TSMC的苦惱與破局

一則消息牽動(dòng)全市場(chǎng)的神經(jīng)。

上周五，集微網(wǎng)一則《臺(tái)積電將暫停向中國大陸AI/GPU客戶供應(yīng)所有7nm及更先進(jìn)的芯片》的文章刷爆全網(wǎng)。

很顯然因?yàn)榇蠹叶级脑颍琓SMC終止了國內(nèi)眾多AI/GPU公司的流片服務(wù)，同時(shí)此時(shí)也通知了BIS。

這個(gè)時(shí)候噴TSMC也好，噴美國也罷，沒有任何意義。

沒有實(shí)力的憤怒是蒼白無力的。

誰讓半導(dǎo)體大廈的地基是美國打下的？畢竟全世界第一個(gè)晶體管，第一塊集成電路都誕生于美國，在此基礎(chǔ)上誕生出來的龐大的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈以及核心技術(shù)都是美國先搞出來的。

這是歷史客觀事實(shí)，無力改變，所以美國它想耍流氓耍流氓，它想長(zhǎng)臂管轄就長(zhǎng)臂管轄，它以產(chǎn)業(yè)鏈為武器威脅你，也是真沒辦法。

TSMC也很無奈，明明大陸客戶就在眼前，但是這業(yè)務(wù)不給做就是不給做。

同理三星，緊接著幾天后的周一，三星也宣布同步美國政策和TSMC如出一轍，不給國內(nèi)AI/GPU公司先進(jìn)制程的代工服務(wù)。

很憤怒也很無奈，這個(gè)時(shí)候喊破喉嚨指責(zé)美國破壞自由貿(mào)易規(guī)則有用嗎？

毛用沒有。

這點(diǎn)倒是利好芯原，畢竟人家有一站式服務(wù)，中小型IC設(shè)計(jì)客戶只需要給產(chǎn)品定義，給產(chǎn)品規(guī)格，可以利用芯原的平臺(tái)資源，讓芯原幫你設(shè)計(jì)和流片。

畢竟現(xiàn)在小IC公司想要再去拿TSMC的先進(jìn)工藝流片資源，可謂難上加難！

但是芯原提供的幫助也只能說杯水車薪，只能提供有限的幫助，對(duì)于其他廣大用戶呢？芯原也是愛莫能助。

整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的互信基礎(chǔ)已經(jīng)被切割破碎，還是那句話“自力更生，自主可控！”

事實(shí)已經(jīng)存在再去談?wù)撘呀?jīng)沒有多大意思，無非如何去找破局點(diǎn)。

Cowos+HBM有用，但是只能解決一部分問題

又回到老生常談的問題上，既然7nm以下被卡脖子，那么使用先進(jìn)封裝技術(shù)，利用多芯片堆疊的方案，是否能彌補(bǔ)這方面的損失？

答案是有用，但是有前提條件。

現(xiàn)在所謂的2.5D Cowos在內(nèi)的各種先進(jìn)封裝技術(shù)，本質(zhì)上就是在特殊的封裝基板上把多顆芯片封裝到一起，并且連起來，這樣雖然單芯片不如用先進(jìn)工藝做出來的大核SoC性能強(qiáng)大，但是可以用數(shù)量取勝啊。

邏輯上是通的，理論也是可行，但是實(shí)際上會(huì)遇到各種各樣的問題，畢竟異構(gòu)芯片整合說來容易做起來難。

目前實(shí)際上更多的落地方案是GPU+HBM，所謂HBM就是高帶寬內(nèi)存，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1552575.html">CPU/GPU/AI芯片本質(zhì)上還是馮諾依曼架構(gòu)，處理器單元需要頻繁且來回的在內(nèi)存和外存之間搬運(yùn)數(shù)據(jù)，這就浪費(fèi)了大量的時(shí)間和能耗，甚至數(shù)據(jù)搬運(yùn)的能耗占了90%，只有10%的能耗才是真正投入計(jì)算之中。

HBM內(nèi)存一定程度上通過增加帶寬，解決了系統(tǒng)瓶頸問題，提升了整個(gè)系統(tǒng)的效能，因此就有各位看到的，現(xiàn)在有一個(gè)算一個(gè)，所有的搞HPC，搞AI芯片的實(shí)際落地方案基本都是XPU+HBM！

確實(shí)是有提升的，且成本可控的，自然要用Cowos把它們兩整合到一起。

所以有人說Cowos是中國突破先進(jìn)制程封鎖的殺手锏，也對(duì)，只是Cowos并不是萬能良藥，它是在有限的條件下，提供了解決問題的方案和思路。

所以二級(jí)經(jīng)常去熱捧這些概念。

這里插一句，經(jīng)常有人問我為什么會(huì)有所謂的2D，2.5D，3D封裝技術(shù)，這到底是怎么理解的？

上次在晶通直播的時(shí)候王總其實(shí)已經(jīng)解釋了非常明白了。

我再給大家復(fù)習(xí)一遍。

如果只是在一塊substrate上平鋪芯片并互聯(lián)，那么就是2D，因?yàn)槭窃谕黄矫嫔系摹?/p>

如果是兩顆芯片通過上下堆疊，那么也就是3D，因?yàn)槭谴怪狈较蛏系亩询B互聯(lián)。

所謂的2.5D的定義，雖然芯片是在interposer上2D方向上平鋪，但是互聯(lián)數(shù)和密度非常接近3D，那么顯然此時(shí)再叫2D就不合適了，于是就有了2.5D封裝。

2.5D 就是這么來的。

它的互聯(lián)密度遠(yuǎn)超普通2D，接近3D，但是卻又和傳統(tǒng)2D一樣是平鋪，因此定義2.5D。

過去Cowos的interposer是在硅上做的，叫TSV技術(shù)，現(xiàn)在還有在玻璃晶圓上做的，叫TGV技術(shù)。

玻璃晶圓對(duì)比傳統(tǒng)的PSPI材料+PP 玻璃纖維，確實(shí)有優(yōu)勢(shì)，比如應(yīng)力承受，機(jī)械加工能力，以及加工線寬精度，壽命方面有很大的優(yōu)勢(shì)。

特別是功耗和噪聲增益方面性能，特別優(yōu)秀，所以這種技術(shù)在射頻與光電領(lǐng)域未來用途非常大！確實(shí)是解決行業(yè)痛點(diǎn)的好東西。

但是缺點(diǎn)也很明顯，目前玻璃晶圓上埋金屬線工藝很不成熟，各個(gè)大廠正處于積極摸索階段，目前業(yè)界雖然呼聲很高，但是實(shí)際上真正能落地的產(chǎn)品沒幾個(gè)，除了射頻和光電方面，想要用在大規(guī)模數(shù)字電路上還處于早期階段。

請(qǐng)記住，銅的擴(kuò)散系數(shù)非常高，且不能被干法刻蝕，在玻璃晶圓上做銅互聯(lián)，需要類似集成電路前道工藝的手法才行。

因此我經(jīng)常和別人說，現(xiàn)在的先進(jìn)封裝技術(shù)為什么不再是傳統(tǒng)的封裝公司干的？而是類似TSMC，瓷磚廠，這樣的FAB大廠干的。

道理很簡(jiǎn)單，技術(shù)上對(duì)于FAB們的水平而言，相對(duì)容易做到，傳統(tǒng)封裝廠就不容易了，得花大力氣進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)，這是有一定門檻的。

其次我們也可以從產(chǎn)業(yè)鏈角度去理解，包括Cowos在內(nèi)的先進(jìn)封裝是后道工藝的衍生，在FAB做完后繼續(xù)做，這樣效率，良率等最高，最方便。

這就是產(chǎn)業(yè)鏈邏輯。

從這里我們還能得到一個(gè)結(jié)論，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)界也在進(jìn)行技術(shù)革新——后道封裝工藝前道化。

所以這里面會(huì)帶來很多設(shè)備材料的變化，比如鍵合設(shè)備，比如濕法刻蝕，比如干法去膠/去殘膠，電化學(xué)沉積等，至于光刻，刻蝕，這種就更不用提了。

這和過去的封裝技術(shù)用的設(shè)備是完全不同的。

畢竟線寬小了一個(gè)數(shù)量級(jí)，互聯(lián)密度提搞了一個(gè)數(shù)量級(jí)??！

這里啟哥再談?wù)勎覍?duì)技術(shù)革新中的光刻設(shè)備的理解。

因?yàn)楝F(xiàn)在GPU+HBM 平鋪后面積特別大，想要對(duì)整個(gè)面積做曝光工藝的時(shí)候，對(duì)光刻機(jī)也提出新的需求。

兄弟，能不能把光刻機(jī)的視場(chǎng)范圍做大一點(diǎn)？畢竟需要曝光的區(qū)域比傳統(tǒng)bulk cmos工藝區(qū)域可大太多了，如果曝光的視場(chǎng)大，這樣一次性就能曝光完成，省事，高效。

否則只能用步進(jìn)方法（stepper），一小塊一小塊曝，效率慢不說了，這對(duì)套刻精確要求也太高了，很容易出錯(cuò)，影響良率。

那能不能把鏡頭做大一點(diǎn)？很顯然這也違背了光學(xué)基礎(chǔ)原理，這么曝光大視場(chǎng)面積，這鏡片不知道變成什么龐然大物了，而且這么大鏡片表面加工也是個(gè)巨大難題。

實(shí)在不行就是多鏡頭同步曝光，但是這對(duì)各個(gè)鏡頭的同步性，一致性提出了巨大的要求。

辦法總比困難多，希望國產(chǎn)光刻設(shè)備公司能早日突破。

我們有新的辦法

最近我刷到一個(gè)視頻，是中芯趙博士的一個(gè)采訪，我覺得他講的特別有道理。

趙博士重點(diǎn)提到了TSMC在制裁情況下，國內(nèi)如何在有限制程下給客戶提供最強(qiáng)最完整的AIOT領(lǐng)域解決方案，這個(gè)視頻值得大家好好學(xué)習(xí)。(視頻號(hào)：芯東西，標(biāo)題：國內(nèi)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)受限但我們有別的做法！)

自生成式AI爆火以來，越來越多的人開始接觸和使用所謂的云端AI，例如OpenAI的ChatGPT和百度的文心一言等。這些AI工具雖然功能強(qiáng)大，但卻依賴于云端服務(wù)器，需要聯(lián)網(wǎng)才能使用。而隨著AI技術(shù)的普及，一種更加“接地氣”的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生——端側(cè)AI。與云端AI相比，端側(cè)AI可以將大模型以輕量化形式部署在本地設(shè)備上，即使在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)AI功能，大幅提升設(shè)備的獨(dú)立性和使用效率。

因此趙博士他說GPU雖然受限，但是IoT行業(yè)帶Ai的升級(jí)版本的AIoT就是指?jìng)鹘y(tǒng)MPU里加NPU，用Ai給消費(fèi)電子功能上賦能！

雖然說算力是遠(yuǎn)不如NV的GPU的，但是對(duì)于中國對(duì)于瓷磚廠而言，反而是恰恰打到了市場(chǎng)的需求點(diǎn)上，可以說大有可為！

所以說從用戶端需求上來講，這也算一種另類突破。

最后的破局之路

說了這么多，我一直也在想這個(gè)問題，我曾經(jīng)在長(zhǎng)文里提到“國產(chǎn)芯片2.0時(shí)代”過兩個(gè)觀點(diǎn)：

一、無論是設(shè)計(jì)還是設(shè)備，還是材料耗材零部件，在解決容易解決的問題之后，我們向深水區(qū)進(jìn)發(fā)，去努力追趕更高端的國際一流水平；

二、是從資本市場(chǎng)的角度而言，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈需要一次大洗牌和重組，目前這些事真在資本市場(chǎng)發(fā)生；

那么再往后呢？

我做一個(gè)假設(shè)，假如包括ASML，TSMC，LAM，TEL公司有5%甚至10%的技術(shù)，設(shè)備，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是中國制定的，美國會(huì)不會(huì)還能這么囂張？

你敢給ASML下禁令，那么我們也可以反制AMAT！

很可惜現(xiàn)在是不可能的。

那么未來有沒有一種可能，讓中國的技術(shù)成為整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)呢？

畢竟國產(chǎn)替代也只是替代，替代只是追趕，那如何超越呢？

如果某家國內(nèi)公司的產(chǎn)品就是全世界行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)呢？那不就是超越了么！

這樣案例并不是沒有，中國國家電網(wǎng)技術(shù)也是其他很多國家電網(wǎng)的技術(shù)，于是大家看到很多國家的電網(wǎng)設(shè)備上是清一色的中文！

原因就是因?yàn)殡娋W(wǎng)技術(shù)，比如特高壓國產(chǎn)的太牛了，所有人都用，那么中國的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)就變成了全世界通行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

這件事能不能在芯片半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)生？

前文提到的AIOT，國內(nèi)就有做的非常好的案例，產(chǎn)品席卷全市場(chǎng)，不光是打遍國內(nèi)無敵手，連國外高通，MTK等大廠來了也得俯首稱臣！

RK，加油！你家的文本是真好用，學(xué)生們都說好！

我們?cè)贕PU賽道上卷不過NV，不代表AIOT賽道上干不過高通??！

AIOT也和GPU，EDA一樣講究的是生態(tài)，講究的是用戶習(xí)慣！一旦用戶習(xí)慣培養(yǎng)起來，生態(tài)建立起來了，根本就離不開了。

比如大疆，隨便玩，連老美自己都用還不是乖乖買單，這個(gè)所謂的禁令就是笑話！

我們回歸技術(shù)。

SoC大核芯片里，最大的問題集聚增多的晶體管之后，功耗和散熱成了大問題！

這其中就是一大半是信號(hào)+供能帶來的能耗，誰？金屬互聯(lián)。

所以英特爾想了半天，整出來一個(gè)叫PowerVIA的東西，把供電和信號(hào)分開！一部分供電從背面走線，不再承擔(dān)信號(hào)傳遞的任務(wù)，這樣做確實(shí)能稍微降低一些功耗大概就10%左右吧，當(dāng)然了TSMC和SS也有類似的解決方案，背面埋線進(jìn)去！

所以說從未來技術(shù)角度來看，能不能用光電互聯(lián)結(jié)構(gòu)替代硅晶體管的金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣庾铀俣葮O快，且傳輸過程中沒有功耗，不會(huì)有額外的發(fā)熱，因此是非常理想取代金屬互聯(lián)層材料的方案。畢竟目前的芯片中，大約有一半的功耗是在金屬互聯(lián)層上，如果用光傳輸信號(hào)，確實(shí)能解決這個(gè)問題，能極大降低芯片功耗，包括英特爾，英偉達(dá)，臺(tái)積電之流早就開始押注這個(gè)賽道了。

當(dāng)然這只是一部分，還有更高一層的夢(mèng)想，就是用光子來替代硅晶體管進(jìn)行0/1運(yùn)算，這個(gè)有點(diǎn)類似量子計(jì)算，但是這個(gè)更早期，屬于最前沿的科研項(xiàng)目。

但是如果按我的想法，?傳統(tǒng)集成電路工藝拼不過，何不在這上面下下功夫，看看能不能開拓出新天地？

當(dāng)然技術(shù)從發(fā)明到落地，到商業(yè)化是個(gè)漫長(zhǎng)的過程不可能一步完成，我們需要持續(xù)的投入和積累，才能最終超越所有人，讓國產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)！

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