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來(lái)源：TV全網(wǎng)通 這段時(shí)間半導(dǎo)體界最熱門(mén)的新聞，除了紫光和臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科、臺(tái)積電打嘴仗，就是華為麒麟950 SoC發(fā)布。作為今年最頂級(jí)的手機(jī)芯片之一，麒麟950吸引到了整個(gè)智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)注：首款商用臺(tái)積電16nm FinFET+工藝的SoC、ARM A72的首商用、MaliT880圖形處理器的首商用、首次商用自研ISP技術(shù)、最早通過(guò)中國(guó)移動(dòng)VoLTE(高清語(yǔ)音)認(rèn)證的芯片平臺(tái)…… 其中最引人注目的當(dāng)是麒麟950采用了16nm FinFET+工藝，這表明中國(guó)企業(yè)在半導(dǎo)體工藝方面站上了業(yè)界最前沿。我們知道，當(dāng)前手機(jī)芯片比較先進(jìn)的制造工藝是20nm，比如高通驍龍810或者三星14nm FinFET還有臺(tái)積電的16nm FinFET+（比如三星的Exynos 7420、蘋(píng)果A9）。麒麟的前代產(chǎn)品采用的是28nm，問(wèn)題來(lái)了，為什么在工藝上推進(jìn)是選擇跨越20nm直接進(jìn)入16nm FinFET+工藝。 
麒麟選擇FinFET技術(shù)時(shí)為什么選臺(tái)積電而沒(méi)有選擇三星？ 大家需要拋離開(kāi)商業(yè)因素，按照目前市場(chǎng)格局，華為是中國(guó)乃至世界品牌中屬于狼性企業(yè)，它自身有一定的能力做到更好的工藝規(guī)劃戰(zhàn)略。但凡事離不開(kāi)人，麒麟能直接切入選擇16nm工藝，這其中的秘密是華為麒麟背后一位隱世高人——FinFET技術(shù)的發(fā)明者、半導(dǎo)體頂級(jí)專家、美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校教授胡正明。 臥薪嘗膽 FinFET二十年磨一劍 胡正明1947年出生于北京豆芽菜胡同，學(xué)術(shù)生涯始于加州大學(xué)伯克利分校。1973年在伯克利獲得博士學(xué)位，并一直從事半導(dǎo)體器件的開(kāi)發(fā)及微型化研究。上世紀(jì)90年代中期，英特爾領(lǐng)頭的芯片業(yè)界普遍認(rèn)為半導(dǎo)體制程工藝到25nm關(guān)口時(shí)將出現(xiàn)瓶頸，制造技術(shù)難以突破。因?yàn)闊o(wú)法解決晶體管大規(guī)模集成到一定數(shù)量后的漏電問(wèn)題，功耗隨之非常高，也就是打破了英特爾提出的摩爾定律。換句話就是說(shuō)，工藝將會(huì)停滯不前，因?yàn)闆](méi)有更好的工藝設(shè)計(jì)能力，隨之而來(lái)的就是人類智能化的進(jìn)程變慢。
行業(yè)進(jìn)入新的革新期，很多研究機(jī)構(gòu)致力于解決這一難題。胡正明教授在伯克利帶頭的研究小組就是經(jīng)過(guò)多年研究，率先取得突破，實(shí)話說(shuō)這是在商業(yè)技術(shù)上華人的驕傲。1999年胡教授發(fā)明兩種技術(shù)：基于立體型結(jié)構(gòu)的FinFET晶體管技術(shù)（鰭式場(chǎng)效電晶體），和基于SOI的超薄絕緣層上硅體技術(shù)的UTB-SOI技術(shù)，也就是行業(yè)內(nèi)常說(shuō)的FDSOI晶體管技術(shù)。FinFET技術(shù)在1999年發(fā)布，UTB-SOI在2000年發(fā)布，一個(gè)偏高端，一個(gè)偏中低端，它們都能解決半導(dǎo)體制程到25nm后的制造和功耗難題。又一位華人驚動(dòng)半導(dǎo)體業(yè)界，憑借這成就，2000年，胡正明教授獲得美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究項(xiàng)目局最杰出技術(shù)成就獎(jiǎng)。 視頻從4:01我們將會(huì)解讀到離消費(fèi)者很遠(yuǎn)卻又很近的半導(dǎo)體歷史，同樣隨著華為新機(jī)即將發(fā)布，我們將有機(jī)會(huì)體驗(yàn)最新的麒麟950是如何帶領(lǐng)我們走向更好的智能生活。 我們知道，在物理應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室的超前研究成果通常需要10-20年的時(shí)間才能真正產(chǎn)業(yè)化。FinFET技術(shù)也經(jīng)歷了這一過(guò)程，在10多年后才被英特爾、臺(tái)積電、三星全球三大半導(dǎo)體制造商采用，并被奉為至寶�；贔inFET技術(shù)理念，英特爾在2011年發(fā)明了3D晶體管，制程突破25nm達(dá)到22nm；FinFET技術(shù)提出20年后，16nm FinFET+工藝也成功商用，獲得了華為等三四十家芯片廠商青睞，臺(tái)積電預(yù)計(jì)到明年底客戶數(shù)量將達(dá)到一百家。一些沒(méi)有采用FinFET技術(shù)、制程在25nm之后的高性能芯片，例如驍龍810，一直沒(méi)有擺脫芯片發(fā)熱、功耗過(guò)高的困擾�？梢�(jiàn)產(chǎn)業(yè)界充分驗(yàn)證了胡教授的預(yù)言，而胡教授的研究成果也讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)再續(xù)輝煌。 2015年 麒麟芯片跨越式突破 FinFET技術(shù)在2011年率先用于PC芯片，手機(jī)芯片應(yīng)用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是2013年。2013年以來(lái)手機(jī)芯片的主流制造工藝是28nm，也是性能與功耗平衡的最優(yōu)選擇。隨著消費(fèi)者對(duì)智能手機(jī)性能要求越來(lái)越高，芯片必須集成更多的晶體管，但是從28nm往下走，制造工藝已經(jīng)無(wú)法解決芯片大規(guī)模集成晶體管后的漏電問(wèn)題，功耗非常高。20nm相比28nm在功耗和性能上有不小進(jìn)步，也無(wú)法滿足頂級(jí)芯片對(duì)性能、功耗的要求。 華為從1991年開(kāi)始研發(fā)芯片，到2014年麒麟920系列芯片橫空出世，應(yīng)用在華為榮耀6、華為Mate7等智能手機(jī)上，獲得了消費(fèi)者的如潮好評(píng)。今年上半年發(fā)布的麒麟930，也是性能與功耗平衡的典范。但是，華為很早就意識(shí)到了手機(jī)芯片工藝的技術(shù)極限，只有胡正明教授發(fā)明的FinFET和FDSOI兩種技術(shù)可以突破25nm。據(jù)業(yè)內(nèi)人士說(shuō)，2013年，正在研發(fā)麒麟950的華為芯片團(tuán)隊(duì)拜訪了胡正明教授，與其進(jìn)行了深入的交流，做出了通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新突破瓶頸的選擇：跳過(guò)20nm，開(kāi)始了16nm FinFET+工藝的技術(shù)突破之旅。 雖然是做出了選擇16nm FinFET+工藝的決定，但要真正將其商用卻面臨著巨大挑戰(zhàn)，要求單芯片集成的晶體管數(shù)目從20億個(gè)增加到30億個(gè)，金屬互聯(lián)的難度成倍提升；基于3D結(jié)構(gòu)的晶體管，工藝復(fù)雜度大幅增加。華為和臺(tái)積電攜手合作，最終取得了突破性進(jìn)展，在2014年4月實(shí)現(xiàn)業(yè)界首次投片，2015年1月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)投片，手機(jī)芯片領(lǐng)域在麒麟950上率先商用。數(shù)據(jù)顯示，16nm FinFET+工藝相比28nm HPM工藝，性能提升65%，節(jié)省70%的功耗；相比20SoC工藝性能提升40%，節(jié)省60%功耗。 當(dāng)前在手機(jī)芯片制造領(lǐng)域擁有FinFET技術(shù)的只有三星和臺(tái)積電，其來(lái)源都是胡正明教授。華為之所以選擇臺(tái)積電，一方面可能由于和臺(tái)積電有長(zhǎng)期的合作關(guān)系，另外一方面，應(yīng)該也是對(duì)胡正明教授的信任和致敬吧。華為麒麟團(tuán)隊(duì)一定認(rèn)為，胡教授擔(dān)任臺(tái)積電三年多技術(shù)長(zhǎng)（CTO），其帶領(lǐng)臺(tái)積電鍛造的FinFET工藝更加“正宗”，而其他的都是“仿制”，“仿制”的肯定不如“正宗”的好。當(dāng)然我這么說(shuō)只是開(kāi)玩笑，這里面的恩恩怨怨和錯(cuò)綜復(fù)雜大家自己去體會(huì)，但產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻是千真萬(wàn)確地證實(shí)了這一點(diǎn)：蘋(píng)果iPhone 6S的A9芯片有兩個(gè)版本，三星14nm FinFET工藝版本在性能和功耗上都不如臺(tái)積電16nm FinFET工藝版本，以至很多消費(fèi)者到蘋(píng)果店點(diǎn)名要買(mǎi)臺(tái)積電版本的手機(jī)，已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了三星版本的手機(jī)的消費(fèi)者要求換貨，業(yè)界稱之為“芯片門(mén)”事件。 由此，我們可以說(shuō)揭開(kāi)了麒麟為何選擇跳過(guò)20nm、為何選擇臺(tái)積電16nm FinFET技術(shù)兩個(gè)問(wèn)題的謎底，原來(lái)華為芯片的跨越式發(fā)展背后有高人指點(diǎn)。麒麟950能夠取得跨越式發(fā)展，既是胡正明教授對(duì)FinFET技術(shù)的深刻理解和對(duì)華為鼎力支持，也是華為芯片自身銳意創(chuàng)新的結(jié)果�；仡^來(lái)看，高通選擇20nm工藝、蘋(píng)果選擇了三星的14nm工藝，在當(dāng)時(shí)也是很自然的選擇；但最難走的道路，雖然有風(fēng)險(xiǎn)，也可能有成功的果實(shí)，這需要智慧和勇氣，更需要巨大的努力和付出。華為與臺(tái)積電合作推動(dòng)16nm FinFET+工藝在2015年成功商用，并將在今后大放異彩，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，造福人類生活。 我們重新來(lái)說(shuō)一說(shuō)隱世高人胡正明教授。作為頂級(jí)半導(dǎo)體專家，胡正明教授貢獻(xiàn)卓著，他是IEEE Fellow、美國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院外籍院士。在臺(tái)積電擔(dān)任CTO時(shí)獲得“臺(tái)灣第一CTO”的雅號(hào)。但胡正明是一位真正的隱世高人，淡泊名利，一生都奉獻(xiàn)給了最熱愛(ài)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，并且無(wú)怨無(wú)悔，用他自己的話說(shuō)“如果我今天要重新再選一行的話，我還是會(huì)選半導(dǎo)體這一行”。2010年后，持續(xù)數(shù)十年的Bulk CMOS工藝技術(shù)在20nm走到盡頭，胡教授在20年前開(kāi)始探索并發(fā)明的FinFET和FD-SOI工藝，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)僅有的兩個(gè)重要選擇。因?yàn)樗膬蓚�(gè)重要發(fā)明，摩爾定律在今天得以再續(xù)傳奇。 |
