撰文：Rick
2023 年 8 月的最终几天，刘烨显着感觉到芯片部分的气氛变得有些不同。
“ 搭档开端喊着这次要强势归来 ”，达观的气氛延伸到了整个华为内部。
全员沸腾的时刻在 29 日中午进入了高点，刘烨发现朋友圈稀有的被搭档刷屏——华为在自己的官方商城毫无预告的上架了新款旗舰手机 Mate 60 pro 。
而人们最关心的是：Mate 60 pro 所搭载的麒麟 9000s，到底是怎样来的？
立刻便是麒麟 9000 的生日了，咱们想在此之前，跟咱们讲述一下它的下一代芯片麒麟 9000s 的故事，这是一个鼓舞人心的故事。
为此，知危编辑部找到了半导体工业相关人士、华为的前职工、供应链上下游企业人士，希望能取得一些答案，感谢他们在有限的范围里尽或许坦白地分享，让咱们得以尽或许精确的窥见芯片职业曩昔三年的发展途径。
在其间，知危感受到的，不只是华为，而是整个工业链在为了一起的方针协同进发，完结这个效果。
代号，夏洛特
其实，自麒麟项目启动起，不少芯片便是交织研制的。
比方麒麟 920 和麒麟 910，几乎是并行开发和交给的，这种方式在内部被称为 “ 拧毛巾形式 ”。
那么，依照惯例，麒麟 9000 在 2020 年量产时，应该已有并行的新项目处于开发状况。
知危所联系的芯片职业相关人士吴旭对 8 月 30日 购买得到的华为 Mate60 pro 进行了拆机，而且对芯片进行了 Decap（开封）。
进行 Decap 除了观察剖析芯片的内部结构，也是为了寻找麒麟 9000s 的实在量产日期。此前，互联网上盛传芯片外壳上的 “ 2035CN ” 代表芯片是在 2020 年第 35 周出产，但他以为这个信息的参考价值不大，更像是某种混淆视听的 “ 伪装 ”。
吴旭经过酸洗扩大后得到了一个特别的编码 “ 2017 ”，经过几方求证，他以为这是 TO（ Tape-out ）日期，也便是集成电路（ IC ）或印刷电路板（ PCB ）规划的最终进程的日期，一般来讲，这个数字出现在芯片金属层的第 13~15 层。
而 “ 2017 ” 的意义是，2020 年第 17 周。
一般地，芯片会在定稿后 100~200 天开端进行量产，所以，该人士以为，手中这片麒麟 9000s 的实在出产日期为：2021 年头。
芯片量产前要经过四个阶段，规划阶段、开发阶段、试产阶段和量产阶段。流片往往是芯片制造中最重要最烧钱的环节，有芯片厂曾估算 7nm 工艺一次流片要 3000 万美元。而这个进程至少持续三个月（ 包含质料预备、光刻、掺杂、电镀、封装测验 ），要经过 1000 多道工艺，出产周期较长。
结合流片时刻和该枚芯片的出产日期，该人士判别麒麟 9000s 的立项时刻至少不晚于 2020 年，而且一开端就以不在台积电（ TSMC ）进行出产为目的。
别的一位华为职工向知危证明，麒麟 9000s 的立项出产时刻在一年半左右，时刻 “ 大概 19 年底 ”， 而且在规划阶段耗费了一些精力。
该人士称，海思和其他芯片规划厂不同的当地在于，“ 根本上都会做DTCO（ 电路规划与工艺协同优化 ），而且下放到晶体管层面的细节，不只做单纯的布线。” 这样做的优点是功能更好，缺点在于需求更长的时刻和更高的技能规划。
“ 比方正常规划的密度和功能是 95%，经过 DTCO 的优化，或许抵达 100% 或更好，可是很费时刻，还需求和 fab 厂商规划协同。各芯片规划厂能够做，但根本不做，高通有时分做一些。”
依据其把握的音讯，麒麟 9000s 内部曾有版别被称为 Hi36b0 。Hi 代表华为海思，36 代表麒麟旗舰产品线，b0 代表第十一代。在这次芯片的量产中，则是采用了新的标识，也便是 Hi36a0V120 而不是 “ b0 ”。后面的 “ V120 ” 中的 2 和 0 代表版别更改和小的优化迭代数字（ V 后面的 1 在其他华为芯片上指产品代数，例如电视机的芯片第一代是V100第二代是V200，但在 Hi36 麒麟系列上暂不确认其意义 ）。
除了这串代号，麒麟 9000s 在内部还有一个更简略记住的名字，夏洛特，美国城市名。
麒麟芯片虽然以我国神话神兽为称，可是具体型号在内部一直以美国城市命名。上一代麒麟 9000 为巴尔的摩，990 为凤凰城，985 为图森，980 为亚特兰大，970 则为波士顿。
制程上，从知危编辑部取得的麒麟 9000s 的 SEM（ 扫描电子显微镜 ）图来看，麒麟 9000s 的 Cell Height（ 标准单元高度，常用来衡量芯片工艺水平 ）为 240nm。
经过酸洗后扩大 60 万倍的麒麟 9000s 局部图
2020 年，台积电发表自家初代 7nm 低功耗高密度计划时，Cell Height 值也是240nm。
也便是说，毫无疑问，华为的麒麟 9000s 抵达了 7nm 工艺水平。
扩大 10 万倍后整齐摆放的麒麟 9000s 晶体管
与此同时，知危编辑部取得了麒麟 9000s 的芯片物理结构图，结构上，麒麟 9000s 与上一代芯片麒麟 9000 有十分大的差别。
所以，咱们能够在这儿略带振奋或是骄傲地告知咱们：麒麟 9000s 是一款全新的、并非由麒麟 9000 存货修正而来的、抵达了 7nm 先进制程的芯片。
吴旭告知知危，夏洛特共有 8 个中心，为三丛簇（ 一种排布方式 ），散布是 1+3+4，主频最高超过 2600MHz，GPU 则为 Maleoon 910 。
华为的 5G 基带部分一直都是以 4G+5G 两个模块、中间用巴龙基带芯片连接的规划，这一代则没有采用这种架桥方式，而是用一个模块集成了 4G 与 5G。
和麒麟 9000 比较，夏洛特 CPU Cluster 巨大的面积，发生了大的变化，这代的总线，不像上代的总线与超大核运用了功能库，这代只需超大核运用了功能库。
GPU 方面，夏洛特的 Maliang 910 则是 Cu 规划。其规划规划与上代比较稍微缩小了一部分，为 4CU 左右两组 ALU Core，每组 128Alus，总计 2x4x128Alus=1024Alus，频率最高750Mhz，理论功能为 1536Gflops，中间的则是 GPU L2 Cache，大约为 1MiByte。从其 GPU的标准上来说不与常见的 IMG/MALI/Adreno/Rdna/Cuda 相同。
但，众所周知，华为不具备先进制程芯片的制造才能，所以问题来了：
在多轮制裁的情况下，华为，或许说我国厂商，是如何做出7nm芯片的？
白衣骑士
在之前，华为是比较信赖台积电的，有相关人士向知危泄漏，其时华为高层内部曾判别台积电断供的或许性较低。
一方面，制裁前，双方现已达成了出产最先进制程 5nm 工艺的麒麟 9000 芯片的协作，正处于不断深入协作的境地。另一方面，芯片代工锚定一家工厂制造也出于本钱考量。
“ 现在看来，在那个环境下，坚持把鸡蛋放在一个篮子里似乎很不明智，一旦台积电拒绝华为的流片（ 试出产 ），就无法持续出产，走下面的流程 ” 有关人士向知危表明。
2020 年 5 月，来自美国升级制裁，其宣告限制运用美国技能的厂家（ 如台积电 ）给华为代工芯片，此禁令并未立即实施，美国给出了 120 天缓冲期。
2020 年 7 月 16 日的成绩发布会上，台积电挑选了退让，表明 9 月 14 日之后，台积电将不再持续给华为供货芯片。
华为的反应十分敏捷，在制裁发布之后，内部立刻下达了麒麟 9000 的量产决定。
一般来说，海思规划的芯片要经过多次投片（ 规划好后给工厂进行试出产测验 ），一位华为相关部分的职工向知危表明，其时麒麟 9000 的决议计划本来是投片 3 次，可是在第 2 次后遇到了制裁令，所以 “ 第 3 次没投，直接量产了 ”。这些芯片，协助华为在彻底断供后支撑了近两年时刻。
2020 年 10 月 31 日，麒麟芯片及技能开发部内部举办了一场麒麟 9000 的发布会，中心主题是 “ 坚定信仰，永不言弃 ”。
受访者供图
可是，麒麟 9000 用一片就少一片，未来的芯片麒麟 9000s，由谁来打造呢？
2020 年，是个特别的节点，我国厂商处于生死存亡时刻的不只只需华为，还有中芯世界（ SMIC ）。
这年的中秋节，恰逢国庆假日，中芯世界的前职工徐勤和团队搭档突然被紧急叫到了公司，他们收到了一个令人震惊的音讯：美国商务部工业与安全局（ BIS ）现已依据美国进出口管制法令，向中芯世界的部分供货商发出信函，要求其对中芯世界供货前，必需求申请出口答应。
这个音讯在 12 月 4 日才正式由美国国防部发布，公告中声称正式将包含中芯世界在内的四家我国企业参加“ 军事最终用户 ”（ Military End-User ）名单。
其时的中芯世界是我国大陆最有或许跻身世界一流行列的芯片制造企业，假如无法得到境外的先进设备和原资料，中芯世界的生长进展会被严重拖慢。
措手不及的恐慌和紧急调整的工作并行。“上面要求每个人剖析当前自己的设备，假如停了该怎样办？处理办法是什么？零部件、原物料、需求国外厂商过来做服务的设备，自己能做吗，能做多少？” 徐勤回想。
“ 最坏的计划便是彻底切割，不相往来了。”
对应的，相关的美国企业也在和律师团队解读美政府发布的信息，可是触及国家利益的法令，对方也只能是友爱洽谈，立刻履行，无法越雷池半步。短期的惊慌之后，中芯世界发现，限制内容会集在高端制程所需技能和设备，“ 卡脖子 ” 留出了一丝呼吸的要害。也因而，国产替代的脚步被推着进入快车道。
但，最受影响的则是中芯世界的先进制程团队，据挨近中芯世界的人士泄漏，内部曾有人提议先购买 ASML 的 EUV 光刻设备（ 常用于 7nm 及以下制程的设备 ），同时进行相关制程技能的开发。
不过，这个提议未被采纳。因为其时无论是台积电还是三星，都先运用 DUV 光刻来完结 “ 过渡版 ” 的 7nm 工艺，在积累了更多经历、抵达必定规划后，才导入 EUV。（ DUV 光刻机精度较 EUV设备低，一般以为，“ 5nm ” 制程是其的制造极限，但业界 7nm 左右就会采用 EUV 光刻机 ）
另一部分原因则是因为设备过于贵重，推迟了下单时刻，并在后续交给不断被卡，至今无法交给。
中芯原计划从 28 纳米向 20 纳米进军，但后来内部决定抛弃 20 纳米，直接进入更先进的 14 纳米。并在 2019 年试产良率从 3% 敏捷提高到 95%，完结量产。
关于 7nm 芯片的开发阶段，咱们能够从 2020 年 12 月梁孟松（ 现任中芯世界联合首席履行官 ）致董事会的信函中看出一二。“ 这段（ 2017~2020 ）期间，我尽心协力完结了 28nm 到 7nm，共五个代代的技能开发......现在，28nm，14nm，12nm，及 n+1 等技能均已进入规划量产，7nm 技能的开发也现已完结，明年（ 2021 ）4 月就能够立刻进入危险量产......”
有意思的是，信中预估的危险量产时刻点为 2021 年 4 月，这与前文中判别的麒麟 9000s 出产时刻是惊人吻合的。
新的问题是，在没有先进光刻机的情况下，中芯世界运用了哪种技能？假如量产 7nm 制程在国产芯片上，会遇到哪些难题？
用刷子画细线
咱们需求从头认识一下芯片了，薄薄的芯片其实内部或许多达百层。
芯片工艺，都是先在硅片上做出晶体管描摹，一层层沉积镀膜，堆出上面的金属层、隔离层、钝化层，其间最底端的才是最中心、工艺最尖端的部分，电容和晶体管都在这儿，叫做底层器材。一般咱们所指的几纳米芯片，指的便是最下面的晶体管部分。
到了 28 纳米以下，因为量子隧穿效应严重，会漏电，平面型晶体管无法满意运用要求，有必要把栅极像个鱼鳍一样立着包起来，做成 FinFET，也便是 “ 鳍式场效应晶体管 ”。说起来，这个立异来自于华裔科学家，从前的台积电首席技能履行官胡正明教授。
这个时分立体型晶体管其实很难用长度量化，看其抵达什么工艺水平，也便是俗称的几纳米，要看多个技能指标，比方晶体管栅极、鳍间的最小间距（ Fin Pitch ），Cell Height、以及晶体管密度（ 芯片上每一毫米能包容多少晶体管 ）。
而最先进的 193nm DUV 浸没式光刻机能够提供 36~40nm 的半周期分辨率，满意 28nm 逻辑技能节点的要求。小于这个尺寸，就需求两层乃至多重光刻技能。
多重光刻技能的中心便是把本来一层光刻的图形拆分到两个或许多个掩膜上，用多次光刻和刻蚀来完结本来一层规划的图形，使其能够蚀刻出超过单次曝光 CD（ Critical Dimension，指在集成电路光掩模制造及光刻工艺中为评估及操控工艺的图形处理精度，特规划一种反映集成电路特征线条宽度的专用线条图形 ）的数据。
两层曝光被广泛应用于 22nm、20nm、16nm 和 14nm 技能节点以及先进工艺非要害层制造。但在 EUV 光刻机技能成熟后，台积电、三星逐渐用上 EUV 光刻机，这是一种彻底不同的技能道路，只需求一次曝光就能抵达作用。
中芯世界要在没有 EUV 光刻机的前提下做到 7nm，能够说是用 “ 旧技能旧机器 ” 抵达先进方针，这有点像用铁杵雕花。2019 年台积电从前过 DUV 设备出产 7nm 节点（ N7 ）芯片，后开端运用EUV光刻机。
完结两层乃至多重光刻的技能道路有许多种，比方 LFLE 工艺、LELE 工艺、LELELE 工艺、SADP、SAQP 技能等。
之前曾有音讯称华为或许会经过所谓的 “ 芯片堆叠 ” 技能，用两个 14nm 芯片抵达 7nm 芯片的作用。但一位了解芯片制程的人士告知知危这不太或许，“ 一般这种工艺用于 HBM（ 高宽带存储器 ）的 3D 封装技能，并不是一个 14+14=7 的问题，处理两个芯片组之间的走线规划、能耗、面积等问题都有巨大的难度，用在手机芯片彻底不现实。”
一位相关人士告知知危，中芯世界是采用了 SAQP 技能道路来完结 7 nm 工艺的。
另一位近中芯世界的人士泄漏，2017 年梁孟松参加中芯世界时，要求自己担任的部分技能人员悉数学会 SAQP 技能，“ 新入职的工程师都要加班学习这项技能。”
那么所谓 SAQP 技能是什么呢？
SAQP 的中文名字叫 “ 自对齐四重曝光 ”，它的完结原理简略通俗来讲是：
①先用光刻机画 “ 格子 ”，随后用蚀刻机刻出 “ 格子 ”；
②在刻出的格子上进行化学气相沉积镀膜；
③用蚀刻技能去除水平面上的镀膜，此刻咱们取得了由薄膜组成的 “ 侧壁 ”；
④再进行一轮蚀刻，这样咱们就取得了由薄膜侧壁组成的更密的 “ 格子 ”；
⑤再进行一次化学气相沉积镀膜；
⑥用蚀刻技能去除水平面上的镀膜；
⑦再次蚀刻，取得愈加密的 “ 格子 ”；
⑧在格子的阻挡下，持续向下蚀刻；
⑨去掉镀膜格子，留下真正需求的 “ 格子 ”。
知危别的烘托了一张动图，以供咱们更好理解：
至此，咱们使用蚀刻技能，在只具有 DUV 光刻机这把很粗的 “ 刷子 ” 情况下，画出了细线。
其实，无论前文说到的哪种技能理论，都现已出现了多年，但在工艺的技能挑选和节点挑选上，学习曲线会显得极为重要，因为每跨一步都需求大量的资金和人力。
而中芯世界能完结如此高难度的事，除了要害技能人员，或许跟他的企业文化有关。
徐勤以为，“ 服从、强履行力、在技能层面上的肯定务实 ” 造就了有 20 余年历史的中芯世界。
“ 清晰了研制方针后，效果导向，百分之百履行，更尊重干事的人。” 据其观察，人事的变动对于公司各项目的研制影响很少，加上强履行力，让公司能有很好的发展。
知危了解到一个未能证明的业界传言，中芯世界的先进制程团队，从前接连三年全年无休，只在一年元旦放了一天假。
而从效果上看，依照曩昔先进工艺的时刻节点核算，中芯世界的确用 3 年时刻，走完了其他厂商 10 年的路。
合璧，良率，成败在此一举
相关人士向知危泄漏，夏洛特立项之后，一开端的代工厂就定为了中芯世界，而且这也是仅有可行的计划，其时华为处于被技能围堵的阶段，从台积电购得的先进芯片行将消耗殆尽，资料进口也受到阻止。
值得一提的是，在麒麟 9000 芯片研制时期，华为就曾在中芯世界流过片，“ 可是后来没上，不过下一代（ 9000s ）便是了 ” 一位中芯世界的职工说到。
在制裁的步步紧逼下，去 A（ 美 ）化在华为内部全面打开。“ 不只是技能上去 A，工作软件、专业软件也一样，没有就自己做，最终抵达美国产品和技能彻底退出工作流 ” 有前职工说到，其时有华为通讯部分直接下马从头论证可行性。
因为无法判别日益加紧的限制终究有多大，在最短时刻内完结夏洛特的量产就成为重中之重。双方协作的第一步便是进行工艺搬迁和匹配，这往往被外界忽视。
一般来讲，在先进制程上，规划计划与各家代工厂还有一道适配的进程，台积电、三星这样的先进制程代工厂具有专门的团队进行 “ 转码适配 ”，可是 “ 中芯世界世界其时没有这样的规划规则搬迁团队，华为曾派驻了一支团队进行工艺适配 ” 相关人士说，整个进程在 3~6 个月左右。
这之后，良率就成为了要害。
在半导体范畴，良率关乎芯片量产本钱，每片晶圆上质量合格的芯片越多，芯片的本钱就越低。而最终良率由每一步工艺的积组成，即便假设某个晶圆厂的产线上每一道制程高达 99%，那么经过 500 道工序后全体良率只需 0.66%，出来的彻底是废片。总的来说，良率能够细分为 Wafer（ 硅晶圆 ）良率、Die 良率和封测良率，Die 良率相对对总良率的影响更大。
相关人士告知知危，夏洛特在危险量产的时分良率大概在 35%，而一般来说，抵达量产至少要到 50% 以上，但这也与能抵达 90% 以上良率工艺本钱相差一倍。
知危别的获悉，本年，某封装厂接到夏洛特芯片的订单，该厂在近几个月抵达月产能 400 万片。
至于现在的实在总良率，咱们不得而知，因为跟芯片本钱强相关，这一般会被厂商视为隐秘。
但，相关人员向知危泄漏，夏洛特在正式量产初期，良率现已抵达了 50%-60% 左右，而且之后的良率爬坡也相当可观，能够支持其本钱可控的大规划投产。
所以，你能够看到这样一则新闻：华为方针在 2024 年出货 6000-7000 万部智能手机。
而在 2022 年，华为智能手机的出货量仅有 3000 万部左右。
此刻，或许咱们能够长舒口气，说一句：
轻舟已过万重山。
后记
麒麟 9000s 的成功，或许是芯片国产化的里程碑，但这只是漫绵长路上的一个阶段性胜利。
一位半导体职业从业者担忧地向知危表明，效果展现后，预期未来的制裁会愈加猛烈，这次成功，是在制裁下有限的空间里 “ 喘了口气 ”，“ 卡脖子这个事情，这次它卡在这儿，下次呢？下次或许手就伸得更深了 ”。
在做这篇文章时，知危很逼真地感受到，技能的立异打破更多是协同作战的效果，当一场危机撬动职业时，无法单纯的去判别这到底是一场浩劫还是置之死地而后生的机遇。许多从业者都有一种莫名的 “ 信仰 ”。在他们眼中，只需确认方针，务实协同，就没有什么完结不了的事。
咱们想，这大概便是所谓的：
信仰可移山。
下一代芯片，代号 “ 纳什维尔 ”，正在路上。
（ 应受访者要求，文中所涉人名均为化名 ）
此时快讯
【金色晚报 | 10月20日晚间重要动态一览】12:00-21:00关键词：香港、Tether、Coinbase、波卡
1.Vitalik：以太坊与比特币不存在直接竞争关系；
2.欧冠升：港交所第三季度主要财务数据表现强劲；
3.香港证监会、金管局：加强虚拟资产的投资者保护措施；
4.Tether计划明年开始实时发布其储备数据并增加技术投资；
5.Galaxy Digital创始人：预计美SEC今年将批准比特币ETF；
6.Coinbase首席法律官：监管机构可能很快就会批准比特币ETF；
7.波卡财政支出报告：今年已拨款390万枚DOT，价值约2100万美元；
8.世界经济论坛NFT报告：NFT有潜力创造新颖的方式并与消费者建立联系。
