近日,国家知识产权局公布了一项华为的专利,名为“芯片封装结构及电子设备”,申请日期为2021年8月。
这项专利,可以有效解决芯片封装可靠性较低的问题,使基板与导电柱更好的连接,从而提高芯片的稳定性、降低芯片的功耗。
其实,这已经不是华为第一次申请芯片封装领域的专利了,今年10月华为也公布了一项“半导体封装”的专利技术。
该项专利包括第一衬底、半导体芯片、引线框和密封剂。其中,密封剂是专利的亮点。
这个密封剂除了正常的密封作用外,还可以形成一个散热表面,进而提高芯片的散热能力,延长使用寿命和稳定性。
芯片并不是华为的主业,为什么华为如此执着于芯片行业呢?
首先是芯片的重要性,目前芯片广泛应用于高新技术、工业工控、日常生活中,号称第四次工业革命的AI更是芯片需求的大户。
华为作为全球领先的ICT供应商,它的业务涉及通信、电子设备、数字技术、人工智能,每一项业务都严重依赖芯片,不客气的说,如果没有芯片,华为的业务就无法开展。
我们以智能手机为例。
2019年华为凭借自主研发的麒麟芯片,将智能手机出货量提高到了2.4亿台,超越了苹果,成为了全球第二大手机厂商。
但随着美国的打压限制,台积电不再为华为代工麒麟芯片,华为手机出货量快速下跌,最惨的一年出货量仅为2000万台。
不仅如此,号称全球5G专利最多的华为,曾一度没有5G手机可卖,简直是尴尬到了极点。
进入人工智能时代后,算力芯片显得尤为重要,但是美国的英伟达占据了88%的独立显卡市场份额,80%的AI芯片市场份额。
2022年中国AI加速卡出货量约为109万张,其中英伟达市场份额为85%,华为10%,百度2%、寒武纪和燧原科技均为1%。
尽管中国企业很努力,拿到了国内13%的市场份额,但是这些国产AI芯片都跑不了万亿级大模型。
华为盘古、百度文心一言、腾讯混元、阿里通义千问这些大模型都是万亿级,需要的算力都超过了20000P。
目前能够达到20000P算力的芯片集群,只有英伟达的H800和H100。
如果,国产AI芯片不能突破,那么中国企业就会与号称第四次工业革命的AI,失之交臂。
所以,无论是为了自身的生存与发展,还是为了国家的未来,华为都要亲自下场参与造芯。
由于美国对华为的全方位打压,只从事设计领域,无法解决芯片需求问题,必须要集设计、制造、封装测试,到销售自由品牌IC为一体,也就是IDM模式。
海思是华为芯片设计公司,成立于2004年10月,总部位于深圳,在北京、上海、美国硅谷、瑞典都有设计分部。
成立之初,任正非就找到了何庭波,负责海思的运营,每年研发费用高达26亿,这在2004年时,是相当高的。
用10倍资金、10倍的时间,终于有了收获。2018年,海思成为了全球第五大芯片设计公司。
能够设计出全球领先麒麟系列手机芯片,鲲鹏系列服务器芯片、巴龙5G基带、昇腾系列AI芯片、凌霄路由器芯片等,这些芯片不仅性能强悍,而且卖的很好。
同时华为快速切入EDA领域,完成了14nm以上EDA工具的国产化,并且计划在2023年完成全面验证。
EDA是电子设计自动化,是设计大规模集成电路必备的工具。目前全球的EDA产业主要被海外的新思科技、铿腾电子、西门子EDA垄断。
三家企业合计掌控了全球70%以上的市场份额,在全面布局的同时,又各具特色。并且长期与台积电、三星、英特尔、ARM等芯片巨头合作。
一家企业要想设计7nm及以下制程的芯片,就必须采用“三巨头”的EDA,华为也不例外。
所以,当美国要求相关企业拒绝为华为提供EDA时,华为就明白,自己必须研发国产EDA,否则芯片无从谈起。
目前是实现了14nm EDA的国产化,未来会进一步升级迭代,直至全球领先。
华为在芯片制造领域也有布局
芯片制造一直是国产芯片的薄弱环节,根据目前的信息看,国产芯片制造工艺为14nm,而台积电、三星已经实现了3nm的量产,并且开始在2nm领域展开对决了。
其实,国产芯片并非没有制造工艺、制造技术,而是受到了半导体设备和半导体材料的制约,尤其是光刻机和光刻胶。
因此,华为积极在全球寻找合作伙伴,同时加大自身的研发投入。
2022年11月,华为发布关于EUV光刻机专利,该专利主要讲述反射镜、光刻装置和控制方法。可以有效解决光刻机中的“匀光问题”,大幅提高芯片制造的良品率。
同时,华为哈勃入股了北京科益虹源,成为了该公司的第七大股东。科益虹源是光刻领域的佼佼者,拥有中科院技术支持,先进的准分子激光技术为国产光刻机提供了光源支持。
半导体材料方面,华为入股了徐州博康,该企业主要从事光刻胶领域,产品包括单体材料、专用树脂、光酸以及光刻胶等产品,目前实现了193nm干法ArF光刻胶。
工艺方面,没有见到华为具体的官宣消息。但是,大量信息显示表示,华为在松山湖拥有独立的芯片制造生产线,并且能够制造麒麟9000S芯片。
如今,华为在芯片封装领域不断的突破,未来有望直接切入芯片封装。
以上的种种信息可以看出,华为正在成为集设计、制造、封装、销售为一体的IDM类型的芯片公司。
当然,华为的芯片只是众多业务中的某一项,它的芯片只是自用,并不会为其他公司去设计芯片,也不会像中芯国际、长电科技一样给别人代工。
可能有网友会说了,华为技术提升了,芯片问题解决了,会把专利技术据为己有,不卖给其他企业芯片,也不会帮助其他企业造芯。
我们仔细想想,华为目前的情况是连麒麟9000S都无法满足客户的需求,未来要实现3nm芯片的设计、制造和封装,难度系数增加了几倍。
并且还要满足智能手机、汽车座舱、AI算力、5G等多个场景的需求,难度系数又增加了几倍。
如此大的难度,华为能自己实现吗?显然不能,所以华为的芯片业务依然是多方位合作,必然要和其他企业、科研院校、研发机构共同努力。
总的来说,华为发力芯片封装技术,可以大幅提高华为的芯片技术,不但可以摆脱芯片卡脖子,还将对整个芯片领域产生重大的影响。
未来高通、苹果、台积电、甚至英伟达都可能会受到华为的冲击,降低出货量目标,砍单行为仍将继续。
国产芯片产业链也会因为华为的切入,整体实力大幅提升,技术和专利快速积累,并有望提前实现国产芯片70%自给率的目标。
我们相信,随着华为芯片技术实力的不断提升,国产芯片的技术实力和创新能力将会受到国际市场的认可,也将助推中国科技产业的快速腾飞。
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