播客笔记|老外切开华为麒麟 9030:没有 EUV 光刻机,中国芯片到底做到哪一步了?

CN
10小时前
中国不需要追上台积电,只要好到完全不需要台积电。

整理 & 编译:深潮 TechFlow

嘉宾:Dylan Patel,SemiAnalysis 创始人

主持人:无(独立解说视频)

播客源:SemiAnalysis

原标题:Did China just beat Intel?

播出日期:2026 年 7 月 20 日

利益声明:本期视频是 SemiAnalysis 旗下 STEEL 拆解实验室首份公开报告的解读,直接推广其付费拆解产品。SemiAnalysis 与老牌拆解巨头 TechInsights 存在直接商业竞争关系(后者正被私募股权出售,SemiAnalysis 营收已超过 TechInsights)。以下内容忠实呈现其技术分析,不代表本刊立场。

要点总结

SemiAnalysis 把华为最新旗舰芯片麒麟 9030 切开,放在电子显微镜下测量最细的金属线宽。结果出乎意料:中芯国际第三代 7 纳米工艺 N+3 的最小金属间距只有 32.5 纳米,比 Intel 最新 18A 工艺在 Panther Lake 上用的 36 纳米还要窄。一家被切断 EUV 光刻机供应的中国晶圆厂,布线密度上压过了 Intel 的领先节点。

但 SemiAnalysis 自己在报告里就提醒,这个数字是被刻意挑出来的。N+3 确实在晶体管密度上追平了台积电的 N6,代价是四重图案化、更多光罩、更高成本和更低良率;性能和功耗更是掉队,麒麟 9030 大概只相当于三年前的安卓旗舰。说白了,中国芯片还落后好几年,但落后不等于卡死。出口管制没有拦住中国,只是换了一道题。视频最后那句话最值得琢磨:中国不必追上台积电,只要好到完全不再需要台积电就够了。

精彩观点摘要

关于那个惊人的标题数字

  • "一家被切断最先进工具、没有 EUV 的中国晶圆厂,布线密度比 Intel 的领先 EUV 节点还紧了大约 10%。"
  • "最小金属间距只是密度的一部分,它说明不了逻辑开关有多快、烧多少电。"
  • "这个数字是真的,只是它量的东西,并不决定谁赢。"

关于没有 EUV 怎么做到 EUV 级密度

  • "EUV 让你大概一枪打出一张精细图案。没有 EUV,就得更有创造力。"
  • "每多走一遍,就多一层光罩、多一次对准、多一次出错的机会,成本更高,良率更低。"
  • "SMIC 确实靠 brute force 把 DUV 干到了 EUV 级密度,但代价是更多光罩、更多步骤、更多失败的可能。这算不上平手。"

关于密度追平、性能掉队

  • "线变细了,密度上去了,但节点的物理没有跟上。"
  • "苹果那些小小的能效核,整数性能居然跑赢了华为的大核,而且只烧 1 瓦,华为大核要烧 4.5 瓦。"
  • "SMIC 算是追错了维度。"

关于为什么大家还怕中国

  • "落后几年,和卡死不动,是两回事。"
  • "你可以继续爬墙,但墙只会越来越陡。"
  • "出口管制没有拦住中国,只是换了一道中国在解的题。"

关于真正的胜负手

  • "中国不必成为台积电才有意义。他们只需要好到完全不再需要台积电。"

没有 EUV 的中国,差距到底多大

眼下,半导体制造的世界被分成两拨:有 EUV 光刻机的,和没有的。失去 EUV 对中国是明显的劣势,但这个制造差距到底有多大?

这是一颗海思麒麟 9030,华为最新旗舰手机里的芯片。几周前,SemiAnalysis 把它切开,放到电子显微镜下,测量芯片内部最细的导线,也就是金属间距。看到的结果出乎意料。

麒麟 9030 内部最小的金属间距只有 32.5 纳米,比 Panther Lake 还要小,而后者用的是 Intel 全新的 18A 节点。一家被切断最先进工具、没有 EUV 的中国晶圆厂,布线密度比 Intel 的领先 EUV 节点还紧了大约 10%。

这期视频要搞清楚三件事:SMIC 没有 EUV 是怎么做到的;为什么线更细不一定代表更好;以及为什么即使落后好几年,中国已经开始在晶圆制造这张桌子上成为一个重要玩家。

STEEL 拆解实验室:这些数字从哪来

先说说这些数字和测量到底从哪来,因为这件事本身挺酷。

SemiAnalysis 建了一个拆解实验室,叫 STEEL,全称是 SemiAnalysis Teardown Engineering and Evaluation Lab。拆解,顾名思义,就是把世界上最先进的芯片物理拆开,逆向工程它是怎么做出来的。过去大概二十年里,能规模化做这件事的基本就一家公司,现在不是了。

所以你接下来看到的所有东西,截面、线宽、晶体管数量,全部直接来自 STEEL。

躺在"手术台"上的是麒麟 9030,华为的旗舰 SoC,基于 SMIC 第三代 7 纳米工艺,内部代号 N+3,也是目前中国最先进的工艺。

但一个数字单独看没有意义,得有个参照。所以 STEEL 同时还拆了另一颗芯片,联发科 Helio G99,一颗廉价手机 SoC,用的是台积电 N6 工艺。原因很简单:台积电 N6 和 SMIC 的 7 纳米 N+3 大致在同一档,同一个级别的节点。一个用西方最好的设备做,一个在中国、在出口管制下做。把两颗放同一台显微镜下,结果 hopefully 能讲出完整的故事。

N+3 vs N6:密度确实追平了

先别急着看和 Intel 18A 的标题对比,先看 N+3 对 N6。SMIC 的 N+3 有没有做到比 N6 更细的金属间距?简单回答,做到了。

麒麟 9030 内部最低的金属间距测出来是 32.5 纳米,而基于 N6 的 Helio G99 最细金属间距是 40 纳米,差距相当可观。

但"线更细"说的是密度,说的是一平方毫米里能塞多少逻辑,并不直接说明这颗芯片或这个节点整体好坏。最小金属间距只是等式的一部分,它说明不了逻辑开关有多快、烧多少电。

纯看密度,SMIC 确实做到了。N+3 大约是每平方毫米 1.13 亿个晶体管,台积电 N6 大约 1.08 亿。所以没错,SMIC 最新的 DUV 节点,密度真的超过了一个 EUV 节点。

没有 EUV 怎么做到 EUV 级密度:多重图案化与 DTCO

那没有 EUV,怎么打到 EUV 级别的密度?有两个招,各有各的代价。

第一招是多重图案化。EUV 让你大概一枪打出一张相对精细的图案。没有 EUV,就得更有创造力。做法是先打出一张粗图案,沿边缘沉积一层薄薄的 spacer,然后刻蚀,再用这些 spacer 当成一张全新的、更细的掩膜。有点像画一条线,描它的两条边得到两条更细的线,然后再来一遍。做一次叫自对准双重图案化(SADP),自对准是因为 spacer 自己沿着已有图案定义出来。做两次就是四重图案化(SAQP)。SMIC 最细的层需要四重那个版本。

每多走一遍,就多一层光罩、多一次对准、多一次出错的机会,成本更高,良率更低。"你知道我不喜欢低良率。"

第二招是 DTCO,设计和工艺协同优化。意思是不再把芯片设计和制造工艺当成两个独立问题,而是一起优化。实际操作上就是压缩单元版图本身:每个晶体管用更少的鳍,把栅极接触直接做到有源栅上方而不是偏在一侧,或者缩小相邻单元之间的隔离间距。

每个 DTCO 技巧都能抠回一点面积,但每一个也让晶体管更脆弱、更难建模。所以 SMIC 确实在密度上追平了台积电的 EUV 节点,但靠的是用更多光罩、更多步骤、更多失败可能去 brute force DUV。这算不上平手。

密度追平,性能和功耗却掉了队

密度看起来挺震撼,但这也恰恰是它开始崩的地方。因为面积是最容易改的维度,功耗和性能要难得多。

自从 Dennard 缩放定律在 2000 年代中期失效之后,那条以 Robert Dennard 命名的老规矩(晶体管缩小就更快更省电)就没了。那种免费缩放已经结束,上了 DTCO 之后,速度和效率得分别去争,鱼和熊掌不能兼得。

这恰恰是 SMIC N+3 节点上能看到的。麒麟 9030 Pro 是一颗相对密的芯片,但性能大概只相当于三年前的安卓旗舰。对上今天苹果、高通、联发科、三星最好的,根本不在一个档次。效率差距比速度差距还大。

最典型的例子是苹果那些小小的能效核,真正很小的那种。苹果的 E 核整数性能跑赢了华为的大核 prime core,而且只烧大约 1 瓦,华为大核要烧 4.5 瓦。按每时钟性能算,华为的 prime core 大致落在 Arm Cortex-X2 那个水平,2021 年的设计。说实话,这是相当体面的工程。但苹果 2020 年的 M1,在相近功耗下每时钟性能还快大约 35%。而当前领先阵营比这两者都领先好几步。

所以 N+3 在密度上对台积电 N6 有微弱优势,但 N6 已经是好几年前的节点了。苹果和高通已经在 N4、N3 上做芯片,更密,电压频率曲线也好得多。今年晚些时候基于 N2 的芯片也要来了。人家晶体管更多,每一个都在更低功耗下开关得更快。SMIC 算是追错了维度。线变细了,密度上去了,但节点的物理没有跟上。

和 Intel 18A 比:标题是真的,量的却不是决定胜负的东西

把 N+3 和 Intel 最新的 18A 放一起,反差更明显。纸面上 18A 可以做到 32 纳米的 M0 金属间距,和 N+3 持平。但在 Panther Lake 上,Intel 大量使用高性能单元,金属间距放宽到 36 纳米。

根据设计目标,更宽松的 M0 间距也能带来成本和良率上的好处,因为它降低了复杂度。但前提是你有自由决定在哪、怎么缩,这意味着"比 Intel 还细"这个标题虽然是真的,却说不了竞争力。数字是真的,只是它量的东西,并不决定谁赢。

论晶体管密度,18A 明显甩开 N+3,哪怕金属间距稍微宽松一点。因为就像芯片不只是密度,密度也不只是 M0 金属间距。背面供电让你能把正面金属间距做更小,因为电源连接从芯片背面进来。

为什么大家还怕中国:落后不等于卡死

那为什么大家还在怕中国?因为落后几年,和卡死不动,是两回事。

SMIC 在 DUV 上还有成长空间。更细的低层金属,比如 M0 只是第一层金属,之后还有很多层。更短的单元、更紧的栅极间距。纸面上,未来的 N+4 大致能追上台积电 N5 级别的密度,带背面供电的 N+5 能到 Intel 18A 级别的密度。但再说一遍,只是密度,功耗和性能追不上。

关键在于,难度是累积的。每一个优化单独看都合理,但没有 EUV 把它们全叠起来,每一个新节点都比上一个更慢、更贵、更不宽容。你可以继续爬墙,但墙只会越来越陡。

出口管制没有拦住中国,只是换了一道中国在解的题。

而且知识在扩散。SMIC 被要求把 N+2 和 N+3 授权给其他国产晶圆厂。如果这些工艺经验流到 AI 加速器上,卡脖子点就不再是某一家可以被制裁的晶圆厂,而是一整个生态系统。

真正的胜负:好到不再需要台积电

快速回顾一下 SMIC 的 7 纳米 N+3 节点。没有 EUV,还没有背面供电。复杂度更高、成本更高,效率差距实实在在。按前沿每一项要紧的指标看,中国并没有在拉近和台积电、Intel、三星的距离。显微镜下这点基本清楚。

但"落后于前沿"和"无关紧要"是两码事。如果国产芯片好到能用在手机、推理、网络、任何对安全敏感的领域,那就是赢。中国不必成为台积电才有意义。他们只需要好到完全不再需要台积电。

视频里所有内容都出自 STEEL:die annotation、block 级分析、直接切穿逻辑和存储的电子显微镜截面。视频里有很多没展开的:完整工艺流程、材料分析、鳍测量、封装拆解。想看 SMIC 最新节点真正深挖的,可以看 SemiAnalysis 的拆解文章,链接在视频简介里。

这是 STEEL 第一份公开报告,后面肯定还有更多。喜欢这类内容的可以订阅。"我很想听听你们怎么看这一个。好到不再需要台积电,到底够不够好?在评论区告诉我。"

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