自华为被列入“实体清单”后,其在芯片方面遭到了全面的限制,不仅被禁止购买先进的算力芯片,在芯片设计、制造环节也受到了诸多限制。
华为投入了大量的人力、物力、财力搞自主研发,先后在手机SoC、AI芯片领域获得重大突破,如今又开始瞄准PC芯片领域。
PC芯片一直是英特尔的优势,它占据了全球78%的市场份额,其次是AMD占据了13%的市场份额,二者基本垄断了PC芯片。
根据美商务部的规定,英特尔、AMD是不能向华为出售先进PC芯片的,尽管英特尔短暂的拿到了出口许可证,但于今年5月被吊销。
因此,华为的PC芯片只剩自主研发一条路了。
最近有关华为麒麟PC芯片的传闻引起了市场的关注,据海外设计平台X上的知名博主透露,华为麒麟PC芯片将采用“统一内存架构”。
统一内存架构就是CPU和GPU共用一个物理内存,这种设计可以消除不同计算单元之间的数据传输瓶颈,可以有效减少延迟、提高带宽、简化编程模型,提高整体系统的效率和性能。
最典型的就是苹果的M系列芯片,就采用了统一内存架构,这些芯片采用了高度集成设计,将CPU、GPU、神经引擎、内存和其他组件集成在一起。
因此,苹果M系列芯片也具备高带宽、低延迟、高计算效率等特点。
反观英特尔的芯片,大都是独立CPU、GPU方案,导致数据传输速度下降,英特尔采用了共享虚拟内存、增加缓存等方案来解决这个问题,但是这和苹果的解决方案依然有差距。
英特尔也注意到这点,开始在其芯片中引入HBM(高带宽内存)技术,以防止被苹果彻底超越。
华为的麒麟PC芯片尚未官宣,但是从媒体泄露的信息看,也采用了多核技术和统一内存架构,性能方面可以和苹果的M3媲美。
苹果M3性能如何?
2023年10月30日,苹果发布了M3系列芯片,包括M3、M3 Pro和M3 Max。
M3采用了台积电3nm制造工艺,搭载了250亿个晶体管,8核CPU、10核GPU、24GB统一内存,相比上一代M2,整体性能提升20%。
在图形处理方面性能更强,比M1快65%,在渲染速度方面比M1提升了最高2.5倍。
因为M3采用了多项新技术,包括:动态缓存、硬件加速、网格着色等,可对硬件中本地内存的使用进行实时分配,进而对每项任务对内存的消耗精准符合所需。
苹果M3,被誉为苹果个人电脑史上最强性能芯片,并且拥有更低功耗和更高性能,相当于英特尔顶级处理器i9,并且多核性能还超越了i9。
如果,华为的麒麟PC芯片达到M3级别,这绝对是全球PC芯片领域的一个重磅炸弹。
华为的自研PC芯片项目目前正在稳步推进中,根据多方信息显示:
华为自研的PC芯片,CPU方面将搭载自主研发的泰山V130架构,设计上进行了全面优化,更注重性能的提升。
GPU采用自研的马良910,在图片处理性能方面,可以达到苹果M2的水平,完全可以应对各类复杂的图形处理任务。
RAM容量达到了32GB,无论是玩大型网游,还是运行大型的视频软件,都会很轻松。
加上统一内存架构、多通道技术,这款PC芯片在数据传输方面效率会更高、更稳定,综合性能也达到了苹果M3水平。
版本方面,估计也会效仿苹果,推出标准版、Pro版和Max版,这样可以更加灵活,也更能适应市场。
但是华为PC芯片还有一个痛点,就是制造难题。
苹果的M3由台积电代工,技术更加成熟稳定,且工艺制程达到了3nm。而华为的麒麟9000S、9010都是7nm工艺,在制程方面落后两代。
这个差距,短期内很难完全解决,即便是我们能够攻克3nm制造技术,但是EUV光刻机问题却解决不了。
华为现在的麒麟芯片,都使用了DUV光刻机,通过多重曝光和叠加修正实现了7nm工艺,但是良品率不足,而且成本过高。
现在,很多半导体科研人员表示,最先进的浸润式DUV光刻机,在理论上可以制造出5nm芯片,只是良品率感人。
现阶段,在国产EUV光刻机未攻克前,想要做到5nm,也只能使用DUV光刻机了,即便能够实现商用,价格方面恐怕不具备优势。
但是挺进5nm工艺,是华为手机SoC和PC芯片的一大进步,5nm芯片相比7nm会在综合性能上提升40%。
例如:麒麟9000采用了5nm工艺,比上一代麒麟990提升了50%,效果还是很明显的。
随着技术的进步、经验的增加,华为5nm芯片料想会很快与大家见面。
但是,要想真正的追上苹果、高通、英特尔,仍需要解决EUV光刻机问题,而目前国产EUV光刻机有三大难题急需解决。
1、光源问题
EUV光刻机采用了13.5nm的极紫外光,它需要制造一套24KW的超大激光系统,经过放大、整定、汇集成高能量激光束。
然后,轰击下落的锡滴,进而产生极紫外光。
2、光学镜头
产生了极紫外光,还要收集、折射,才能抵达晶圆上。
因为极紫外光极易被吸收,所以对光学镜片的要求极高,要求平整度度是普通浴室镜的100倍。
普通浴室镜如果放大到德国面积大小,其表面凸起将达到两米,而EUV光刻机上的镜头只有2厘米。?
此外,EUV镜片上还镀有一层镍钼合金,每一层仅有几微米厚,同样是非常的精密。
3、生态
EUV光刻机有10万个精密部件,2公里线缆、3000多个精密轴承,光靠几家大型企业、科研院校是不可能做到的。
它至少需要3000家不同类型的企业参与(ASML的供应商就达到3000家),但是很多企业不愿意去制造某一种单一配件,一方面是研发能力不足,另一方面是没有利润。
及时解决这些难题,才能够让中国芯片跨入5nm、3nm时代。
华为在芯片设计方面,达到了世界顶级,这一点是毋庸置疑的。
但制造环节和设备方面仍然被“卡脖子”,华为自研的PC芯片达到了苹果的M3水平,但如果制造环节出现问题,导致成本过高,恐怕依然会影响市场占有率。
可见,华为芯片追赶海外巨头的路,还很长。
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