四十天后,黃坑水庫(kù)微電子研發(fā)中心。
一間實(shí)驗(yàn)室里,身穿無塵服的葉華嫻熟的點(diǎn)觸著眼前的浮空屏幕,雙目的余光瞄了一眼擦肩而過的工程師,對(duì)方手里拿著一塊圓形的錫板薄膜,跟一塊薄薄的大餅似的,上面有好幾十塊獨(dú)立的微電路陣列,意味著那就是幾十塊芯片,如同平面印刷工藝一般。
當(dāng)然,這幾十塊芯片都是一模一樣的,同一種類,但具體是CPU還是其他集成電路,肉眼是看不出來的,這要看它的IC設(shè)計(jì)。
芯片制作完整的過程包括:芯片設(shè)計(jì)、芯片制作、封裝制作、成本測(cè)試等幾個(gè)大環(huán)節(jié),小環(huán)節(jié)就不說了,多達(dá)兩千多道工藝流程。
對(duì)于芯片制造,其過程就如同蓋房子一樣,先要有晶圓作為地基,然后一層一層地往上疊加芯片,產(chǎn)出必要的IC芯片。
而在此之前,首先得有設(shè)計(jì)圖,沒有設(shè)計(jì)圖制造能力在逆天都沒用,因此,“建筑師”的角色相當(dāng)重要了。
而這個(gè)角色由IC設(shè)計(jì)來扮演,CSAC體系內(nèi)IC設(shè)計(jì)不只是海思半導(dǎo)體,幾乎都涵蓋了IC設(shè)計(jì),子公司先豐納米就主導(dǎo)了CPU芯片這一項(xiàng)IC設(shè)計(jì),而且是PHC的IC設(shè)計(jì),除此之外最強(qiáng)的IC設(shè)計(jì)就屬海思了,海思也主導(dǎo)了另一種CPU的IC設(shè)計(jì),那就是華為手機(jī)的CPU。
沒錯(cuò),將來的華為手機(jī)芯片也會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化,并且不再使用硅片,而是錫片了。
在IC設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程中,由各大IC設(shè)計(jì)大廠進(jìn)行規(guī)劃,當(dāng)下的國(guó)際代表就是高通、英特爾這些全球知名的大廠了,都執(zhí)行設(shè)計(jì)各自的IC芯片,提供不同規(guī)格、效能的芯片給下游廠商選擇。
僅一款芯片的IC設(shè)計(jì)流程就包括了硬件描述語言(HDL)的設(shè)計(jì)、芯片設(shè)計(jì)的Debug、芯片設(shè)計(jì)的分析、FPGA驗(yàn)證等等。
IC設(shè)計(jì)之后便是芯片的制造,根據(jù)IC設(shè)計(jì)的需求,生成的芯片方案設(shè)計(jì),接下來就是打樣了。
由先豐納米提供芯片原料晶圓,這次葉華他們制程的芯片樣品成分不再是傳統(tǒng)的硅,而是錫烯材料替代了,純化是99小數(shù)點(diǎn)后面9個(gè)9的極致程度。
錫烯材料越薄,成本越低,但對(duì)工藝要求也是成正比的,信越化工的純化技術(shù)還是很給力的。
下一步就是晶圓涂膜,由一種能抵抗氧化及耐溫能力的材料,是光阻的一種。
再下一步就是現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室里葉華正在主導(dǎo)進(jìn)行的制程工藝:光刻顯影、蝕刻。
在制程的過程中要使用一種對(duì)紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì),也是由先豐納米提供,即遇紫外光則變軟,通過控制遮光物的位置得到芯片的外形,剛剛那名工作人員手里的“大餅”表面的幾十個(gè)微電路陣列便是了。
此時(shí)此刻,葉華指揮工作人員正在進(jìn)行的制程工藝階段是對(duì)錫烯晶片涂上光致抗蝕劑,遇到紫外光直射的部分開始溶解,完成之后溶解部分用溶劑將其從沖走,剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了。
接下來的一步就是攙加雜質(zhì),在晶圓中植入離子,生產(chǎn)相應(yīng)的P、N類半導(dǎo)體。
從錫片上暴露的區(qū)域開始,放入化學(xué)離子混合液體中,這道流程就是改變攙雜區(qū)的導(dǎo)電方式,使得每個(gè)晶體管可以通、斷、或攜帶數(shù)據(jù)信息。簡(jiǎn)單點(diǎn)的芯片來一層就夠了,復(fù)雜的就是多層,通過重復(fù)光刻以及不斷重復(fù)之前的流程來實(shí)現(xiàn),形成了一個(gè)立體的結(jié)構(gòu),就跟蓋房子一樣。
但在錫片上蓋房子可是以納米級(jí)的精度,上億規(guī)模為單位量級(jí),芯片制作無愧是名副其實(shí)的代表了當(dāng)今人類工業(yè)制造的極致巔峰。
下一步是晶圓測(cè)試,經(jīng)過了上面幾道工藝之后,晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)格狀的晶粒,通過針測(cè)的形式對(duì)每一個(gè)晶粒進(jìn)行電氣特性檢測(cè)。
下一步是封裝,把制作完成的晶圓固定,綁定引腳,按照需求去制作成各種不同的封裝形式,這就是同種芯片的內(nèi)核可以有不同封裝形式的原因,主要是根據(jù)用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用場(chǎng)景、市場(chǎng)形式等外圍因素來決定。
下一步就是測(cè)試包裝了,完成前面的工藝流程之后,芯片制作就已經(jīng)全部完成了,這一步驟是將芯片進(jìn)行測(cè)試、剔除不良品以及包裝。
盡管到了這里已經(jīng)完成了一塊芯片的全部制作工藝流程,但還不能就此為市場(chǎng)供貨,還要進(jìn)行芯片的功能測(cè)試,逐步驗(yàn)證每一個(gè)功能是否正常,之后才能打包出廠為市場(chǎng)供貨。
說起來簡(jiǎn)單,但芯片制程工藝中多達(dá)兩千道工藝流程,都不能出錯(cuò),一出錯(cuò)全歇菜。
而且生產(chǎn)制作芯片的過程與設(shè)備費(fèi)用實(shí)在太高,就比如說ASML的光刻機(jī),單臺(tái)售價(jià)超過1億美元,即便是整個(gè)供應(yīng)鏈其它環(huán)節(jié),一般的小公司也承受不起,或者如果一旦過程中出現(xiàn)了一點(diǎn)點(diǎn)小的差錯(cuò),未知的預(yù)判,都可能導(dǎo)致芯片生產(chǎn)的失敗,從而損失數(shù)百萬甚至更龐大的資金。
實(shí)驗(yàn)室里協(xié)助葉華的這些工作人員,都是高科技領(lǐng)域的精英人才,沒有他們依舊難以生產(chǎn)質(zhì)量上等的芯片。
在PHC遭到全球封殺,美國(guó)人對(duì)海岸線禁售芯片之后,葉華搞出了CSAC俱樂部,基本上體系成員內(nèi)都成為了PHC的上游供應(yīng)商伙伴,而海思半導(dǎo)體也赫然在列。
海思半導(dǎo)體除了今后要為母公司華為手機(jī)提供IC芯片之外,現(xiàn)在要為PHC提供四大IC芯片,一家吃掉四大IC芯片是因?yàn)楹K及雽?dǎo)體有十多年的底蘊(yùn),其他CSAC半導(dǎo)體成員沒那個(gè)實(shí)力,能分到其中一塊IC芯片的供應(yīng)鏈就很不錯(cuò)了。
首當(dāng)其沖的就是海思的拳頭產(chǎn)品,5G通訊芯片了,作為5G網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)者華為,PHC最開始就是用華為的5G標(biāo)準(zhǔn)。
然后就是藍(lán)牙芯片,這顆芯片的編號(hào)是H1309,海思出品,另外還有電源管理芯片H1723,也是正宗的海思出品,除了這三塊芯片之外,還有最后一塊H2482,這顆芯片是PHC音頻管理芯片。
今后海岸線的PHC機(jī),這幾大芯片由海思半導(dǎo)體提供,作為上游供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴,海思半導(dǎo)體的這筆業(yè)務(wù)每年都能從PHC上獲得80~100億美元之巨的營(yíng)收,妥妥的一躍成為在全球范圍都能排在前列的半導(dǎo)體巨頭了,要知道海思的業(yè)務(wù)科不僅僅是PHC的。
其他的CSAC體系成員都依附在PHC硬件上游供應(yīng)鏈,為PHC供貨芯片,CSAC體系內(nèi)的供應(yīng)商伙伴都意識(shí)到CSAC的一個(gè)核心席位是多么的珍貴了,今后恐怕無數(shù)國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體企業(yè)擠破頭都要進(jìn)入這個(gè)體系內(nèi)。
作為俱樂部的伙伴或盟友,其內(nèi)部體系成員之間的專利壁壘全都打通了,像各大上游供應(yīng)鏈伙伴為PHC供貨的時(shí)候就沒有專利費(fèi)了,的確少了很多的收入,但體系之外供貨可不在其列了。
此外因?yàn)檎麄€(gè)CSAC就是一個(gè)利益共同體,打通了內(nèi)部的壁壘,意味著產(chǎn)品更加便宜,對(duì)比歐美人的芯片,立馬就能在國(guó)際上獲得巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),一個(gè)是價(jià)格優(yōu)勢(shì),一個(gè)是技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
嗯,兔子馬上又雙叒叕要實(shí)施白菜價(jià)的節(jié)奏。
這是歐美人揮之不去的痛與淚啊,因?yàn)橥米右郧斑@方面的“黑歷史”一抓一大把,只要腹黑兔進(jìn)入一個(gè)領(lǐng)域,這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品立馬白菜價(jià)。
一度還出現(xiàn)了一句玩笑話,說:歐美人在準(zhǔn)備進(jìn)軍一個(gè)領(lǐng)域的時(shí)候,要先看看有沒有華夏人在那里玩兒,如果有或者華夏人也打算去玩了,那就打擾了,不跟你玩兒,因?yàn)闆]法兒玩啊,沒賺頭啊,兔子這種跟你打價(jià)格戰(zhàn)的怎么玩嘛。
……
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