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來源：TV全網(wǎng)通 這段時間半導(dǎo)體界最熱門的新聞，除了紫光和臺灣聯(lián)發(fā)科、臺積電打嘴仗，就是華為麒麟950 SoC發(fā)布。作為今年最頂級的手機芯片之一，麒麟950吸引到了整個智能手機產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)注：首款商用臺積電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)、最早通過中國移動VoLTE(高清語音)認(rèn)證的芯片平臺…… 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還有臺積電的16nm FinFET+（比如三星的Exynos 7420、蘋果A9）。麒麟的前代產(chǎn)品采用的是28nm，問題來了，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)時為什么選臺積電而沒有選擇三星？ 大家需要拋離開商業(yè)因素，按照目前市場格局，華為是中國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)體頂級專家、美國加州大學(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)口時將出現(xiàn)瓶頸，制造技術(shù)難以突破。因為無法解決晶體管大規(guī)模集成到一定數(shù)量后的漏電問題，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，工藝將會停滯不前，因為沒有更好的工藝設(shè)計能力，隨之而來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)過多年研究，率先取得突破，實話說這是在商業(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，一個偏高端，一個偏中低端，它們都能解決半導(dǎo)體制程到25nm后的制造和功耗難題。又一位華人驚動半導(dǎo)體業(yè)界，憑借這成就，2000年，胡正明教授獲得美國國防部高級研究項目局最杰出技術(shù)成就獎。 視頻從4:01我們將會解讀到離消費者很遠(yuǎn)卻又很近的半導(dǎo)體歷史，同樣隨著華為新機即將發(fā)布，我們將有機會體驗最新的麒麟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，實驗室的超前研究成果通常需要10-20年的時間才能真正產(chǎn)業(yè)化。FinFET技術(shù)也經(jīng)歷了這一過程，在10多年后才被英特爾、臺積電、三星全球三大半導(dǎo)體制造商采用，并被奉為至寶。基于FinFET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，臺積電預(yù)計到明年底客戶數(shù)量將達(dá)到一百家。一些沒有采用FinFET技術(shù)、制程在25nm之后的高性能芯片，例如驍龍810，一直沒有擺脫芯片發(fā)熱、功耗過高的困擾。可見產(chǎn)業(yè)界充分驗證了胡教授的預(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，手機芯片應(yīng)用的轉(zhuǎn)折點是2013年。2013年以來手機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。隨著消費者對智能手機性能要求越來越高，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)無法解決芯片大規(guī)模集成晶體管后的漏電問題，功耗非常高。20nm相比28nm在功耗和性能上有不小進(jìn)步，也無法滿足頂級芯片對性能、功耗的要求。 華為從1991年開始研發(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等智能手機上，獲得了消費者的如潮好評。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，華為很早就意識到了手機芯片工藝的技術(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，2013年，正在研發(fā)麒麟950的華為芯片團隊拜訪了胡正明教授，與其進(jìn)行了深入的交流，做出了通過技術(shù)創(chuàng)新突破瓶頸的選擇：跳過20nm，開始了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20億個增加到30億個，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。華為和臺積電攜手合作，最終取得了突破性進(jìn)展，在2014年4月實現(xiàn)業(yè)界首次投片，2015年1月實現(xiàn)量產(chǎn)投片，手機芯片領(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)前在手機芯片制造領(lǐng)域擁有FinFET技術(shù)的只有三星和臺積電，其來源都是胡正明教授。華為之所以選擇臺積電，一方面可能由于和臺積電有長期的合作關(guān)系，另外一方面，應(yīng)該也是對胡正明教授的信任和致敬吧。華為麒麟團隊一定認(rèn)為，胡教授擔(dān)任臺積電三年多技術(shù)長（CTO），其帶領(lǐng)臺積電鍛造的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)然我這么說只是開玩笑，這里面的恩恩怨怨和錯綜復(fù)雜大家自己去體會，但產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻是千真萬確地證實了這一點：蘋果iPhone 6S的A9芯片有兩個版本，三星14nm FinFET工藝版本在性能和功耗上都不如臺積電16nm FinFET工藝版本，以至很多消費者到蘋果店點名要買臺積電版本的手機，已經(jīng)購買了三星版本的手機的消費者要求換貨，業(yè)界稱之為“芯片門”事件。 由此，我們可以說揭開了麒麟為何選擇跳過20nm、為何選擇臺積電16nm FinFET技術(shù)兩個問題的謎底，原來華為芯片的跨越式發(fā)展背后有高人指點。麒麟950能夠取得跨越式發(fā)展，既是胡正明教授對FinFET技術(shù)的深刻理解和對華為鼎力支持，也是華為芯片自身銳意創(chuàng)新的結(jié)果。回頭來看，高通選擇20nm工藝、蘋果選擇了三星的14nm工藝，在當(dāng)時也是很自然的選擇；但最難走的道路，雖然有風(fēng)險，也可能有成功的果實，這需要智慧和勇氣，更需要巨大的努力和付出。華為與臺積電合作推動16nm FinFET+工藝在2015年成功商用，并將在今后大放異彩，推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，造福人類生活。 我們重新來說一說隱世高人胡正明教授。作為頂級半導(dǎo)體專家，胡正明教授貢獻(xiàn)卓著，他是IEEE Fellow、美國工程院院士、中國工程院外籍院士。在臺積電擔(dān)任CTO時獲得“臺灣第一CTO”的雅號。但胡正明是一位真正的隱世高人，淡泊名利，一生都奉獻(xiàn)給了最熱愛的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，并且無怨無悔，用他自己的話說“如果我今天要重新再選一行的話，我還是會選半導(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)僅有的兩個重要選擇。因為他的兩個重要發(fā)明，摩爾定律在今天得以再續(xù)傳奇。 |
