核,也意味着研发不出性能更优的芯片产品。

通过对芯片架构以及芯片设计软件的「断供」,美国对华为海思的芯片设计能力进行了精准打击。

接下来,我们将结合华为海思自研的与智能汽车业务相关的几款芯片,来看看美方对华为的制裁升级带来了哪些「卡脖子」问题。

短期看,华为此前已经拿到了一些 ARM 芯片架构的永久授权,可以不受「断供」影响,比如 ARM v8 架构就永久授权给了华为。

美国的德州仪器(TI)是很早崛起的既做芯片设计又有自己的晶圆厂的巨头,其模式被称为 IDM(Integrated Device Manufacture)。

对于芯片制造而言,最关键的设备就是光刻机了,而全球能提供光刻机的企业屈指可数,其中就包括了荷兰企业阿斯麦尔(ASML),美国企业应用材料(AMAT)、KLA-Tencor 和 Lam Research 等。

但老美的禁令一下,这个刚刚有起色的业务线势必受到影响,芯片如果不能制造出来,也不能进行性能迭代,那华为的智能汽车业务也就失去了立身之基。

其中,昇腾 310 采用的是 12nm 制程工艺;鲲鹏 910 采用的是更为先进的 7nm 制程工艺;巴龙 5000 也是 7nm 工艺。

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展开全文 华为在 2019 年 1 月发布的「鲲鹏 920」,就号称是业界基于 ARM 架构的最高算力芯片。 另一款 AI 芯片昇腾 310 虽然采用了华为自研的达芬奇架构(Da Vinci),但是达芬奇架构依然是基于 ARM 核心打造的,只不过华为在其中加入了 AI 加速器以及其他组件,形成了一个新架构。 巴龙 5000 通信基带芯片与鲲鹏和昇腾不同,属于网络芯片,采用的是华为自研的架构,不受 ARM 架构授权的影响。

而针对芯片的封装测试,国内则以长电科技这样的公司为代表。

大方向是不变的:无论是芯片的设计还是制造,未来都必须形成自主的能力。

随着美国对华为制裁的升级,华为本身也意识到了国产替代的重要性,已经开始加大与国产半导体企业的业务量。

这是整个国内集成电路产业生态变化的开始。

最近 ARM 停止给华为芯片架构技术授权的消息满天飞,ARM 中国区执行董事长兼 CEO 吴雄昂被免职的「罗生门」也闹得沸沸扬扬。

2019 年,华为给台积电带去了超过 50 亿美元的营收,占台积电当年营收的 14%,华为也成为了台积电的第二大客户,仅次于苹果。

从这一点看,华为智能汽车业务的未来发展就此被蒙上了一层阴影。

但是,从长远看,ARM 的芯片架构以及 IP 核心都会不断迭代升级的。

短期内,这三款芯片由台积电代工应该问题不大,因为据台湾《经济日报》报道,华为在 120 天缓冲期之前已紧急对台积电追加高达 7 亿美元订单,产品涵盖 5nm 及 7nm 制程,使得台积电相关产能爆满。

但是这样互相成就的关系却在今年 5 月被美国的一纸禁令无情打破了,台积电将在不久的将来停止为华为代工芯片,这将形成双输的局面。

芯片在智能汽车中扮演的是「大脑」的角色,如果连「大脑」都不受控制,那中国在智能汽车领域要实现弯道超车以及领先世界又何从谈起?

对于国内诸多智能汽车芯片研发企业来说,无论是初创公司独角兽还是集成电路国家队,华为的困局值得警醒。

至于为何要分而治之,是因为芯片生产的产业链很长,每一个环节都需要投入大量的资金,如果一家企业都要包圆的话,其在资金、人才以及技术方面面临压力将非常大。

这还不够,特朗普政府还要在芯片制造领域对华为进行「绞杀」,如果华为的芯片制造不出来,设计得再好也不过是一堆废电路图纸。

即使我们不追求将所有技术和产品都包圆,但也要为自己准备好「备胎」、Plan B。不是每一家芯片公司都能像华为海思一样,背后有华为经济体的支撑,有较强的抗风险能力。

可见,台积电对于华为来说,重要性非同一般,反过来,华为也是台积电不能割舍的大客户,二者互相成就。

图片来源@视觉中国

原标题:华为造芯陷入困局,国产集成电路崛起之机?

一颗芯片的诞生可谓是在头发丝上建造万丈高楼,包含图纸设计、施工、装修等过程,这些过程分别对应的是芯片的设计、制造以及封装测试。

在这项禁令真正落地前,华为有 120 天的缓冲期,对于华为来说,今年 9 月份将迎来「至暗时刻」。

目前国内很多芯片厂商,很大程度上需要依赖于国外,特别是美国厂商的技术、产品和服务,芯片和计算平台真正走向自主化还有太长的路要走。

半导体芯片设计和制造的「国产化替代」其实是老生常谈的话题,中国集成电路产业发展一直都是规模不大、实力不强。

回到华为刚刚组建不久的智能汽车解决方案事业部,经过一年多的发展,这个部门已经取得了很多技术和产品上的进展,特别是在自动驾驶计算平台以及智能座舱的通信平台方面。

但是和 ARM 架构一样,这些 EDA 软件将会随着芯片性能、工艺制程等改进而不断迭代版本,而这些新版本软件,华为未来有钱也买不到了。

文 | 汽车之心(微信 ID:Auto-Bit),作者 | 陈念航,编辑 | 王德芙

3. 华为芯片设计和制造的国产化替代

这里的「若干客户」应该包括了华为,这意味着即使中芯国际掌握了 7nm 工艺,也很可能无法向华为海思提供。

而在更早的时候,华为已开始将芯片制造订单从台积电分散,比如在去年原本由台积电代工的 12nm 麒麟 710A 已转由中芯国际 14nm 代工。

影响华为各大业务线的关键芯片,包含了智能手机 SoC 芯片(麒麟系列)、AI 芯片(昇腾系列)、服务器芯片(鲲鹏系列)、5G 通信芯片(巴龙、天罡系列)以及路由器芯片等等。

在华为之前,三星、苹果都自研了芯片架构,但是基本上在性能方面都跟不上 ARM,只能在一些低端产品上采用自家架构的产品,其他产品仍高度依赖于 ARM 的架构。

这些企业基本都得受老美的管控,芯片代工企业要向这些公司采购设备,都要看美国政府的脸色。

今天华为在半导体领域所面临的困境,也是未来想做大的中国芯片企业们很可能要经历的。

国产化替代是必须要走的一条路,也是华为现在能选的最好出路,即使现在仍然荆棘丛生、困难重重。

所以华为海思设计芯片,免不了要向这些美国公司购买软件。当美方严苛的半导体政策制裁来临,华为的 EDA 软件供应成为棘手的问题。

事实上,华为在吸取了 2018 年中兴通讯事件的教训后,已经向这些 EDA 公司购买了软件的长期使用权限,所以在短期内,华为海思还能使用这些工具。

美国此次的限制措施,矛头直指海思,进而威胁到华为的各条产品业务线,这里就包括了华为刚成立不久的智能汽车解决方案事业部。

这意味着,中芯国际直接越过 10nm 工艺,直接跨代研发 7nm 工艺,预计在 2020 年 Q4 季度面世。

其实 EDA 软件本身的研发难度并没有那么大,很多国产供应商也能顶上。

等到 120 天的缓冲期过去,华为的芯片设计以及制造的供应问题将如何解决,目前还看不到明朗的方案。

在国产高端光刻机真正造出来之前,恐怕这个问题是个死结。

那既然是有求于人,也必将受制于人。

但这都是要挨过去的阵痛,一旦未来台积电完全不接华为海思的订单,即使华为还能从日韩、欧洲半导体厂商中寻找到机会,也难保有一天不被人牵着鼻子走。

4. 打造中国智能汽车「大脑」

领先不只体现在市场层面,台积电的芯片制造工艺也是全球领先的,特别是其在 7nm、5nm 甚至更低的工艺制程方面,基本上没有像样的对手。

ARM 虽然是英国科技公司,但在很多关键技术上要仰赖于美国。

此外,根据今年 6 月 6 日中芯国际发布的声明,称其由于美方禁令的原因,无法为「若干客户」代工芯片。

在 IC 设计的 EDA(Electronic Design Automation)工具领域,目前全球公认的领先企业全部来自美国,Cadence、Synopsys 和 Mentor Graphics 三家企业占据了全球 90% 以上的市场份额,几乎形成了垄断之势。

但需要认清的现实是,即便中芯国际真能在今年第四季度量产稳定的 7nm 工艺,其与台积电的之间还存在量产时间差和产能差。

但是对于应用软件来说,生态打造和用户积累是更为重要的,没有生态和用户,再好用的软件也难以成熟。

1. 华为海思还能自行设计芯片吗?

针对芯片制造领域,在美国新的禁令发布之前,华为海思已经在将订单转移至中国大陆最大的芯片代工厂中芯国际,主要是 14nm 芯片的生产。

再回过头来看华为智能汽车业务相关的昇腾、鲲鹏和巴龙这 3 款芯片,此前都已经确定台积电作为代工厂。

即使是位于荷兰的全球光刻机一哥 ASML,因为他们的设备里使用了美国工程材料和光电器件生产商 II-VI 和美国光学元件供应商 Lumentum 等供应商的技术,所以也难逃老美的「上帝之手」。

2019 年 5 月,美国商务部正式将华为列入「实体清单」(Entity List),禁止美国企业向华为出售相关技术和产品。

华为海思的确有自己设计芯片的能力,但是用于芯片设计的高端软件仍然依赖于海外,这不是华为海思一家的问题,这是所有国产芯片开发企业共同面对的问题。

从这点也可以看出,台积电在技术上依赖于美国的程度有多深。

一个月后,又斥资 11 亿美元向美国应用材料(AMAT)、日本东京电子公司采购设备,同样是为了生产晶圆。

芯片架构之外,美国对华为新的制裁条款里,还特别提到了对「芯片设计软件」的限制。

华为最为仰赖的芯片代工厂莫过于台积电了,这家中国台湾企业如今已是全球芯片代工界的一哥,其在全球的市场占有率接近 60%,可谓独孤求败。

众所周知,芯片是华为各大业务线各种产品的关键组件,称其为华为的「命门」也不为过。

ARM 在 2012 年通过收购的方式取得了 MIPS 公司的多数专利,这些专利主要分布在处理器设计、SoC 设计以及其他技术领域。

这里面最关键的阻挠应该还是芯片制造关键设备——光刻机进口自美国,中芯国际才会受到限制。

围绕这些组成部分,已经衍生出了完整的集成电路(IC)产业链。

华为现在所遭受的困局,正在为整个国产半导体芯片产业敲响警钟,除了崛起和自强,我们没有其他选择。

一年后,华为等来的不是解除限制,而是制裁升级。

唯一的出路就是自研芯片架构,但这意味着包括时间和资金上巨大的投入,而且还要承担自研架构性能跟不上来的风险。

根据中芯国际联席 CEO 梁孟松此前的规划:「14nm 工艺(包含改进型的 12nm 工艺)芯片月产能将在 2020 年 7 月份达到 9K 晶圆/月,在 12 月达到 15K 晶圆/月。」

当然,EDA 软件的国产化突破是必须要实现的,只是不知道这杆大旗会在华为的推动下被哪家企业接过去。

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