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  • Crucial P5:美光自研控制器高端SSD

    Crucial P5是美光最近推出的一款M.2 2280的消费级SSD，采用的是PCIe 3.0 x4，使用的是NVMe 1.3协议，有250GB、500GB、1TB和2TB四个版本。Crucial的高端消费级SSD一直缺位，此前发布了一款叫P1的算是入门，现在发布了P5，作为美光的高端SSD，P5的步子迈得不算大。 官方数据显示，P5顺序读3400M/s，顺序写3000MB/s(250GB版本的顺序写只有1400MB/s)，容量越大，读性能就越好。IOPS方面，4K随机读写最高能达到43万/50万 IOPS，整体性能参数在同类SSD中算是比较高的。 官方文档显示，P5支持许多高级功能，比如动态写加速( dynamic write acceleration)，P5的SLC Cache可以根据工作负载调整大小，从而可以减少写放大和优化性能。 此外，P5还支持自适应的热保护，以平衡性能和耐用性，而且，它的温度传感器不仅在控制器上有，在NAND芯片上也有，温度如果超过70度会限速，如果超过85度会关闭SSD。 P5不仅强调性能，在数据保护方面，支持全硬件的加密方式。写入寿命方面，每250GB最多写入150TB，1TB版本支持写入0.6PB，2TB版本支持写入1.2PB。1TB的实际可用容量只有930GB，大约是将9%的容量做了OP。 除了美光原厂颗粒，还有多个数据完整性措施，加上LDPC、ECC什么的，在数据安全可靠性方面用户可以完全不用担心。 P5采用的是单面设计，方便放在移动设备里，1TB版本的板子上有2块512GB 96层TLC NAND芯片，每块NAND芯片封装了8个die，另外还有1GB的LPDRAM内存。 主控芯片方面，P5采用的是美光自家的六核控制器(DM01B2),是一款8通道的NVMe控制芯片。美光也终于用上了自研的控制器，下一步应该拿出来PCIe 4.0的了吧。 自研控制器，自己的TLC芯片加上酷炫的外形设计，不禁对它的性能跑分感到好奇~ 一、基准性能测试 测试主机平台配置如下，16年的老配置了： 我们将使用Crystal Disk Info、ATTO Disk Benchmark、AS SSD、Anvil's Storage Utilities、PCMark 8和TxBench分别进行基准测试。 二、Crystal Disk Info Crystal Disk Info通常是用来查看磁盘信息的一个工具，能显示存储设备的一些特性和运行状况。 从已知信息来看，无论是通电次数还是通电时间，还有写入数据量来看，都不算是全新的盘了，多少对性能是有一些影响的，可能更真实一些吧。 三、ATTO DISK BENCHMARK ATTO DISK BENCHMARK 是最经典的磁盘测试工具之一，而且是厂商特别看重的一个测试规范，因为数据一般比较好看。测试中我们使用默认设置，ATTO用的是原始(Raw)或未压缩数据。 从64KB开始，写性能就开始接近标称的3000MB/s，从4MB数据块开始，读性能也基本稳定在标称的3400MB/s，随着数据块的增大，性能整体还是非常稳定的。 当开启压缩负载之后，性能整体有明显降低，且基本上读性能要比写性能下降的更厉害。 四、Crystal Disk Benchmark Crystal Disk Benchmark可以测随机4K IOPS性能和顺序读写吞吐带宽，之前版本显示的不是特别清楚，而比较新的Crystal Disk Benchmark 7.0.0看的更清楚。另外，跟以前版本对比的时候注意测试项目有变化，比如队列深度和线程。 顺序读写带宽与标称的数据差不多，测试表现还是很不错的。 队列深度32的时候，16线程的4K读性能能达到40万，4K写IOPS能达到近50万，这一数据与标称的数据差不多。 延迟数据对于一款消费级SSD来说，其实意义非常有限，仅供参考。 五、AS SSD Benchmark 如果说SSD厂商最喜欢的是ATTO Disk Benchmark的话，那可能普通用户最喜欢的就是AS SSD Benchmark了，因为它测的场景都不太利于发挥性能，SSD在过程中挑战比较大，可能更接近于真实使用体验。 顺序读写的吞吐带宽与标称的数据相差略大。 4K随机IOPS数值则与Crystal Disk Benchmark相差很小，读写大约37万/50万，可见其4K IOPS表现真的可以很强。 文件拷贝速度方面，镜像文件的拷贝速度是最快的，但与标称值仍有不小差距。 六、ANVIL STORAGE UTILITIES ASU也是非常常见的测试工具，它预置了多种SSD基准测试，测试类型也非常丰富，显示的特别清楚。 4MB数据块顺序读写性能与标称的差距较大，IOPS方面，测的是4K QD 16读有大约20万IOPS，写有30万IOPS。 七、TxBENCH TxBench与Crystal Disk Benchmark很像，但是它支持的测试负载更多一些，因为它可以自定义一些测试，设置QD队列深度和线程。另外，如果SSD支持安全擦除的话可以在这里完成相关操作。 默认配置实测数据如上图，顺序读写跟官方标称的数据差不多。IOPS部分这里不直接显示，不过，我们可以将MBx256进行一次换算，得出IOPS数据。 八、PCMark8 PCMark 8的存储测试可以创建一系列真实的测试场景，比如测试打开战地三，魔兽世界之类的游戏，还有微软的Office软件，以及Adobe软件时的表现，针对真实场景下的实际参考价值更多一些。 整体而言，P5在顺序读写和4K随机读写方面的表现都还算不错，尤其是4K随机读写性非常的出众。大体上与三星的970 EVO Plus接近，同时，价格比三星相隔大约30美金，看970 EVO Plus的朋友也可以看看P5。 除此之外，P5作为后来者，并不是完全跟着别人跑，它还有全盘硬件加密和温度保护等亮点技术。对于美光来说，自研控制器才是最大亮点，同样作为闪存颗粒大厂的英特尔和三星都有自己的控制器，从P5开始，美光也有了完全属于自己的高端方案。

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  • “显卡大厂”到“AI霸主”，英伟达的成功之路

    英伟达宣布将以400亿美元收购英国芯片设计公司Arm，如果交易最终达成，这将是半导体行业有史以来最大的并购交易，英伟达将成为横跨服务器、PC、消费电子和智能手机等多个重要领域的关键角色。回顾英伟达的发展历史，从一家单纯卖显卡的公司到横跨多领域的巨头，英伟达有何成长的故事? 一、“显卡大厂”故事的开启 爱玩游戏的人大概率都知道英伟达，而说起英伟达，同样绕不开其创始人黄仁勋。 1993年，黄仁勋和朋友Chris Malachowsky和Curtis Priem联合创立了Nvidia，Malachowsky和Priem是太阳微系统公司(Sun Microsystems)的工程师，黄仁勋当时是San Jose芯片制造商LSI Logic的董事。他们创业的初衷是研发一种专用芯片，用来加快电子游戏中3D图像的渲染速度，带来更逼真的显示效果。 Nvidia原始资金为4万美元，一开始公司并没有起名字。彼时，所有文件都冠以两字词NV开头，含义是 Next Version(下一版)。后来，为了整合公司，他们审核了所有带“N”和“V”的单词，最后选了“Nvidia”，拉丁词寓意为“羡慕”。谁能想到经过二十多年后，籍籍无名的Nvidia发展成了全球最受瞩目的芯片公司，旗下拥有GeForce、Quadro、Tesla、Tegra等多个产品线，着实成为了一家令人“羡慕”的公司。 1995年，Nvidia推出第一款产品，即个人电脑多媒体卡NV1，不过由于NV1塞进了太多的功能，导致性能低下而宣告失败。此外，NV1耗尽了公司最早的投资，虽然Nvidia还想继续开发NV2，但是由于资金短缺，而被迫终止。为了生存，公司大刀阔斧裁员，从100多人裁减至30多人。 1996年，Nvidia把重心转到了图形处理器上。其后两年时间，英伟达陆续推出RIVA128、RIVA128ZX、RIVATNT等图形处理器。这些新产品不仅支持微软Direct3D和OpenGL标准，在能效上也超越了竞争对手3Dfx的Voodoo和ATI的Rage Pro，加上价格低廉，逐渐获得了整机厂的青睐。 1999年，英伟达迎来了具有里程牌意义的一年。同年它首创并定义GPU这一词汇，这极大地推动了PC游戏市场的发展，重新定义了现代计算机图形技术，并彻底改变了并行计算。 与此同时，英伟达发布了第一款GeForce产品——GeForce 256显卡。GeForce 256继前代Riva TNT2显卡最大的改变是率先增加了T&L引擎的支持，由于显卡采用T&L引擎能够分担处理器运算负载，对于支持T&L引擎的第一人称射击游戏，也就是Quake，对于这种具有革命意义的电子游戏来说，GeForce 256的效能可以完全发挥出来，而其他3dfx、S3 Graphics等厂商而言，通通望尘莫及，而唯一能与之抗衡的，只有一年后才出现的ATI Radeon 256显卡。 此后，英伟达开始了快速发展。2000年底，英伟达以7000万美元现金、100万股公司股票，将竞争对手3dfx收入囊中，正式成为行业老大。 最终，英伟达凭借GeForce系列显卡在游戏市场所向披靡，和成立于1969年的AMD同坐一把交椅，N卡和A卡孰优孰劣之争也是游戏界老生常谈的话题。 二、埋下进军人工智能的伏笔 2004年到2007年，英伟达游戏和专业绘图处理器业务稳步增长，度过了顺风顺水的四年。按照既定的路线走下去，英伟达现在的title或许只有“显卡大厂”。不过，伟大的公司之所以伟大，还在于它目光长远且敢于创新。在这四年里，英伟达首席科学家David Kirk思考着一个更长远的问题——让只做3D渲染的GPU技术通用化。 最初的GPU只是用来处理图形显示的任务，计算纯交给CPU，这事实上造成了大量运算能力的浪费。随着显卡的发展，GPU越来越强大，而且GPU为显示图像做了优化，在计算上已经超越了通用的CPU，特别擅长并行计算。 于是，2006年，在DavidKirk博士的主导下，英伟达推出CUDA，让显卡可以用于通用并行计算等其他非图形计算。所谓CUDA技术，简单来说就是打通了所有GPU内小核心的并行计算能力，能够解放GPU的计算能力，使得GPU能够承担和CPU一样的计算任务的技术。在CUDA问世之前，对GPU编程必须要编写大量的底层语言代码，是程序员不折不扣的噩梦。CUDA的到来可以说是结束了程序员的噩梦。 而DavidKirk博士也因此被誉为CUDA之父。对于英伟达来说，DavidKirk博士居功至伟。他是图形学和高性能并行计算的大神，除了做显卡，他另一大贡献就是搞出了CUDA，后当选美国工程院院士。 CUDA的诞生为英伟达进军人工智能埋下了伏笔。 三、CUDA出师不利 2006年之后，英伟达在坚持主流显卡市场的同时，也在继续布局CUDA，推出了CUDA平台和Tesla架构。当时，英伟达推出的GeForce 400,500,600,700系列不仅在性能上超过竞争对手，而且功耗较低。 然而，CUDA的发展就没有那么顺利了。一方面，英伟达推出的大规模并行运算芯片——Tesla，对于其传统游戏和专业绘图业务来说，并没有这样的高性能运算需求。另一方面，David Kirk博士说服黄仁勋投入大量资源研发CUDA技术，并让每一颗英伟达GPU都支持CUDA。而这一疯狂的举动导致成本剧增。由于必须在硬件产品设计中增加相关CUDA逻辑电路，使得芯片面积增大、散热增加、成本上升、故障率增高;同时，还要保证每款产品的软件驱动都支持CUDA，这对英伟达的工程师来说是巨大的工作量。 除了内部发展不顺之外，英伟达也外部受敌。2008年，CPU巨头AMD收购英伟达老对手ATI，形成了CPU整合GPU的新解决方案。Intel也终止了与英伟达的合作，在自家芯片组中集成了3D图形加速器。 种种不利因素的影响下，2008年，英伟达营收骤降16%，股价从37美元跌到6美元左右。 不过，一时的挫折并未动摇黄仁勋的信念和决心，他仍然坚持继续布局CUDA技术。事实证明，黄仁勋的坚持是对的，英伟达也终守得云开见月明。 2009年到2012年，随着基于CUDA的通用GPU在高性能计算领域威力凸显，英伟达也迎来了发展史上最重要的时期。 四、跨进人工智能大门 2012年，ImageNet(图像识别领域赛事)大赛上，当时Geoffrey Hinton的学生通过两个GPU将深度卷积神经网络AlexNet的准确率提高了10.8%，震撼了学术界，英伟达也借此一战成名，从游戏市场一大步跨入AI市场。 此后，英伟达乘着深度学习和区块链的东风，成为AI芯片领域的绝对霸主。黄仁勋更是在GTC 2015上直言，“我们不是硬件公司，我们是AI公司”。 2012年英伟达与Google的人工智能团队合作，建造了当时最大的人工神经网络，之后各深度学习团队开始广泛大批量使用NVIDIA显卡。 2013年，英伟达与IBM在建立企业级数据中心达成合作。 2017年，英伟达发布了面向L5完全无人驾驶开发平台PegASUS。自2014年至2018年，英伟达股价翻了9倍多。2018年，深度学习将Nvidia送上了AI领域第一股。 2019年，英伟达开始正面对刚Intel，69亿美元击败Intel收购以色列公司Mellanox。英伟达与Mellanox的合并，能增强其数据中心和人工智能业务，可与Intel竞争。资料显示，占据70%高性能计算的计算机网络通信标准InfiniBand市场的Mellanox，是该领域绝对的老大，Intel也只能屈居其下。 很难说是人工智能捧“红”了英伟达，还是英伟达成就了人工智能，但是，两者的关系可以说是“相辅相成”。在已经到来的AI时代，英伟达为各行各业提供了发展和应用人工智能技术的有力支持。英伟达推出了在人工智能、高性能计算、机器人、自动驾驶、医疗健康、专业化视觉等领域的多项创新应用。 数据显示，世界上目前约有3000多家AI初创公司，大部分都采用了英伟达提供的硬件平台。AndreessenHorowitz风投公司的合伙人马克·安德森也曾表示，他们已经投资了大批基于深度学习的创业公司，几乎每个公司都在采用英伟达平台。 毋庸置疑，英伟达是我们这个时代最伟大的公司之一。在黄仁勋的带领下，英伟达从曾经的小小显卡设计和提供商，逐渐变成了AI领域最具有发言权的公司之一。在人工智能到来的风口下，得益于此前的转型和布局，终成“AI霸主”。

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  • 我国商务部发布不可靠实体清单，思科成为重要潜在上榜者

    根据《不可靠实体清单规定》规定，被中方证实为不可靠的外国实体将面临限制签证发放、限制或取消留华资格及在华投资资格等处罚，虽然我国商务部在答记者问时不断强调具体清单没有预设时间表和企业名单，但外界普遍解读，冲在这份不可靠实体清单之前的，很可能会有美国著名网络解决方案供应商思科。 早在去年5月，我国商务部就已经确定要建立不可靠实体清单制度以应对越来越复杂的单边主义、贸易保护主义抬头的局面，9月19日上午，中国商务部正式对外公布《不可靠实体清单规定》。 思科成为这份清单的重要潜在上榜者，并非无迹可寻——去年9月份，外交部发言人华春莹就在数据安全和网络监控问题上点了思科的名：“在美国情报部门面前，美国人的通话、文件、语音等几乎没有任何个人隐私。另有35个国家包括其盟友领导人的通话遭窃听，有的甚至长达10年之久，而实施这些监听、监控的正是思科和苹果等美国企业。” 思科在华这些年来和商务部曾有过多方面的合作，比如十多年前，思科在“并购大师”CEO钱伯斯的带领下参加了商务部的“千百十工程”，并且在能源效率、降低排放和网络化绿色城市开发等领域和商务部签署了备忘录。 一、思科的安全问题硬伤 时过境迁，作为世界上顶级的网络设备巨头，近些年思科在为网络运营提供解决方案时，屡屡出现“软件黑洞”，成为了数据安全环节中的负面标靶。 尽管思科自2017年依赖新形势下的业务转型，但是传统艺能——网络基础平台建设，尤其是交换机、路由器等的研发依然占据公司总营收的大头，直到2019年年底，这一块仍超过其总营收的50%。 2015年，思科公司的中国总部正式落户杭州 十几年前，中国移动曾经携手思科开展业务支撑系统，即BOSS(business operation support system)，用来完善计费、结算营业账务等系统，思科当时作为世界领先的安全解决方案企业，自主设计并且搭建了BOSS系统，其采取的集中分级的安全解决方案颇受好评，作为构建和设计方，思科采用了TACAS终端访问控制系统，根据用户系统尤其是银行运营的特点，构筑了分层异构的安全防护体系，也就是面向网络安全端到端的SAFE(security Architecture for E-business)，在这种体系下，“防火墙”被当作了一个数据流的过滤器，在区中心与网络的连接设置了PIX防火墙，把内网与外网隔开，保证了系统的安全性。 然而，该系统安全架构中的2个关键——交换机和路由器产品线的防火墙模块中存在不少安全漏洞，为后来思科与中国移动的合作隐患埋下了伏笔。首当其冲的是Catalyst 6500系列交换机和思科7600系列路由器，虽然思科在2011年左右官方解释了ASA 5500系列安全漏洞并不是互相关联的，但是3个SunRPC检查服务漏洞，3个传输层漏洞以及会话起始协议和密钥交换信息等问题一直成为了思科尾大不掉的顽疾，暗示该系统存在网络安全后门，硬件设备有被监听监视的可能性。 二、思科的并购之困 长期以来，思科在网络设备供应领域被认为是华为的主要竞争对手，但从其35年的成长轨迹来说，它和华为、中兴走的是一条风格迥异之路。哪怕我们的目光从互联网通信领域转移并扩大到众多半导体公司，几十年来如此热衷于并购的也并不多见。 从1993年思科参与第一笔并购之后，到2003年“并购十周年”算，思科一共收购了110家公司，仅2000年一年就收购了23家，频率之高让人咋舌——平均每6周就完成一次收购。通过专门设立的“企业发展部”的精心策划，思科的鲸吞蚕食计划在2003年互联网泡沫破灭之前迎来了属于它的黄金时代，总市值一度逼近5550亿美元，超过微软、苹果等巨头，一度成为市值最高的互联网高科技企业。 思科并购的原则是“以小搏大”，只收购那些处于产品生命周期早期阶段的初创公司，极少出现类似惠普收购康柏，美国在线收购时代华纳那样的超级并购，当时的主导并购业务的CEO钱伯斯看到，跨地域、跨文化的大型并购的成功概率只有不到10%，大手笔的收购反而不利于业务整合。 思科以26亿美元并购Acacia，引发了业内的广泛讨论 思科的谨小慎微虽然收到了不小的正反馈，同时不少大型并购的失败貌似也衬托了思科的远见卓识，但是“外援吞并”模式在某种程度上抑制了内生性核心产品的崛起。 2001年的思科以1.5亿美元拟收购WAN芯片制造商AuroraNetics，一年后又紧接着收购了以太网ASIC组件研发制造商Navarro Networks，同类型的企业加州Vihana后来也被纳入思科旗下，之后有三家网络芯片企业的并购值得注意：解决高速传输时封包处理瓶颈的Spans Logic、ASIC芯片IP提供商Memoir Systems、以色列芯片设计商Leaba Semiconductor，这些并购让思科在ASIC的定制和成本效益领域有了不小的突破。 然而，真正让思科在华丧失“合作蜜月期”的起始时间大约在2018年前后，从那时起，思科与中国本土的网络设备供应商的厮杀进入到了白热化阶段。2018年，思科6.6亿美元收购Luxtera和相对大手笔(26亿美元)收购无晶圆厂半导体公司Acacia Communications，这一系列向硅光子企业数据中心和光通信领域的拓展同样触碰到了华为的优势禁区，这让思科的差异化竞争变得更为复杂。 思科的在华市场份额遭遇到了严重挑战，所以，当时国家市场监督管理总局标准技术管理司对思科并购Acacia一案，在众多国家政府检查反垄断合规的过程中投了唯一的反对票，也是合情合理的。 其中一个重要原因是思科外向型的拓展让该公司在计算、存储、网络传输三驾马车的格局感中某种程度上失去了分寸感和捕捉市场变化的嗅觉能力，也渐渐失去了在华的云计算市场。 几十年前垂直数据管理的“机房”现在变得去中心化和虚拟化，十几年来，计算存储网络领域出现了采用鲜明的自动化和云化的方法打造通用平台，爆炸性增长的设备和物联网让海量数据在网络的边缘产生，这让思科的并购法宝失去了往日的优势。 这一点从思科的财报中也可窥一二。2020财年截至3月的第三财季，净利润下降6.67%，至28亿美元，营收下降8%，至120亿美元。 思科各产品与服务营收年增率(@台湾TechNews) 按地域划分，思科美国的营收为70.13亿美元，同比下降5%;来自欧洲、中东和非洲地区的营收为31.34亿美元，同比下降3%;来自亚太地区的营收为18.59亿美元，同比下降1%。美国营收的比例如此之高，亚太地区的比例反而很低，这在同行业内本属于一个不太正常的现象，毕竟后者的市场空间更大，增长潜力也更加雄厚。 专门呈现给投资读者的高科技企业财报分析网站seekingalpha丝毫不吝惜对思科的揶揄，认为在未来一年内，投资者对思科的营收利润增长不要抱任何幻想。 三、结论 现在越来越多的企业使用云服务替代原有的私人网络，思科原有的核心业务，也曾经是互联网发展基石的交换机和路由器等网络设备市场遭遇到了严重挑战。 再者，网络中的物理硬件和操作系统(NOS)进行解耦的趋势也愈发明显，这一点从思科与Open RAN技术协议貌合神离的关系中也可看出前者的尴尬心态。 但是目前思科的软件服务约占总营收25.58%，还不能成为其主要的收入来源，硬件的安全技术漏洞与软件进程的落后，让思科开辟了新芯片业务，某种程度上反映了云计算提供商转型为数据中心设备构建定制计算机芯片的趋势。 近来，思科决定单独出售交换器芯片引发业内一片惊呼，虽然在这个领域行家们普遍分析该企业将遭遇来自博通的强有力阻击，但考虑到在华两大营收业务——设备供应和云计算萎缩的大背景，以及我国商务部的不点名批评的压力，思科将不得不面临策略性调整。

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  • 为何将日本市场视为国内半导体出海第一站？

    中国作为全球最大的半导体消费市场，日本是我国半导体产品的主要进口来源地之一，但在出口方面，国内半导体产品却少有出口至日本或是参与国际市场竞争的情况。 日本一直是传统的半导体产业强国，尽管近年来，关于日本半导体行业衰弱，但其在上游半导体材料、设备以及被动元件、存储器、CMOS、功率器件等诸多领域，技术和产品都处于全球领先地位，日本企业生产的半导体以及电子产品也大量销往包括中国在内的全球市场。 中国作为全球最大的半导体消费市场，日本是我国半导体产品的主要进口来源地之一，但在出口方面，国内半导体产品却少有出口至日本或是参与国际市场竞争的情况。 值得注意的是，随着国内半导体产业的发展，产品品质得到提升，包括丹邦科技、神工股份、台基股份、顺络电子、江丰电子在内的国内半导体企业纷纷成立日本子公司，积极开拓日本市场。除组建自销团队外，包括士兰微、华润微、移远通讯等更多的国内企业选择通过经销商拓展日本市场。 一、国内半导体企业出海第一站 从需求端看，智能手机、计算机等消费电子产品等是半导体的主要应用领域，而我国是智能手机、计算机、彩电等消费电子的主要生产国，每年有来自美国、日本、韩国以及中国台湾地区等大量的集成电路产品销往中国。 与此同时，由于历史原因，国内半导体产业发展一波三折，长期处于“造不如买”的观念之中。在此情况下，我国集成电路产业依赖进口的情况一直得不到改变，随着中美贸易摩擦的持续升级，国内科技企业的发展愈发受到掣肘。 据魏少军教授表示，2019年我国进口集成电路4443亿块，价值3041亿美元;出口集成电路2185亿块，价值1015亿美元，贸易逆差为2026亿美元。从占比来看，中国进口量大约占世界的1/4，意味着中国是全球最大的芯片进口国。 其中，我国台湾地区、韩国、马来西亚、日本、美国等地是我国集成电路进口的最主要来源地。 为解决我国集成电路产业依赖进口的问题，同时减少贸易逆差，近年来，中国掀起了集成电路国产化的热潮。 统计数字显示，从2013年到2019年，国产芯片产品的全球市场占比从4.3%提升到了10.3%，国产芯片产品的本地市场占比从14.9%提升到了29.5%。 受益于国产替代的热潮，多数国内企业在技术实力、产品品质、经营业绩等各方面都获得了较大成长。 不过，国内半导体企业想要发展壮大，仅依靠国产替代当然远远不够，积极融合并参与国际竞争，争取进入国际先进企业供应体系，才能真正提高自身的核心竞争力，为客户提供更好的产品和技术。 据笔者观察，较多国内半导体企业选择日本市场作为其开拓国际市场的第一站。截止目前，包括丹邦科技、神工股份、台基股份、顺络电子、江丰电子在内的国内半导体企业纷纷成立日本子公司，开拓日本市场。 2019年5月，顺络电子在日本成立全资子公司。顺络电子表示，本次投资设立全资子公司主要是为了与日本客户建立长期的良好合作关系，进一步挖掘当地市场，建立本地化的销售和客户服务团队，使公司能够快速响应客户需求，取得客户信任，争取更大的市场份额。 2019年11月，台基股份为开发日本等海外市场，与多方设立合资公司日本国际PS股份有限公司。台基股份表示，公司在日本市场已有多年的稳定销售记录，但产品品类单一，体量较小。本次对外投资是公司基于整体战略规划，进一步开拓日本等海外市场，建立日本当地的销售和客户服务团队，争取更多的市场份额。 二、为何青睐日本市场? 据了解，对于许多半导体产品而言，日本市场在体量上是远不及中国市场，但日本市场在许多半导体厂商的眼中却是一个优质市场。 笔者从业内人士处了解到，从日本市场环境来看，多数国内半导体企业选择开拓日本市场是因为日本客户比较讲信用，虽然在前期审厂以及供应商导入阶段会较为严格，对产品品质要求较高，但只要通过了日本客户的验证，就能有稳定的需求，对价格方面也不太敏感。 “国内市场很大，但终端客户通常对价格较为敏感，为了快速抢占市场份额，价格是‘杀手锏’，部分公司会采用‘低价竞争’的销售策略，甚至以不计较成本的价格竞争。长此以往市场就会变为一片红海，供应商很难赚到钱，也做不到可持续发展，但在日本市场中，已经建立合作关系的客户通常不会因为其他供应商价格更低而快速毁约。” 业内人士进一步指出，另一方面，虽然日本本土的半导体企业生产的产品品质很高，但对新工艺的反应和追求很弱，在成本、灵活性、配合度以及新产品的推进速度、对客户需求的反应速度等各方面都远不如中国企业。 的确，日本半导体产品在质量上是业界公认的高水平，而在客户服务方面的问题却不仅存在于日本半导体企业，一般而言，国际大型半导体企业在市场上拥有话语权，所以芯片巨头以销售标准化产品为主，定价较高，对中小客户的配合度也很低。 与大企业不同，优质的客户服务和价格往往是国内半导体企业在市场竞争中最大的优势，国内半导体企业往往可根据终端产品需求多样化和升级换代快的特点，通过对客户需求生产个性化产品。 此外，针对客户在应用中遇到的问题，国内半导体企业也能迅速做出反应，为客户解决问题。 业内人士认为，在与日本客户合作的过程中，国内企业的产品品质、技术以及服务也能得到提升，同时也能积累国际化运作经验，了解国际竞争规则，为公司国际化发展奠定基础。

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  • 芯片的未来靠哪些技术？

    先进制程与先进封装成为延续摩尔定律的关键技术，2.5D、3D 和Chiplets 等技术在近年来成为半导体产业的热门议题。人工智能、车联网、5G 等应用相继兴起，且皆须使用到高速运算、高速传输、低延迟、低耗能的先进功能芯片;随着运算需求呈倍数成长，究竟要如何延续摩尔定律，成为半导体产业的一大挑战。 先进封装是如何在延续摩尔定律上扮演关键角色?而2.5D、3D 和Chiplets 等封装技术又有何特点? 一、芯片微缩愈加困难，异构整合由此而生 换言之，半导体先进制程纷纷迈入了7 纳米、5 纳米，接着开始朝3 纳米和2 纳米迈进，电晶体大小也因此不断接近原子的物理体积限制，电子及物理的限制也让先进制程的持续微缩与升级难度越来越高。 也因此，半导体产业除了持续发展先进制程之外，也「山不转路转」地开始找寻其他既能让芯片维持小体积，同时又保有高效能的方式;而芯片的布局设计，遂成为延续摩尔定律的新解方，异构整合(Heterogeneous Integration Design Architecture System，HIDAS)概念便应运而生，同时成为IC 芯片的创新动能。 所谓的异构整合，广义而言，就是将两种不同的芯片，例如记忆体+逻辑芯片、光电+电子元件等，透过封装、3D 堆叠等技术整合在一起。换句话说，将两种不同制程、不同性质的芯片整合在一起，都可称为是异构整合。 因为应用市场更加的多元，每项产品的成本、性能和目标族群都不同，因此所需的异构整合技术也不尽相同，市场分众化趋势逐渐浮现。为此，IC 代工、制造及半导体设备业者纷纷投入异构整合发展，2.5D、3D 封装、Chiplets 等现今热门的封装技术，便是基于异构整合的想法，如雨后春笋般浮现。 二、2.5D 封装有效降低芯片生产成本 过往要将芯片整合在一起，大多使用系统单封装(System in a Package，SiP)技术，像是PiP(Package in Package)封装、PoP(Package on Package)封装等。然而，随着智能手机、AIoT 等应用，不仅需要更高的性能，还要保持小体积、低功耗，在这样的情况下，必须想办法将更多的芯片堆积起来使体积再缩小，因此，目前封装技术除了原有的SiP 之外，也纷纷朝向立体封装技术发展。 立体封装概略来说，意即直接使用硅晶圆制作的「硅中介板」(Silicon interposer)，而不使用以往塑胶制作的「导线载板」，将数个功能不同的芯片，直接封装成一个具更高效能的芯片。换言之，就是朝着芯片叠高的方式，在硅上面不断叠加硅芯片，改善制程成本及物理限制，让摩尔定律得以继续实现。 而立体封装较为人熟知的是2.5D 与3D 封装，这边先从2.5D 封装谈起。所谓的2.5D 封装，主要的概念是将处理器、记忆体或是其他的芯片，并列排在硅中介板(Silicon Interposer)上，先经由微凸块(Micro Bump)连结，让硅中介板之内金属线可连接不同芯片的电子讯号;接着再透过硅穿孔(TSV)来连结下方的金属凸块(Solder Bump)，再经由导线载板连结外部金属球，实现芯片、芯片与封装基板之间更紧密的互连。 2.5D和3D封装是热门的立体封装技术。(Source：ANSYS) 目前为人所熟知的2.5D 封装技术，不外乎是台积电的CoWoS。CoWoS 技术概念，简单来说是先将半导体芯片(像是处理器、记忆体等)，一同放在硅中介层上，再透过Chip on Wafer(CoW)的封装制程连接至底层基板上。换言之，也就是先将芯片通过Chip on Wafer(CoW)的封装制程连接至硅晶圆，再把CoW 芯片与基板连接，整合成CoWoS;利用这种封装模式，使得多颗芯片可以封装到一起，透过Si Interposer 互联，达到了封装体积小，功耗低，引脚少的效果。 台积电CoWos封装技术概念。(Source：台积电) 除了CoWos 外，扇出型晶圆级封装也可归为2.5D 封装的一种方式。扇出型晶圆级封装技术的原理，是从半导体裸晶的端点上，拉出需要的电路至重分布层(Redistribution Layer)，进而形成封装。因此不需封装载板，不用打线(Wire)、凸块(Bump)，能够降低30% 的生产成本，也让芯片更薄。同时也让芯片面积减少许多，也可取代成本较高的直通硅晶穿孔，达到透过封装技术整合不同元件功能的目标。 当然，立体封装技术不只有2.5D，还有3D 封装。那么，两者之间的差别究竟为何，而3D 封装又有半导体业者正在采用? 相较于2.5D 封装，3D 封装的原理是在芯片制作电晶体(CMOS)结构，并且直接使用硅穿孔来连结上下不同芯片的电子讯号，以直接将记忆体或其他芯片垂直堆叠在上面。此项封装最大的技术挑战便是，要在芯片内直接制作硅穿孔困难度极高，不过，由于高效能运算、人工智能等应用兴起，加上TSV 技术愈来愈成熟，可以看到越来越多的CPU、GPU 和记忆体开始采用3D 封装。 3D封装是直接将芯片堆叠起来。(Source：英特尔) 三、台积电、英特尔积极发展3D 封装技术 在3D 封装上，英特尔(Intel)和台积电都有各自的技术。英特尔采用的是「Foveros」的3D 封装技术，使用异构堆叠逻辑处理运算，可以把各个逻辑芯片堆栈一起。也就是说，首度把芯片堆叠从传统的被动硅中介层与堆叠记忆体，扩展到高效能逻辑产品，如CPU、绘图与AI 处理器等。以往堆叠仅用于记忆体，现在采用异构堆叠于堆叠以往仅用于记忆体，现在采用异构堆叠，让记忆体及运算芯片能以不同组合堆叠。 另外，英特尔还研发3 项全新技术，分别为Co-EMIB、ODI 和MDIO。Co-EMIB 能连接更高的运算性能和能力，并能够让两个或多个Foveros 元件互连，设计人员还能够以非常高的频宽和非常低的功耗连接模拟器、记忆体和其他模组。ODI 技术则为封装中小芯片之间的全方位互连通讯提供了更大的灵活性。顶部芯片可以像EMIB 技术一样与其他小芯片进行通讯，同时还可以像Foveros 技术一样，通过硅通孔(TSV)与下面的底部裸片进行垂直通讯。 英特尔Foveros技术概念。(Source：英特尔) 同时，该技术还利用大的垂直通孔直接从封装基板向顶部裸片供电，这种大通孔比传统的硅通孔大得多，其电阻更低，因而可提供更稳定的电力传输;并透过堆叠实现更高频宽和更低延迟。此一方法减少基底芯片中所需的硅通孔数量，为主动元件释放了更多的面积，优化裸片尺寸。 而台积电，则是提出「3D 多芯片与系统整合芯片」(SoIC)的整合方案。此项系统整合芯片解决方案将不同尺寸、制程技术，以及材料的已知良好裸晶直接堆叠在一起。 台积电提到，相较于传统使用微凸块的3D 积体电路解决方案，此一系统整合芯片的凸块密度与速度高出数倍，同时大幅减少功耗。此外，系统整合芯片是前段制程整合解决方案，在封装之前连结两个或更多的裸晶;因此，系统整合芯片组能够利用该公司的InFO 或CoWoS 的后端先进封装技术来进一步整合其他芯片，打造一个强大的「3D×3D」系统级解决方案。 此外，台积电亦推出3DFabric，将快速成长的3DIC 系统整合解决方案统合起来，提供更好的灵活性，透过稳固的芯片互连打造出强大的系统。藉由不同的选项进行前段芯片堆叠与后段封装，3DFabric 协助客户将多个逻辑芯片连结在一起，甚至串联高频宽记忆体(HBM)或异构小芯片，例如类比、输入/输出，以及射频模组。3DFabric 能够结合后段3D 与前段3D 技术的解决方案，并能与电晶体微缩互补，持续提升系统效能与功能性，缩小尺寸外观，并且加快产品上市时程。 在介绍完2.5D 和3D 之后，近来还有Chiplets 也是半导体产业热门的先进封装技术之一;最后，就来简单说明Chiplets 的特性和优势。 除了2.5D 和3D 封装之外，Chiplets 也是备受关注的技术之一。由于电子终端产品朝向高整合趋势发展，对于高效能芯片需求持续增加，但随着摩尔定律逐渐趋缓，在持续提升产品性能过程中，如果为了整合新功能芯片模组而增大芯片面积，将会面临成本提高和低良率问题。因此，Chiplets 成为半导体产业因摩尔定律面临瓶颈所衍生的技术替代方案。 四、Chiplets就像拼图一样，把小芯片组成大芯片 Chiplets 的概念最早源于1970 年代诞生的多芯片模组，其原理大致而言，即是由多个同质、异构等较小的芯片组成大芯片，也就是从原来设计在同一个SoC 中的芯片，被分拆成许多不同的小芯片分开制造再加以封装或组装，故称此分拆之芯片为小芯片Chiplets。 由于先进制程成本急速上升，不同于SoC 设计方式，将大尺寸的多核心的设计，分散到较小的小芯片，更能满足现今的高效能运算处理器需求;而弹性的设计方式不仅提升灵活性，也能有更好的良率及节省成本优势，并减少芯片设计时程，加速芯片Time to market 时间。 使用Chiplets 有三大好处。因为先进制程成本非常高昂，特别是模拟电路、I/O 等愈来愈难以随着制程技术缩小，而Chiplets 是将电路分割成独立的小芯片，并各自强化功能、制程技术及尺寸，最后整合在一起，以克服制程难以微缩的挑战。此外，基于Chiplets 还可以使用现有的成熟芯片降低开发和验证成本。 目前已有许多半导体业者采用Chiplets 方式推出高效能产品。像是英特尔的Intel Stratix 10 GX 10M FPGA 便是采用Chiplets 设计，以达到更高的元件密度和容量。该产品是以现有的Intel Stratix 10 FPGA 架构及英特尔先进的嵌入式多芯片互连桥接(EMIB)技术为基础，运用了EMIB 技术融合两个高密度Intel Stratix 10 GX FPGA 核心逻辑芯片以及相应的I /O 单元。至于AMD 第二代EPYC 系列处理器也是如此。有别于第一代将Memory 与I/O 结合成14 纳米CPU 的Chiplet 方式，第二代是把I/O 与Memory 独立成一个芯片，并将7 纳米CPU 切成8 个Chiplets 进行组合。 过去的芯片效能都仰赖半导体制程的改进而提升，但随着元件尺寸越来越接近物理极限，芯片微缩难度越来越高，要保持小体积、高效能的芯片设计，半导体产业不仅持续发展先进制程，同时也朝芯片架构着手改进，让芯片从原先的单层，转向多层堆叠。

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  • 英特尔以最先进的半导体封装技术获得美国国防部订单

    英特尔凭借其最新的异构集成原型(SHIP)技术，获得了美国国防部的第二阶段东单。 SHIP计划使美国政府能够利用英特尔在亚利桑那州和俄勒冈州的最先进的半导体封装技术，并利用英特尔每年花费数百亿美元的研发和制造投资所带来的积累。 SHIP是由国防部副部长办公室负责研究和推进的工程，并由“受信任和有保证的微电子”计划资助。该计划的第二阶段将开发多芯片封装的原型，并加快接口标准，协议和异构系统安全性的发展。 SHIP原型将把专用的政府芯片与Intel的高级商用芯片产品集成在一起，包括现场可编程门阵列，专用集成电路和CPU。这种技术组合为美国政府的行业合作伙伴提供了新的途径，可以在利用英特尔在美国的制造能力的同时开发适用于现代化政府的关键任务系统。 为了确保美国国防工业基地能够继续为国家安全提供最先进的电子产品，国防部(DoD)必须与美国领先的半导体公司合作，”国防研究与工程部副部长办公室席的微电子学首席主管 Nicole Petta说。“国防部微电子路线图认识到与行业建立战略伙伴关系的重要性。该路线图还优先考虑并认识到，随着过程扩展速度的降低，异构组装技术对于国防部和我们国家都是至关重要的投资。SHIP直接为推进国防部路线图中概述的目标做出了贡献，国防部期待与这项技术的全球领导者英特尔合作。”Nicole Petta补充。 所谓异构封装，则允许将多个单独制造的集成电路die(芯片)组装到单个封装上，从而在降低功耗，尺寸和重量的同时提高性能。SHIP使美国政府可以使用英特尔包括嵌入式多芯片互连桥 (EMIB)，3D Foveros 和 Co-EMIB (将EMIB和Foveros结合使用)在内的的先进异构封装技术。 除此之外，Intel还与桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)建立了合作伙伴关系，以测试神经形态计算的放大潜力。 英特尔于2017年推出的名为Loihi的神经形态芯片旨在直接模仿人脑的行为，它已经学会了闻，触摸甚至帮助使用轮椅的儿童。英特尔目前处于神经形态研究的第五代产品。今年早些时候，英特尔将Loihi扩展到一个名为Pohoiki Springs的系统中，该庞然大物包含768个Loihi芯片，每个芯片有128个内核，约有131,000个内核模拟计算的“神经元”(全系统总计约1亿个数字神经元)。Pohoiki Springs是一个“试验气球”，即使是很大的气球，最初只是通过云提供给Intel Neuromorphic研究社区(INRC)的成员使用。 但是，英特尔最新的大规模神经形态系统部署将完全是另一回事。通过与桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)达成的三年协议，英特尔将提供基于Loihi的系统，为合作的后期阶段奠定基础。从我们对英特尔即将面世的神经形态体系结构和英特尔最大的神经形态系统的交付进行大规模研究的了解。虽然他们的第一个系统将达到大约5000万个计算神经元(大概包含384个Loihi芯片)，但后一个系统“在计算能力上可能会超过十亿个神经元”，约相当于7600多个Loihi芯片。” 英特尔在过去几年中迅速扩大了神经形态计算的规模，这标志着人们对这项新技术的信心–鉴于早期的结果表明该技术在Pohoiki Springs上的能源效率比美国最先进的CPU高出四个数量级，因此英特尔相信这种信心已经得到了充分的肯定。桑迪亚(Sandia)的目标是确定最适合应用神经形态计算的领域，以帮助解决美国一些最紧迫的问题，例如能源和国家安全。 “通过使用神经形态计算架构的高速，高效和自适应功能，桑迪亚国家实验室将探索对我们国家安全越来越重要的高需求且不断发展的工作负载的加速，”英特尔神经形态计算实验室 的主任Mike Davies说。“我们期待进行富有成效的合作，从而开发出下一代神经形态工具，算法和系统，这些神经形态工具，算法和系统可以扩展到十亿个神经元水平甚至更高。” 为了使英特尔的神经形态计算步入正轨，桑迪亚将评估各种尖峰神经网络工作负载的扩展范围，从物理建模到大规模深层网络，这些工作负载可很好地表明芯片适用于粒子相互作用仿真。 桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)是为国家核安全局(NNSA)服务的三个国家实验室之一，作为国家核武器储备的管理者，该实验室对粒子和流体模拟特别感兴趣，并且刚刚宣布了HPE的另一台大型超级计算机(由即将推出的Sapphire Rapids Xeons提供动力)。 Sandia国家实验室长期以来一直处于大规模计算的领先地位，它使用该国一些最先进的高性能计算机来提高国家安全性。随着对实时，动态数据处理的需求变得越来越迫切，我们正在探索全新的计算范式，例如神经形态架构。 桑迪亚技术人员主要成员Craig Vineyard：“我们的工作帮助桑迪亚国家实验室保持了在计算领域的领先地位，而英特尔神经形态研究小组的这项新努力将把这一遗产延续到未来。”

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  • 苹果放弃x86改用自研处理器的背后原因

    苹果在WWDC大会上正式宣布：Mac电脑将将从x86处理器换到自研的处理器。ARM阵营正式成为桌面电脑的选择之一，办公、游戏全都OK。发布会上库克宣布在年底会推出第一款搭载自研 ARM 芯片的 Mac，但仍旧会推出搭载 Intel CPU 的 Mac 新品。 苹果计划在两年内完成 App 生态的转换，但肯定不会在 2 年后就放弃 Intel CPU Mac 的软件支持，这个变化一定是渐进的，平缓的。 首普遍认为以下三点是弃用Intel CPU的主要原因： 14nm、10nm节点接连延期，直接影响水果的产品迭代 ; 层出不穷的安全性漏洞，让包括水果在内的业界疲于应付 ; TSMC 5nm已可以打造满足水果要求的ARM-based CPU。 2005年6月，Steve Jobs在WWDC上正式宣布，Mac系列即将采用Intel Core系列CPU，并结束与Motorola、IBM的合作。他谈到了他对PowerPC的失望，那时他认为PowerPC性能是不足的，开发路线是模糊的，功耗也是巨大的，所以更换了更有潜力的Intel。 但是从苹果宣布采用Intel的处理器的Mac之后，macOS就开始被不少PC使用者垂涎，从而出现了一大批未购买苹果机而使用苹果操作系统的机器，这种就被称为黑苹果(Hackintosh)。而黑苹果的初期探路者多是程序员、开发者、电脑黑客等，对苹果造成一定损失。 对芯片来说性能及功耗是永恒的话题，而苹果自研芯片的Mac电脑定位有所不同，与传统的CPU厂商不同，苹果在自研芯片上积累了很多技术，推出的自研芯片实际上整合了大量子单元，除了CPU、GPU之外还有NPU、音频、视频等等，更重要是将自家的软件整合在一起。 首先有利掌握硬件发布的节奏，第二估计是希望自己的生态进一步闭环。促进自家对Mac生态的掌控能力。毕竟苹果对Mac的把控没有iOS那么强，Macbook可以装win，其他电脑借助intel芯片黑苹果。软件分发主要途径并不是app store，削弱了苹果从硬件上持续盈利的能力。 Mac年出货只有1700万台。而且未来销量完全是不可预计的。比如今年一季度直接暴跌20%，掉到宏碁后面成为第5。换用ARM芯片对销量影响是正是负，完全取决于生态迁移速度，以及未来intel和 AMD的芯片性能增长速度。硬件成本是否降低完全是销量决定的。 其实Mac生态全部迁移到Arm架构的意义并不仅仅在于Mac本身。 Mac迁移到ARM架构也有助于推动Mac和iPad Pro的生态融合，很可能未来有一天，iPad能够支持转译过后的Mac应用，那么这个时候的iPad Pro也会成为毫无疑问的生产力工具。 苹果有了之前自身从Power PC向英特尔x86过度的经验，这次从微软X86转移到ARM的好处显而易见。 ARM芯片未来究竟是只存在于Mac的生态圈中，还是普遍应用于超极本上，和X86架构实现共存，亦或击败X86取而代之，目前无人能知。

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  • 第三次半导体产业正向中国转移，国际合作与国产化缺一不可

    1956年，IBM发明了第一块硬盘，其容量仅5M，重量却高达1吨。上世纪五十年代德州仪器(TI)发明了半导体。随后，第一个晶体管、第一个集成电路、第一个微处理器都来自美国。 美国作为半导体的发明国，至今为止，其在半导体产业中，依然有超过一半的话语权。 至今半导体已经发生了两次产业转移，但依然不能从根本上影响美国。正在发生的第三次产业转移，美国正努力地捍卫自己的主导地位。 上世纪70年代日本获得美国半导体的转让技术，开始进军半导体领域。半导体产业发生了第一次产业转移。70年代，日本日立、三菱、东芝、富士通、日本电器联合成立半导体产业联盟，奠定了日本半导体产业的基础。 当时日本半导体最高峰时，占美国80%的市场。日本当时能迅速发展，原因在于，一方面得到了美国的转让技术，一方面美国只把技术用于美军事领域。是日本把半导体带入百姓家，典型当属日本的收音机。 日本曾一度想收购美国的半导体领袖公司——仙瞳半导体。这引起了美国的注意，在80年开始对日本下绊脚石。最终美日鉴定了“广场协议”，日元被迫升值。并一边对其征收100%的进口关税，一边要求日本开放市场。且保证美国企业的市场份额不低于20%。 由于美国的干预，韩国、新加坡以及中国台湾填补了市场空缺，得以迅速发展。第二次半导体产业转移发生在80年代。台积电于1987年成立，如今成为了技术含量最高的代工厂。 第三次半导体产业转移发生在90年代末，半导体的封装测试环节，开始向中国大陆转移(当时主要是外资建厂)。 随着国家2014年“大基金”一期1387亿的半导体产业，以初见成效。中芯国际、上海微电子、紫光集团等企业已经成为中国半导体的砥柱中流。 2019年国家“大基金”二期2000亿，继续为半导体输液。值得注意的是，国家把集成电路纳入“十四五”计划，将投资1.4万亿美元用于研发芯片和支持无线网络、人工智能等高科技技术领域的全面发展。 ASML正把握第三次半导体产业转移的机会，加快布局中国市场。今年9月ASML全球副总裁沈波表示，ASML作为全球半导体行业的合作伙伴，将加快在中国市场的布局。 对于，这次ASML公司的举动，网友们却有另外一番说法。 一、看到中科院要把光刻机纳入科研清单加速国产化后，才作出的决定; 二、ASML是人为“挤牙膏”，高端不卖，低端看好时机出货。 ASML的EUV光刻机，一枝独秀。半导体产业第三次转移正在中国发生，必须要国际合作与国产化同时兼顾。

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  • 从处理器的主体结构角度，了解华为麒麟芯片

    华为麒麟芯片集处理器和基带、射频、AI于一身，统称为Soc(系统级处理器)。三星、高通、苹果、联发科等手机芯片也同样类型。Soc简称处理器，是基于ARM架构构建出芯片。 从处理器的主体结构了解，就会明白其中的内涵。 处理器主要包含：内核、指令集架构、微架构。 内核：内核就是CPU最核心的部分，简单理解就是管理和计算。比如资源分配、执行命令、多核资源协调。 指令集架构：ARM的指令集就是RISC。简单理解就是手机操作系统与CPU内核进行沟通的桥梁。内核完全不懂外界做什么，只能根据指令集执行操作。 微架构：微架构简单理解就是具体功能的实现形式。譬如处理器与基带、内存、存储怎样协同工作，包含内部电路、晶体管等复杂的设计。并在某指令集内，构建出架构。也就是说同指令集可能有不同设计方案的微架构。 这个设计公司设计ARM芯片时，就有两种方案。一是买处理器授权模式;二是买指令集授权模式。 第一种设计模式也不是拿来就可以用。要把每个模块都协调好，发挥特定功能是一件了不起的事情。反过来讲，ARM公司即使设计出了芯片架构，要其设计一颗基带芯片，也是很难做到的。 简单地讲，开发出CAD软件的公司，不一定能设计出飞机。 第二种设计模式，只购买指令集。自己设计微架构，也就是设计出一款符合指令集的处理器。 两种方案，第一种相对简单，第二种增加了微架构设计，难度较大。但是指令集的版本相同，微架构实现的功能相差也不大。性能上可能有些差异。 华为麒麟芯片选着的是第一种设计方案，后续发展应该会设计自主的微架构处理器。苹果A系列芯片，有自己独立的微架构处理器，高通两种设计方案都兼顾。 至于麒麟芯片是否自研，要看核心比例。如果ARM的技术方案占比20%，那么就是自研。 另外，这些芯片的制造都是台积电或三星代工。

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  • 基于GaN和SiC的功率半导体，未来将推动电子封装集成和应用

    在新世纪伊始，氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)已经达到了足够的成熟度，并获得了足够的吸引力，将其他潜在的替代品抛在脑后，引起全球工业制造商的足够重视。 在接下来的几年里，重点是研究与材料相关的缺陷，为新材料开发一个定制的设计、工艺和测试基础设施，并建立一个某种程度上可重复的无源(二极管)器件和几个有源器件(MOSFET、HEMT、MESFET、JFET或BJT)，这些器件开始进入演示阶段并能够证明宽带隙材料带来的无可争辩的优势。宽带隙材料可以使半导体的工作频率降低10倍，从而使电路的工作频率降低10倍。 对于这两种材料，仍有一些挑战有待解决： GaN非常适合低功率和中等功率，主要是消费类应用，似乎允许高度的单片集成一个或多个功率开关并与驱动电路共同封装。有可能在在最先进的8-12“混合信号晶圆制造厂制造功率转换IC。 然而，由于镓被认为是一种稀有、无毒的金属，在硅生产设施中作为受主可能会产生副作用，因此对许多制造工艺步骤(如干法蚀刻、清洗或高温工艺)的严格分离仍然是一项关键要求。 此外，GaN是以MO-CVD外延工艺在SiC等晶格不匹配的载流子上或更大的晶圆直径(通常甚至在硅上)上沉积，这会引起薄膜应力和晶体缺陷，这主要导致器件不稳定，偶尔会导致灾难性的故障。 GaN功率器件是典型的横向HEMT器件，它利用源极和漏极之间固有的二维电子气通道进行导通供电。 另一方面，地壳中含有丰富的硅元素，其中30%是由硅组成的。工业规模的单晶碳化硅锭的生长是一种成熟的、可利用的资源。最近，先驱者已经开始评估8英寸晶圆，有希望在未来五(5)年内，碳化硅制造将扩展到8英寸晶圆制造线。 SiC肖特基二极管和SiC MOSFET在市场上的广泛应用为降低高质量衬底、SiC外延和制造工艺的制造成本提供了所需的缩放效应。通过视觉和/或电应力测试消除晶体缺陷，这对较大尺寸芯片的产量有较大的影响。此外，还有一些挑战，归因于低沟道迁移率，这使得SiC fet在100-600V范围内无法与硅FET竞争。 市场领导者已经意识到垂直供应链对于制造GaN和SiC产品的重要性。需要有专业基础的制造能力，包括晶体生长、晶圆和抛光、外延、器件制造和封装专业知识，包括优化的模块和封装，考虑到快速瞬态和热性能或宽带隙器件(WBG)的局限性，考虑最低的成本，最高的产量和可靠性。 随着广泛和有竞争力的产品组合和全球供应链的建立，新的焦点正在转向产品定制，以实现改变游戏规则的应用程序。硅二极管、igbt和超结mosfet的替代品为WBG技术的市场做好了准备。 在根据选择性拓扑结构调整电气性能以继续提高功率效率、扩大驱动范围、减少重量、尺寸和组件数量，并在工业、汽车和消费领域实现新颖、突破性的最终应用，还有很多潜力。 实现循环快速设计的一个关键因素是精确的spice模型，包括热性能和校准封装寄生体，可用于几乎所有流行的模拟器平台，以及快速采样支持、应用说明、定制的SiC和GaN驱动IC以及全球支持基础设施。 接下来的十(10)年将见证另一次历史性的变革，基于GaN和SiC的功率半导体将推动电力电子封装集成和应用的根本性发明。 在这一过程中，硅器件将几乎从功率开关节点上消失。尽管如此，他们仍将继续在高度集成的功率集成电路和低电压环境中寻求生存。

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  • 预计到2021年底，台积电将有55台光刻机

    预计到明年年底，台积电正EUV光刻机的累计采购量将达到约55台。在今年8月举办的全球技术论坛期间，台积电曾透露，在目前全球在运行的极紫外光刻机中，台积电拥有约一半，芯片产能预计占全球的60%。 而根据光刻机制造商ASML年报，从2012年开始交付EUV光刻机开始，公司已经累计向客户交付了超过76台这种光刻机。据此推算，台积电目前拥有的EUV光刻机数量在35~38台左右。 ASML是目前全球唯一能制造EUV光刻机的厂商，对于制造7nm以下制程的芯片至关重要。台积电所需要的光刻机，也就全部来自于该公司。 消息人士透露，台积电现正加大光刻工艺的研发力度，预计到2021年年底，EUV光刻机的累计采购量将达到约55台。因此ASML到20221年累计交付的EUV光刻机数量可能会达到近百台。 相较之下，有消息称三星电子截至2021年采购EUV的数量累计不到25台。三星电子是台积电在全球范围内最大竞争对手，目前正加速在5nm芯片量产上追赶台积电的脚步，3nm芯片工艺也预定于2022年实现量产。 外界人为台积电大量采购EUV光刻机，主要目的在于快速增加的满足客户订单。 外媒的报道显示，台积电3nm工艺准备了4波产能，其中首波产能中的大部分，将留给他们的大客户苹果。苹果是台积电的大客户。从2016年iPhone 7系列所搭载的A10芯片开始，苹果的A系列芯片就全部交由台积电独家代工。 今年6~8月期间还不断有消息称，受美国对华为“禁令”影响，联发科芯片需求暴增，紧急找台积电代工。预计2020Q1季度联发科订单量会达到1.2万片晶圆。不过消息未得到有关方面证实。 高通也据传向台积电追加了订单。 不过利好消息没有为台积电股价带来太大涨幅，9月29日台积电收涨1.13%报79.77美元。 而另一边，中国最大、全球营收排名第五的芯片制造商中芯国际(SMIC)料将迎来生产经营的困难时期。 9月27日，《金融时报》《华尔街日报》《纽约时报》以及路透社等多家外媒援引美国商务部9月25日的一封，称美国政府已对中芯国际实施出口限制，中芯国际的某些设备供应商现在必须申请出口许可证。 这一消息被视为美国加大“制裁”中芯国际的信号。如果“制裁”落地，势必对中芯国际的生产经营造成极大冲击。 根据美国商务部的进出口管理条例，使用美国技术和装备生产的的产品将受到管控。中芯国际作为芯片制造商将很难以获得生产所需的原材料和设备，同时，公司的芯片出口亦将需要获得美商务部的许可。 中芯国际早在两年前就已经向荷兰ASML公司购买了用于生产7nm芯片的光刻机，但由于美国的多次干预无法到货。中芯国际在这批光刻机上，前后共花费了1.2亿美元和2年时间。 “信函副本”的消息一出，随即带来了股市的震荡。周一上午中芯国际H股以17.16元低开，较上一交易日暴跌7.6%，成交额7200万元。但随后股价逐渐震荡拉升，跌幅以已收窄至4%;A股则以4%的跌幅低开，并在早盘末尾扩大至6%。 芯片行业乃至整个科技产业如今尤为敏感，市场担心中芯国际将会成为下一个华为。 但其他中国大陆芯片制造商，也在努力突破光刻机瓶颈。

    半导体 台积电 asml 光刻机

  • MEMS封装中会遇到的问题有哪些？

    为了适应MEMS技术的发展，人们开发了许多新的MEMS封装技术和工艺，如阳极键合，硅熔融键合、共晶键合等，已基本建立起自己的封装体系。 现在人们通常将MEMS封装分为四个层次：即裸片级封装(Die Level)、器件级封装(Device Level)、硅圆片级封装(Wafer Lever Packaging)、单芯片封装(Single Chip Packaging)和系统级封装(System on Packaging)。 但随着MEMS技术研究的深入和迅猛发展，以及MEMS器件本身所具有的多样性和复杂性，使得MEMS封装仍然面临着许多新的问题需要解决，如在硅圆片切割时，如何对微结构进行保护，防止硅粉尘破坏芯片;在微结构的释放过程中，如何防止运动部件与衬底发生粘连等;在器件封装中应力的释放，以及封装及接口的标准化等问题，此外还有封装性能的可靠性及可靠性评价问题等。 下面从MEMS封装的层次以及封装标准和封装的可靠性方面来阐述MEMS封装中所面临的一些问题。 1、裸片级封装(Die level) 裸片级封装通常是指钝化、隔离、键合和划片等工艺，其目的是为裸片的后续加工和使用提供保护。从硅圆片上分离裸片的常用方法是采用高速旋转的晶刚石刀片进行切割，在切割的同时，必须用高净化水对硅圆片表面进行冲洗。这种为集成电路开发的裸片切割方法对保护裸片上的关键电路不受硅粉尘的污染是非常有效的。硅片表面的水膜对集成芯片有很好的保护作用。 然而，由于MEMS比IC有更复杂的结构，如有腔体、运动部件以及更复杂的三维结构等，用这种裸片切割方法分离这些MEMS芯片，却因为水、硅粉尘的原因而很容易损坏或阻塞芯片的灵巧结构。为了防止MEMS芯片受损，必须在设计芯片阶段就开始考虑对芯片结构的保护。 裸芯片腔体封装是一种常用的方法。封装时有一个硅片基板裸片和一个硅“盖帽”裸片，先将MEMS芯片贴到基板裸片上，再将“盖帽”裸片键合到基板裸片上，从而形成一个密封腔体来保护MEMS器件。 钝化保护器件的方法也常用，这层保护层的厚度约为2-3μm。用有机保护层对芯片进行保护是很有效的，但存在的问题是有机物随着时间容易老化，典型的涂层是硅胶，硅胶 容易变干和变硬，这在许多应用中限制了它的有效寿命。 此外，将裸片与环境隔离的方法还有粘接工艺和键合工艺。粘接工艺主要使用环氧树脂、RTV、硅橡胶等粘接剂，环氧树脂用作粘接具有使用更简单，在固化时不要求升温，对冲击、振动能提供了很好的保护，具有价格优势等特点。 粘接方式的缺点是没有抗拉强度，易老化，而且不能做到密封，这在要求有可靠的机械强度和密封性能或者要求器件不受过强运动冲击的应用中是远远不能满足实际要求的。解决这一问题的方法是用键合工艺对裸片进行封装，键合工艺包括阳极键合、焊料焊接、硅熔融键合、玻璃粉键合及共晶键合等。 2、器件级封装(Device level) 器件级封装通常由MEMS器件、电源、信号调理和补偿、以及与系统的机械和电的接口等几部分组成。器件级封装旨在提高和确保器件的性能、减小尺寸和降低价格。与电子器件相比，MEMS接口更复杂、涉及的面更广。缺乏标准和标准化产品一直阻碍着MEMS的商业化。 器件封装连接的方法很多，包括环氧树脂或其它粘接方法、热熔方法(如电阻焊、回流焊)、芯片的互连包括引线键合、载带自动焊、倒装芯片技术等。尽管对特定的工作环境没有确切的定义，但要求在整个工作环境中，封装结构在机械强度、抵抗水压或空气压力的能力以及引线连接强度等方面必须是可靠的。 3、圆片级封装(Wafer Level) 在应用MEMS技术制造传感器过程中，人们一直努力想通过器件设计和制造工艺本身来减小MEMS封装所面临的挑战。

    半导体 芯片 封装 mems技术

  • MEMS封装的功能

    封装必须提供元器件与外部系统的接口。其根本目的在于以最小的尺寸和重量、最低的价格和尽可能简单的结构服务于具有特定功能的一组元器件。 MEMS封装的功能包括了微电子封装的功能部分，即原有的电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护等外，还应增加一些特殊的功能和要求。 1)机械支撑：MEMS器件是一种易损器件，因此需要机械支撑来保护器件在运输、存储和工作时，避免热和机械冲击、振动、高的加速度、灰尘和其它物理损坏。另外对于某些特殊功能的器件需要有定位用的机械支撑点，如加速度传感器等。 2)环境隔离：环境隔离有两种功能，一种是仅仅用作机械隔离，即封装外壳仅仅起到保护MEMS器件不受到像跌落或者操作不当时受到机械损坏。另一种是气密和非气密保护，对可靠性要求十分严格的应用领域必须采用气密性保护封装，防止MEMS器件在环境中受到化学腐蚀和物理损坏。同时在制造和密封时要防止湿气可能被引进到封装腔内。对工作环境较好的应用领域可采用非气密封装。 3)提供与外界系统和媒质的接口：由于封装外壳是MEMS器件及系统与外界的主要接口，外壳必须能完成电源、电信号或射频信号与外界的电连接，同时大部分的MEMS芯片还要求提供与外界媒质的接口。 4)提供热的传输通道：对带有功率放大器、其它大信号电路和高集成度封装的MEMS器件，在封装设计时热的释放是一个应该认真对待的问题。封装外壳必须提供热量传递的通道。 由于MEMS的特殊性和复杂性，还由于MEMS种类繁多，封装的功能还要增加如下几点： 5)低应力。在MEMS器件中，用三维加工技术制造微米或纳米尺度的零件或部件，如悬臂梁、微镜、深槽、扇片等，精度高，但十分脆弱，因此MEMS封装应产生对器件最小的应力。 6)高真空度。这是MEMS器件的要求，以使可动部件具有活动性，并运动自如。因为在“真空”中，就可以大大减小甚至消除摩擦，既能减小能源消耗，又能达到长期、可靠地工作目标。 7)高气密性。一些MEMS器件，如陀螺仪，必须在稳定地气密性条件下方能可靠、长期地工作。严格地说，封装都是不气密的，所以只有用高气密性的封装来解决稳定的气密性问题。有的MEMS封装气密性要求达到1×10E-12Pa·m3/s。 8)高隔离度。MEMS的目标是把集成电路、微细加工元件和MEMS器件集成在一起形成微系统，完成信息的获取、传输、处理和执行等功能。MEMS常需要有高的隔离度，对MEMS射频开关更为重要。 9)特殊的封装环境与引出。某些MEMS器件的工作环境是液体、气体或透光的环境，MEMS封装必须构成稳定的环境，并能使液体、气体稳定流动，使光纤输入具有低损耗、高精度对位的特性等。

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  • 常用的MEMS封装形式

    MEMS封装形式与技术主要源于IC封装技术。 IC封装技术的发展历程和水平代表了整个封装技术(包括MEMS封装和光电子器件封装)的发展历程及水平。 目前在MEMS封装中比较常用的封装形式有无引线陶瓷芯片载体封装(LCCC-Leadless Ceramic Chip Carrier)、金属封装、金属陶瓷封装等，在IC封装中倍受青睐的球栅阵列封装(BGA-Ball Grid Array)、倒装芯片技术(FCT-Flip Chip Technology)、芯片尺寸封装(CSP-Chip Size Package)和多芯片模块封装(MCM-Multi-Chip Module)已经逐渐成为MEMS封装中的主流。 BGA封装的主要优点是它采用了面阵列端子封装、使它与QFP(四边扁平封装)相比，在相同端子情况下，增加了端子间距(1.00mm，1.27mm，1.50mm)，大大改善了组装性能，才使它得以发展和推广应用。 21世纪BGA将成为电路组件的主流基础结构。 从某种意义上讲，FCT是一种芯片级互连技术(其它互连技术还有引线键合、载带自动键合)，但是它由于具有高性能、高I/O数和低成本的特点，特别是其作为“裸芯片”的优势，已经广泛应用于各种MEMS封装中。 CSP的英文含义是封装尺寸与裸芯片相同或封装尺寸比裸芯片稍大。日本电子工业协会对CSP规定是芯片面积与封装尺寸面积之比大于80%。 CSP与BGA结构基本一样，只是锡球直径和球中心距缩小了、更薄了，这样在相同封装尺寸时可有更多的I/O数，使组装密度进一步提高，可以说CSP是缩小了的BGA。 在MCM封装中最常用的两种方法是高密度互连(High Density Interconnect简称HDI)和微芯片模块D型(Micro Chip Module D简称MCM-D)封装技术。 高密度互连(HDI)MEMS封装的特点是把芯片埋进衬底的空腔内，在芯片上部做出薄膜互连结构。 而微模块系统MCM-D封装是比较传统的封装形式，它的芯片位于衬底的顶部，芯片和衬底间的互连是通过引线键合实现。 HDI工艺对MEMS封装来说有很大的优越性。由于相对于引线键合来说使用了直接金属化，芯片互连仅产生很低的寄生电容和电感，工作频率可达1GHz以上。 HDI还可以扩展到三维封装，并且焊点可以分布在芯片表面任何位置以及MCM具有可修复的特性。

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  • 28nm 芯片产业链

    在芯片工艺中，5nm、10nm、14nm可能有点早了，但是28nm芯片值得我们关注。目前中芯国际，华虹半导体都能生产28nm芯片，现在最关键的是设备和材料端技术能不能跟上。 下面就是设备和材料中的15个细分行业的龙头公司： 第1个细分行业：硅片设备：这是芯片最基本的材料，晶盛机电是龙头，现在向切片、抛光、外延设备等拓展，还研发出了第三代碳化硅半导体设备。 第2个：热处理设备：北方华创是龙头，在半导体的硅刻蚀、薄膜沉积、清洗设备、第三代碳化硅半导体上优势明显。 第3个：光刻设备：包括光刻机和涂胶显影机，最先进的是上海微电子，明年就可以生产第一台中国的28nm国产光刻机，激动人心呀。另外就是茂莱光学，快上市了，在光学上做的很牛逼。在涂胶显影机领域，芯源微是行业龙头，已经销售 800余台机器，不要小看这800台呀。 第4个：刻蚀设备，这个当然是中微公司了，讲的很多，就不说了。 第5个：离子注入设备，就是将离子放到硅衬下面，也就是离子注入机，万业企业是龙头，它下面的凯世通，是顶级的投资公司投资的。 第6个：薄膜沉积设备：这个是北方华创，已经做到14nm的技术了。 第7个：抛光设备，就是把硅片的表面弄光滑，叫抛光机，这个龙头是华海清科，快上市了。 第8个：清洗设备：就是把芯片洗干净，盛美半导体是该领域的龙头，占80%市场份额，已经在美国纳斯达克指数上市了，很快也在国内上市。剩下的20%则由北方华创、芯源微和至纯科技三家瓜分。 第9个：检测设备：就是测试合格不?有探针卡测试、探针台测试和测试机，反正很多名堂，我真搞不清，龙头是赛腾股份，其实它是收购了日本的一个测试公司就成了老大。 第10个是硅片：这是最基本的材料，像泥土一样重要，说白了，就是沙子。龙头是沪硅产业，现在给中芯国际、台积电供应硅片，2022年12英寸大硅片产能能到60万片。其次是中环股份，体量较小。 第11个是：电子特种气体：就像血液和粮食一样，需要在芯片内循环，这就是特征气体。龙头老大是华特气体、南大光电。 第12个：光刻胶，光刻胶其实几台就够了，就是曝光技术，有人说比原子弹的技术还难，可以打破摩尔定律，反正我真不懂这个玩意。龙头是三家公司，北京科华、上海新阳、晶瑞股份，现在还不知道哪个是老大。 第13个：抛光材料，不是抛光设备。有抛光液、抛光垫，是配合抛光设备使用的，龙头是安集科技，已经干到7nm米技术了，连台积电都需要它的技术。 第14个：高纯湿电子化学品：这个名字真难记，其实就是芯片试剂，想想试验室的试剂，龙头是上海新阳，晶瑞股份。 第15个：靶材，好像是医药的名字，主要是在制造和封装中使用的，龙头企业是江丰电子，台积电已经用到它的7nm技术，5nm米技术也快要用到了。

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