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  • 半导体制程，由28nm向3nm的大跃进

    半导体制程发展到28nm节点的时候，就达到了芯片性能与成本的完美平衡。但是14nm、10nm、7nm、5nm，以及2022年就可以实现量产的3nm制程，不断刷新着业界对先进制程技术的认知。28nm之后的先进制程技术迭代速度超过了之前所有制程节点的发展速度，实现量产的厂家越来越少，但是对其产品的要求越来越多。 以智能手机为代表的便携式电子产品的快速迭代，对芯片的PPA提出了更高的要求，打破了性能与成本的平衡状态，为了得到更小尺寸，更高性能的芯片，成本已被一些产商放在了次要位置(前提是有巨量的芯片需求，从而可以摊薄单个芯片成本)。 1、28nm 在设计成本不断上升的情况下，只有少数客户能负担得起转向高级制程节点的费用。因此，就单位芯片成本而言，28nm优势明显，可以保持较长生命周期。一方面，相较于40nm及更落后制程，28nm工艺在频率调节、功耗控制、散热管理和尺寸压缩方面具有显著的优势。另一方面，由于20nm及更先进制程采用FinFET技术，维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大，每个逻辑闸的成本都要高于28nm制程。 虽然高端市场会被 7nm、10nm以及14nm/16nm工艺占据，但40nm、28nm等并不会退出。如28nm和16nm工艺现在仍然是台积电的营收主力，中芯国际则在持续提高28nm良率。 目前，业内的28nm制程主要在台积电，GF(格芯)，联电，三星和中芯国际这5家之间竞争。 台积电的28nm制程在2011年投入量产后，营收占比只用了一年时间就从2%爬升到了22%，迅速扩张的先进产能帮助台积电在每一个先进制程节点都能抢占客户资源、扩大先发优势，并使其产能结构明显优于竞争对手，用更高的产品附加值带来了更高的毛利率。 对于重点发展特殊工艺的联电来说，28nm是其重点业务版块，为此，该公司还放弃了14nm以下先进制程的研发工作。 作为中国大陆第一家制程工艺达到28nm，且同时提供28纳米PolySiON、28纳米HKMG工艺的晶圆代工企业，中芯国际在国内有多个工厂，而其28nm制程产品主要在位于北京的两座中芯北方工厂生产。 另外，近几年，SOI工艺快速崛起，这在很大程度上得益于格芯的大力推动。业内人士普遍认为，对于SOI工艺来说，28nm制程更具优势，可以撑很久，而且当工艺再往前演进时，SOI会越来越有优势。28nm算是一个分界点。到了这个节点，工艺可以很轻松的转换到SOI，而且目前有越来越多的EDA工具支持这种转变。 2、14nm 具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家，分别是：英特尔(INTC.US)、台积电、三星、格芯、联电、中芯国际(00981)和华虹(01347)。 目前来看，14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造。对于各厂商而言，该制程也是收入的主要来源，特别是英特尔，14nm是其目前的主要制程工艺，以该公司的体量而言，其带来的收入可想而知。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说，特别是中芯国际，14nm制程技术已经在今年实现量产。这样，在两三年后，随着新产能的成熟，14nm制程的市场格局值得期待。 自2015年正式推出14nm制程后，英特尔已经对其依赖了4年的时间，该制程也为这家半导体巨头带来了非常可观的收入。从Skylake(14nm)、Kaby Lake(14nm+)、Coffee Lake(14nm++)，到2018年推出的14nm+++，该公司一直在保持对14nm制程的更新。而英特尔原计划在2016年推出10nm，但经历了多次延迟，2019年才姗姗来迟，从这里也可以看出该公司对14nm制程的倚重程度。 台积电(TSM.US)于2015下半年量产16nm FinFET制程。与三星和英特尔相比，尽管它们的节点命名有所不同，三星和英特尔是14nm，台积电是16nm，但在实际制程工艺水平上处于同一世代。 目前，16nm制程依然是台积电营收的主力军，贡献率约为25%。 14nm是格芯最先进的主流制程工艺，位于美国纽约州马耳他，这里除了14nm，还有28nm的，最大产能为6万片晶圆/月，主要采用12英寸晶圆。主要用于代工高端处理器。目前来看，14nm产能占其总营收的比例较小。 联电方面，该公司位于台南的Fab 12A于2002年进入量产，目前已运用14nm制程为客户代工产品。然而，联电的14nm制程占比只有3%左右，并不是其主力产线。这与该公司的发展策略直接相关，联电重点发展特殊工艺。 3、12nm 中国大陆手机市场庞大，且中端和中低端占据着出货量的大头儿，这就给了中端手机处理器芯片绝佳的发展机会，相应的12nm制程技术的市场份额也就水涨船高了。 从目前的晶圆代工市场来看，具备12nm制程技术能力的厂商也不多，主要有台积电、格芯、三星电子和联电。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发。因此，目前来看，全球晶圆代工市场，12nm的主要玩家就是台积电、格芯和三星这三家，这一点，从近两年市场推出的各种芯片也可见一斑。 2018年8月，华为发布了中端芯片麒麟710，采用的就是12nm制程，用在了当时的中端机型、在海外被称为Mate 20 Lite上。 联发科则是12nm芯片的主力军，代表产品多是中端芯片，具体包括：Helio P22，采用台积电12nm FinFET工艺制造;Helio P60;Helio A 系列产品，该公司称其把高端产品功能下放到了用户基数庞大的大众市场。该系列的首款产品为Helio A22。 在中国大陆，紫光展锐最近几年在中端和中低端市场的拓展力度也很大，并逐步扩大着市场占有率，而在即将到来的5G市场，该公司推出了春藤510，采用了台积电12nm制程工艺。 除了手机处理器之外，AMD的显卡RX 590也采用了12nm制程代工生产，而这款产品的代工厂为格芯和三星两家。由于AMD与格芯的深厚关系，其很多芯片都是由格芯代工的，但随着格芯宣布退出10nm及更先进制程的研发和投入，使得AMD不得不将先进产品分给了三星和台积电代工，从而分散了格芯的订单。 4、10nm 到目前为止，有公开的10nm规划，且已经或即将量产该工艺节点芯片的厂商，只有台积电、三星和英特尔这三家。此外，中芯国际很可能也在进行着10nm、7nm制程的研发工作，但具体情况还未公开。 台积电早在2013年就开始了10nm工艺的研发。而按照早期规划，台积电的计划是 2016 年第四季度量产10nm工艺。而实际量产时间与其规划基本吻合，2017年初实现了量产，标志性应用就是苹果的A11处理器，这给台积电带来了巨大的收益。 不过，量产后，台积电10nm营收的比例基本持平，且相对份额不高，28nm和16nm一直是该公司收入的主要来源。 英特尔也早就开始了10nm的研发，原计划是在2016年量产，当时，EUV还不成熟，因此，英特尔选择了多重四图案曝光(SAQP)技术，但研发过程中遭遇困难，导致10nm量产时间一再推迟。而从当时的情况来看，采用SAQP技术造成良率较低可能是迟迟无法规模量产的主要原因。 在那之后，英特尔一直未对外公布10nm量产进度，2017年初，时任英特尔CEO科再奇在美国CES展会前，宣布首颗10nm处理器Cannon Lake就绪，将迎战台积电和三星。然而，没过多久，英特尔官方对外发布了继承当年主打的第七代核心处理器Kaby Lake的第八代Core处理器细节，表示仍将采用14nm制程生产，10nm量产时间又被延迟了。经过多年的周折和延迟，英特尔的10nm终于在2019年底实现量产。 2015年7月，三星电子旗下的制造部门Samsung Foundry的Kelvin Low 在网上发布了一段视频，确认三星已经将 10nm FinFET 工艺正式加入路线图。 2017年，几乎与台积电同步量产10nm制程后，三星将大部分的高通骁龙处理器订单收至麾下。不过，为了赶上台积电7nm制程量产的步伐，三星在10nm上花费的精力和时间也比较有限，2019年，三星的7nm制程收到了高通骁龙765的订单。而与台积电相似，将规划的重点放在了未来的5nm和3nm上，10nm也是昙花一现。 5、7nm 目前，能够量产7nm芯片的只有台积电和三星这两家。 台积电方面，7nm在2017年底就有试产，2018年实现小批量生产，大规模量产是在2019年，在2019年第二季开始量产N7+(EUV的)，与N7相比，N7+的逻辑密度比N7提高15%至20%，同时降低了功耗。 台积电7nm工艺量产后，2019年有100多个芯片陆续流片，包括CPU、GPU、AI、加密货币芯片、网络通信、5G、自动驾驶等芯片。客户包括苹果、华为海思、联发科、高通、英伟达、AMD、赛灵思、比特大陆等。苹果的A13处理器、海思的5G基站芯片，以及AMD的GPU、CPU和服务器芯片都集中在2019下半年出货，且都在争取台积电7nm产能，使其相关产线处于满负荷运转状态，交货时间从原本的2个月拉长到半年，客户一直在排队抢产能。 目前来看，台积电的7nm产能依然很抢手。据悉，今年下半年，台积电的7nm产能将增至每月14万片。这其中，AMD占据着不小的份额，由于该公司最近两年快速崛起，其在台积电的订单量也大增，据悉，今年，AMD的7nm订单将增加一倍，每月需要3万片晶圆的产能，占台积电7nm晶圆总产能的21%。此外，高通占台积电7nm产能的比例在18%左右，联发科将占14%。 与台积电相比，三星7nm的产能利用率则逊色了很多，在量产初期，是以10K左右的少量量产开始的，随着客户下单量增加，持续提升产能。 初期，除了三星自家之外，三星7nm EUV的客户只有IBM，双方曾对外表示将合作开发下一代高性能Power处理器。另外两个大客户是英伟达和高通。 今年2月，三星宣布，在韩国华城工业园新开一条专司EUV技术的晶圆代工产线V1，主要用于量产7nm。目前，V1已经投入7nm和6nm EUV移动芯片的生产工作，未来可代工到最高3nm水平。根据三星规划，到2020年底，V1产线的总投入将达60亿美元，7nm及更先进制程的总产能将是2019年的3倍。 6、6nm 6nm是7nm与5nm之间的过渡制程工艺。 台积电于2019年4月推出了6nm制程(N6)，设计方法与7nm工艺完全兼容，随着EUV技术的进一步应用，N6的逻辑密度将比N7提高18%。根据规划，台积电的6nm制程于2020年第一季度试产，并于年底前进入量产。 三星方面，该公司于2019 年初宣布第一个基于EUV技术的6nm客户开始流片。此外，三星原计划在2020年推出6nm LPE版本。三星6nm在7nm EUV基础上，运用其Smart Scaling技术，缩小芯片面积并降低了功耗。 7、5nm 目前，只有台积电实现了5nm制程的量产。因此，台积电的5nm继其7nm之后，又成为了业界的香饽饽，产能供不应求。 首先，苹果A14处理器和华为海思新款5G规格Kirin手机芯片是台积电5nm工艺的首批两大客户，此外，高通5G芯片X60及新一代骁龙875手机芯片，也将采用5nm。供应链人士称，今年，苹果包下了台积电三分之二的5nm产能。 此外，业界大红大紫的AMD也在争取台积电的5nm订单，估计明年会出货。至于联发科、英伟达、赛灵思、比特大陆等重要客户，也都在后边排队等候台积电的5nm产能。在这种情况下，台积电计划将5nm月产能由原本的5万片提升至8万片。 三星也在加码研发5nm工艺，三星此前透露的信息显示，5nm LPE(5nm Low Power Early)工艺原计划今年上半年投入量产，但从目前的情况来看，量产要等到2021年了。主要客户是高通。 8、3nm 台积电的3nm预计于2022年实现量产，到时候，首批大客户很可能还是苹果。另外，有消息称英特尔最新的GPU也可能会交由台积电的3nm产线生产。 而三星有希望超越台积电的制程可能是3nm，因为三星是第一家官宣使用全新GAA晶体管的，在3nm节点将会用GAA环绕栅极晶体管取代FinFET晶体管，而台积电依然会使用FinFET技术。三星希望2021年量产3nm工艺，而今年上半年完成3nm工艺开发。

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  • AMD收购Xilinx会产生什么影响？

    六年前，英特尔(INTC.US)收购Altera。收购之后，英特尔利用Altera技术捍卫了其在数据中心的优势。FPGA市场已经改变了方向，Altera文化被英特尔吸收，赛灵思与Altera长达数十年的争执冷却。 两年前，我们推测赛灵思也将自己定位于被收购。因为新的管理团队加入公司后，不再强调“FPGA”品牌，并宣布该公司为“数据中心优先”，这似乎是一种估值策略——试图使该公司与快速增长的，价值超过千亿美元的数据中心硬件市场相联系，而不是价值数十亿美元的FPGA市场及其温和增长。 但是历史似乎证明了我们错了。从传言中的一些失败的收购讨论来看，新的Xilinx管理团队实际上似乎是在进行反收购，并且该公司似乎正在制定一套连贯的“单独行动”战略，以利用它们技术来攻击和颠覆数据中心和5G市场。 现在，有多个消息来源报导说AMD(AMD.US)正在与Xilinx进行谈判，价格在300亿美元左右。如果发生这种情况(并且绝对不能保证)，那么对于Xilinx，争夺数据中心和5G市场以及FPGA和可编程逻辑技术的未来意味着什么? 首先，许多金融界人士认为收购不太可能。因为收购Xilinx所要付出的代价对于AMD来说是一个巨大的负担，目前尚不清楚该公司为完成这笔交易必须进行哪些财务操作。而且，正如我们所怀疑的那样，如果Xilinx管理层在反兼并方面有点过头，那只会使交易变得更加困难。 尽管从短期看，交易可能对Xilinx股东有利或不利，但我们认为这对客户或该技术的未来没有太大的上涨空间。考虑到Xilinx在未来几年最大的市场机会——数据中心加速、5G和网络。即使在AMD的领导之下，似乎并没有给Xilinx提供任何明显的新优势。 从另一角度来看，请考虑并比较AMD收购Xilinx可能获得的收益与Altera成为Intel一部分而获得的战略。首先，Altera获得了访问英特尔半导体工厂的权限(除了现有的TSMC访问权限之外)，并且很有可能在推动其满足他们的需求方面发出强烈的声音。赛灵思和AMD一样已经在使用台积电，因此在晶圆厂的生产方面他们没有一线希望。Altera还获得并广泛使用了英特尔的封装技术，特别是EMIB技术。这对于以前的Altera来说是关键，可以通过在封装中混合和匹配小芯片(通过EMIB连接)来快速开发和部署FPGA的各种面向市场的版本。 再次， 在市场准入方面：通过成为Intel的一部分，Altera仅通过成为Intel系统的一部分即可获得进入无数插槽的能力，特别是在数据中心和服务器应用程序中。如果英特尔向他们的OEM推出可以使用FPGA进行计算加速，网络加速，存储加速或连接的设计，那么他们就可以拥有自己的FPGA。而且，由于英特尔在数据中心的高度垄断，Altera几乎没有竞争对手。尽管Xilinx能从AMD处理器产品中获得一些类似的效果，但由于AMD的市场份额较小，因此优势要小得多。 加入Intel还使Altera拥有Intel巨大的软件开发资源的优势，这些资源已应用于Intel的oneAPI统一跨体系结构编程模型计划。这有望使软件开发人员能够轻松编写利用异构计算架构(特别是那些包含加速器(如FPGA))的代码。似乎Xilinx不会成为AMD的一部分而获得任何类似软件开发资源的访问权，而且Xilinx内部已经拥有行业领先的软件和工具开发小组。 这些比较都没有显示出Xilinx / AMD的合并会对Xilinx不利，但它们显然给人的印象是Xilinx无法像Altera那样，通过被收购而获得的相同优势。而且，收购永远不会对团队，技术和进度产生重大影响。不可避免的是，项目被推迟，关键员工离职，企业文化冲突并需要时间来合并，而且整个中断期间在战略上是昂贵的。当然，对英特尔/ Altera的收购也表明了这一点。因此，如果我们权衡收购的潜在收益与不可避免的成本，那么尚不清楚Xilinx是否会出现在账本的正面。 通常，由于两家公司的渠道发生冲突并制定出与客户打交道和支持客户的规范，因此在合并过程中会对销售，市场营销和支持方面产生重大影响。FPGA业务非常需要大量支持，在FPGA公司中，最有价值的人力资源可能是现场应用工程师(FAE)。通过收购来保留，维护和管理此类资产始终是极具挑战性的，如果不这样做，可能会对Xilinx客户产生严重影响。 但是，这并不意味着此次收购对AMD不利。AMD将获得Xilinx在5G，网络，汽车和通信领域的强大地位和技术领导地位。在那些可以与Xilinx一起引入AMD芯片的市场中，存在着许多潜在的协同效应。 在拥有自己的FPGA技术来承担AI工作负载加速等机遇方面，AMD还将至少与英特尔平起平坐。AMD首席执行官Lisa Su在将公司从困难的财务挑战恢复到当前对抗英特尔的成功方面表现出了相当的精明。很难想象AMD无法充分利用潜在合并的优势。 随着交易的发展，我们将继续关注。由于两家公司今天所做的工作之间没有太多重叠，因此合并的AMD / Xilinx看起来很像两家现有公司的简单总和。 最重要的是，赛灵思在其服务的许多市场以及其技术组合中已经处于强大的领导地位。他们可能有更多的损失而不是获得。 我们认为AMD将会是一家更大的公司，但由于收购的规模，其财务状况可能处于风险之中。赛灵思肯定会失去很多身份，甚至可能失去一些服务于现有市场和客户的能力。

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  • 柔性MEMS传感器诞生目的

    MEMS(Microelectromechanical Systems)微机电系统，将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术，它的操作范围在微米范围内，能够把力转化成电信号。MEMS器件应用在手机，健身手环、打印机、汽车、无人机以及VR/AR头戴式设备等日常电子产品中，MEMS在我们的生产生活可谓无处不在。 一般MEMS的生产方式是在基质上堆积物质层，然后使用平板印刷和蚀刻的方法来让它形成各种需要的结构，使用的材料主要是硅，采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。这样制造出来的MEMS就是我们常见的刚性MEMS，一般与对应的IC封装在一起，但你知道什么是柔性MEMS吗? 一、柔性MEMS诞生的目的 力的交互，和电的交互或声的交互不一样，它需要有一个作用表面。为了把表面的信息准确地传达到传感器里面，传感器本身一定要是柔性的，才能检测用户触摸操作时所产生的微小形变。 “纽迪瑞是真正全球首家将柔性MEMS概念商业化的公司，”纽迪瑞公司创始人兼CEO 李灏博士介绍到，“其实我们也是做了好多年之后才发现，原来这就是柔性MEMS。” 人和机器进行交流，首先机器要理解人的意愿。从按键到触摸屏，是人对机器输入更简单流畅的演进过程，李灏认为，这个交互过程要用传感器真正地把人的意图翻译进去，一定要用到压力这个维度，柔性MEMS技术就是为了解决目前交互面临的两大问题： 传感器必须是柔性的。虽然现在很多交互的作用表面已经是柔性的，但传感器本身为了配合任何种类的作用面，也必须让表面是柔性的; 即贴即用。可穿戴设备最大的成本是组装成本，力的交互和传导与结构强相关，需要把传感器做得像创可贴一样，撕掉背胶贴上就可以使用，降低组装难度，提高良率。 二、完备了TWS耳机的交互语言 据悉，纽迪瑞的产品主要应用在三大方向，分别是手机(Mobile)，可穿戴(Wearable)，以及可测量(Measurable)。 近些年来的标志性客户及产品有：2015年配合中兴发布第一款3D Touch手机 Axon Mini;2017年配合谷歌发布第一款Edge Sense边缘触控手机Pixel 2;2019年配合vivo发布第一款无按键手机NEX 3;2020年配合华为发布第一款国内/安卓系统压感TWS耳机FreeBuds Pro。 拿可穿戴产品来说，使用时都是紧贴人体的，但由于人体都是导电的，所以交互往往非常困难的。例如耳朵导电，手指也一样导电，手指去触碰TWS耳机，和耳朵接触的信号是会互相混淆的，所以压力是解决交互问题的关键。 但是此前压力交互技术一直不理想，比如戴着TWS耳机想要调音量，就一定要把手机拿出来调;交互也只有一种交互语言——敲两下，因为敲一下会很多误触，敲三下对于用户的要求太高，所以只能实现听歌、接电话等简单的操作。直到AirPods Pro采用压感技术加入了捏一下、捏两下、长捏和短捏等，才基本完备了交互语言。 华为最新的FreeBuds Pro则实现了在耳机上压力加电容滑动调节音量。“我们把这叫传感器融合，把电容交互和压感交互全部放到了一个非常小的传感器里面，“李灏说到，”捏一下就可以听歌、降噪，上下滑动就可以调节音量，也实现了完备的交互语言和更好的用户体验。“ 三、在手机中重新崛起 纽迪瑞公司市场销售副总裁任璐佳表示，柔性MEMS并不单单是一种材料，还要告诉客户怎么做才能商业化。“从材料、算法、模组到一体化的实现和量产工具，都是纽迪瑞自己开发的。目前累积出货量已经超过5000万，品牌渗透率方面11家中有9家已经量产，在很多手机上已经实现了传感器阵列。“ 2015年，苹果iPhone 6S曾经最早将压力传感3D TOUCH功能用在了手机屏幕下，但随后几代产品却默默地取消了这一功能，李灏认为这主要是基于向下兼容和成本的考量。现在手机越来越薄、无孔化和全面屏的同时，厂商还在不断追求游戏体验，但是现在手机既有的一些交互方式已经不能满足了。比如游戏按键，屏幕方向变化的话会误触，所以一些手机厂商会在屏下加压力传感器;5G需要更多的天线，留给实体按键的位置越来越少了，压力触控交互或许可以重新在智能手机上崛起，成为一个大家都需要的功能。 在笔记本行业中，苹果MacBook的触控板没有实体按键，但按下去会有马达反馈。相比苹果笔记本的交互设计，微软系的笔记本交互曾经做得比较差——触控板小，还有两个实体按键。虽然没有微软的支持，但现在联想和华为已经开始用压力去替代实体的左右键。“纽迪瑞可以做到线性输出、满足多维度输入需求(轻按、重按、短按、长按)。“任璐佳说到，”现在windows的笔记本上出现的方案还不具备这些功能。“ 可测量产品除了触控板，还有很多应用场景，比如苹果、微软、华为、三星等头部企业都推出的压力笔，在数字绘画的应用上需要4096、8192这样的压力分级，据悉纽迪瑞已经实现了这项技术的落地。 四、用标准化提升性价比，满足不同用户 消费类市场是最有挑战性的市场，因为光做得好不够，还要让别人用得起，不能期待苹果用的东西别人都用得起。所以纽迪瑞这类供应商，一定要用标准化去把模组的性价比做高，任璐佳表示，“性价比分为成本和性能，成本目前我们已经做到了接近于实体按键，而性能主要看输出和输入。输入方面纽迪瑞已经实现压力数据、算法实现和大规模量产的一致性。“ 在TWS耳机领域，纽迪瑞的客户大致分成三类：一是手机的品牌做耳机，二是传统的音频品牌，三是高仿，这些耳机有不同的价位区间。目前TWS耳机的主芯片趋势是高度集成，任璐佳认为压感功能一定会在有“主动降噪 “级别的TWS耳机中成为标配，这类产品的价格基本上是399元到1299元。目前纽迪瑞有Micro LoadCell、贴合式电容+压感、PCB Sensor+弹片三种专用于TWS交互的压感触控解决方案，主要就是在性价比上满足不同用户。 与纽迪瑞的方案不同，目前市面上有一些采用电容做压力触控的方案，但这类的技术有一些硬伤。电容压力感应的原理是基于两层面板，上面一层面板被压的时候产生形变，这时候它到底下这一层的距离就改变了，通过改变的数值可以计算出受力大小。“这个变量是基于底层面板不动的假设下，但在实际应用中，底层面板一定是会动的。” 李灏解释到，“曾经一家抽油烟机厂商做了电容触控的压力操控板，位置在金属面板的后面，在实验室里面测得很好，但货送到用户家用螺丝一拧，电容之间的距离就发生变化了，整个都不好用了。由此可见在要求抗跌落能力比较强，或者抗安装比较强的，电容方案非常受限制。” 五、未来愿景 而与其他同类压感传感器厂商相比，纽迪瑞优势首先体现在份额上面。据李灏介绍，在除苹果之外的方案中，纽迪瑞占所有剩余方案的98%。“这也是即贴即用方案经过市场检验之后的结果，纽迪瑞解决最大的问题就是易组装。“ 展望未来，纽迪瑞希望在现有产品方案上持续迭代升级，逐步开发新产品线，以不断丰富应用领域和场景，实现更低成本、更高性能以及功能电路的整合。 未来有望籍由消费电子的人机交互，再把压力交互引入到所谓物机应用中，实现多功能复合传感器，例如温度、体征传感以及在汽车和轨道上的应用。 以后的万物互联不仅包括声光电，压力一定也是互联的一部分。比如机器人拿东西，机器对于物体的感知是一定需要有压力反馈的，虽然现在还处在非常早期，但这是未来的大趋势。

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  • MEMS代工工厂的四个类型

    MEMS加工的MEMS产业早在发展初期，就呈现波浪式的发展状态。早期一些半导体公司就把MEMS加入到其能生产的器件范围，同样的一些晶圆厂也逐渐成为MEMS器件加工公司。 但是每家MEMS代工公司都有自己特有的优势，不同的MEMS代工，不同的起跑线。总的来说，都是为了吸引符合各自特点的客户而采取不同的策略。 MEMS代工工厂大致可分为四个类型： 1.向硅晶圆代工厂提供MEMS代工服务 2.OEM供应商的MEMS代工厂 3. IDM的MEMS代工厂 4.纯MEMS代工厂。 从1和2代工类型来看，MEMS代工选择IDM或者OEM是各有利弊的。IDM的发展已经有二三十年了，但是客户关心的知识产权安全问题一直没能得到很好的解决。 所以，对于晶圆代工来说，他们则是把重点放在工艺和客户上。纯MEMS代工公司是可以同时处理多种工艺和多个客户的，是最具变通的模式。 不同类型MEMS代工，在技术上也是各有差异。 大多情况，MEMS芯片和ASIC芯片分别制造，然后通过系统级封装或键合工艺集成在一起。对于设计者来说，封装集成的灵活性更大。 而一些MEMS代工提供MEMS-CMOS工艺，可将两个芯片集成为单芯片，它的好处是：降低功耗、高速和低寄生效应。需要权衡的是制造复杂性的增加和热预算的减少。 为了适应市场的快速发展，MEMS代工公司还能提供多种堆叠技术，比如3DTSV、2.5D中介层等。 随着电子市场的火爆，MEMS代工的需求也日益提升，也促使MEMS代工的产品在体积上、成本上都变得越来越小。

    半导体 mems 芯片

  • 向计算机市场拓展的英伟达，精简合并Quadro专业卡产品线

    上周发布的英伟达 RTX A6000 系列工作站显卡， RTX A6000 高端显卡本身，则是基于全新的 GA102 GPU 核心。与几年前的 Tesla 计算卡品牌一样，英伟达已证实 Quadro 这个专业图形卡品牌已被其精简，也是因为图形和计算之间的界限已有太多重叠。 展望未来，该系列显卡将沿用 Nvidia RTX A6000 和 Nvidia A40 之类的命名规则。 然而对于许多人来说，明明专业卡市场不会消失、且营收也相当丰厚，该公司为何又选择在这个时候淡化 Quadro 品牌呢? 此前外媒猜测，这可能与英伟达专业图形卡与计算卡产品线之间的重叠度越来越高有关。现在的事实证明，这样的直觉是相当敏锐的。 毕竟随着英伟达继续向计算市场拓展，其专业图形卡(ProViz)和计算产品在功能和定价方面的差异也越来越小。 为避免让客户对不同产品线产生潜在的混淆，英伟达在子品牌上的合并与精简也是情有可原。 比如当你需要组件一台主动散热的台式机来运行神经网络的时候，就可直接参考 ProViz 产品线，而无需像以前那样在 Quadro 专业卡那边纠结。 同样的情况，在基于 Tesla V100 加速卡的实例中也有提及，即便其配置并不属于 Quadro 的一部分。 最终，ProViz 将与计算市场迅速融为一体，即便两者在特定需求上各有侧重，但至少底层硬件仍是相通的。 在将这两组合并成一条单一的产品线后，英伟达仍可满足专业商业客户不尽相同的图形处理和计算需求。

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  • 苹果的芯片自信

    “当我们竞争对手还在正向追赶我们去年的芯片水平时，我们仍然领先几代。”苹果在今天北京时间凌晨1点开始的发布会上说的这句话。“去年发布的A13仿生依然是智能手机中最快的芯片，不过这即将改变，我们世界级芯片团队研发了一款全新的芯片——A14仿生，史上最快的智能手机芯片。” 这句话的意思很明显，打败我的只有我自己。 毕竟苹果是台积电最大客户，且不存在被禁止供货一说，稳坐智能手机芯片第一的宝座，大腿抖到宇宙尽头都没有人打扰。本次发布会，苹果也带来了不少硬件上的升级，我们首先从A14仿生芯片说起。 1、A14仿生——苹果的大腿 显然，苹果所有骄傲的源头都来自这款A14仿生芯片，9月份的发布会秀了一波，今天的发布会再次秀一把，防止国内消费者过了国庆假期而忘却他的优秀。 苹果称，A14仿生芯片标志着iPhone历史上的另一个里程碑。 据介绍，A14仿生芯片是全球第一款采用5nm制程技术的智能手机芯片，集成了118亿个晶体管，比A13数量增加了近40%。 A14采用的6核CPU设计，速度提升达50%。采用苹果最新的4核GPU设计，提升了图像质量和整体性能，使得其能够在大型游戏和机器学习方面表现更加优异，与竞争对手相比，也是在智能手机中最快的图形处理器，图像处理速度提高了50%。 苹果在设计时做了结构改动以推进机器学习处理能力的极限，提升了神经网络引擎的性能。由8核变成了 16核，这一改动使得最关键的机器学习模型处理速度提升最高可达80%。新一代神经引擎网络每秒钟能够处理11万亿次操作。此外，苹果提升了CPU里专属的机器学习加速器的性能，比前一代快70%。 以上介绍是来自苹果发布会，与前一次介绍并无太大差别，只是CPU和GPU性能提升的幅度从40%和30%变成了两个50%，难道一个月的时间就让A14芯片更威猛了?笔者阿猜测应该是对比的基准发生变化，上次是iPad前后代对比，此次可能是iPhone的前后代对比。 这块芯片毫无疑问是iPhone 12的心脏，支撑起了iPhone 12从mini版到Pro Max的所有功能。 在整个iPhone 12的硬件升级上，除了A14芯片还有别的花样。 比如外壳，iPhone 12采用了全新的外屏玻璃，并不是普通的大猩猩玻璃。而是一种联合开发的超瓷晶盖板玻璃，官方介绍抗跌落能力提升了4倍。 比如无线充电，具有MagSafe功能，用于使用磁吸增强无线充电。 比如影像模组，iPhone 12 Pro配备了新的七元素镜头广角相机，具有/ 1.6的光圈，可将照片和视频的弱光性能提高27%;具有120度超广角镜头以及52mm焦距长焦相机，使光学变焦范围达到4倍。在iPhone 12 Pro Max上，传感器尺寸较 iPhone 12 Pro增大了 47%，单位像素面积为1.7μm，暗光拍摄性能提升了 87%。长焦焦距达到了 65mm，三摄能提供最高 5 倍的光学变焦。 比如激光雷达，实现更精准的空间感知和物体定位能力，苹果称在低光环境下的自动对焦效率提升了6倍 比如5G，理想状况下，5G 网络下可实现 4Gbps 的峰值下行速率，亦可在非必要情况下切换至 4G LTE 网络，优化续航。 比如屏幕，iPhone 12搭载6.1英寸Super Retina XDR屏幕，OLED屏幕材质，2532×1170分辨率，峰值亮度1200nits，支持HDR10。 价格方面：iPhone 12 mini 699 美元(5499 元)起，起步容量 64G;iPhone 12 799 美元(6299 元)起，起步容量 64G;Pro 999 美元(8499 元)起步，起步容量为 128G;Pro Max 1099 美元(9299 元)起步，起步容量为 128G。 2、S5芯片——苹果一带而过 S5芯片并不新，今年9月份的发布会苹果就已经掏出了S6，据当时介绍，S6芯片采用了第六代封装模块，内含高性能双核处理器，该处理器基于iPhone 11的A13仿生打造，针对Apple Watch进行了优化，与前代相比，S6的速度快了20%。 而这多出的20%速度，就是和S5比的。所以可以理解苹果没有在S5芯片上留下哪怕一句完整的话，总不至于说：“比上个月的S6慢20%吧”?不过据此前的资料介绍，搭载S5Apple Watch SE，速度最高可达Apple Watch Series 3的两倍。 这一次，苹果将S5用在了HomePod Mini上，带mini一词，大伙就知道这是一款平价产品，底部有一个驱动器、两个被动式喇叭和一个“声波波导”。与以往的 HomePod 一样，它可以提供高音质服务，内置智能助手，支持智能家庭管理以及一系列安全和隐私功能。 其他方面，HomePodmini的售价是99美元，约合668元人民币。 3、HomePod Mini 最后我们抛开整个发布会的产品，再次回到本文的标题中。苹果的芯片自信到底来自哪里，据一众知乎网友的回答，几乎都涉及到一个词叫“钞能力”。 此话不假，iPhone利润率是智能手机届出了名的高，赚得多，就可以在研发投入上撒大把的资金，从而达到良性循环，这一点和半导体界大佬们对如何提高中国芯片能力的观点是一样。 苹果以“魔鬼”与“天使”的双重身份与供应链厂商合作，前一秒小甜甜后一秒牛夫人，一次次证明了得芯片者得天下这个理论。 曾经，乔布斯在2007年推出iPhone时，用了一句经典名言：“真正认真对待软件的人，应该自己制造硬件。”

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  • 芯片封装技术成半导体行业必争之宝

    芯片不断向微型化发展，工艺制成向着更小的5nm，3nm推进，摩尔定律也屡屡被传走到尽头，而芯片封装技术被普遍认为会成为下一阶段半导体技术的重要发展方向。 厦门大学特聘教授、云天半导体创始人于大全博士就曾指出，随着摩尔定律发展趋缓，通过先进封装技术来满足系统微型化、多功能化成为了集成电路产业发展的新引擎。 封装技术是伴随集成电路发明应运而生的，主要功能是完成电源分配、信号分配、散热和物理保护。而随着芯片技术的发展，封装正在不断革新，供应链迎来大考。 一、群雄竞逐先进封装 先进封装技术能够相对轻松地实现芯片的高密度集成、体积的微型化和更低的成本等需求，符合高端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演进的趋势。 尤其是CoWoS(Chip On Wafer On Substrate)、FOWLP(扇出晶圆级封装)以及WoW等 高密度先进封装(HDAP) ，它们在提升芯片性能方面展现出的巨大优势，成功吸引了各大主流芯片封测、代工以及设计厂商的关注，开始在该领域持续投资布局。 例如CoWoS，这是台积电推出的2.5D封装技术，被称为晶圆级封装。CoWoS针对高端市场，连线数量和封装尺寸都比较大。 自2012年开始量产CoWoS以来，台积电就通过这种芯片间共享基板的封装形式，把多颗芯片封装到一起，而平面上的裸片通过Silicon Interposer互联，这样达到了封装体积小，传输速度高，功耗低，引脚少的效果。 此外，FOWLP，这是一项被预言将成为下一代紧凑型、高性能电子设备基础的技术。根据Yole数据，FOWLP全球总产值有望在2022年超过23亿美金，2019-2022年间CAGR(复合年均增长率)接近20%。 据悉，第一代扇出型封装是采用英飞凌(Infineon)的嵌入式晶圆级球闸阵列(eWLB)技术，此为2009年由飞思卡尔(Freescale，现为恩智浦)所推出。但是，集成扇出型封装(InFO)在此之前就只有台积电能够生产。 台积电的InFO技术是最引人注目的高密度扇出的例子，三星电子(Samsung Electronics)系统LSI事业部认为正是此技术，导致台积电抢下苹果(Apple)A10处理器代工订单。为此三星电机(Semco)跨足半导体封装市场，与三星电子合作研发FOWLP技术，以期在新一轮客户订单争夺赛中，全面迎战台积电。 Techsearch International指出，这些HDAP技术推动了行业对设备与封装协同设计以及新流程的需求。目前代工厂开始将一部分限制产能用于做先进封测，传统的封测厂商也在逐渐向先进封测提升。 虽然目前为止，代工厂与封测厂商还没有完全交叉的业务，在各自的领域独立为战。但未来双方一定会越来越多地向中间重合领域进军，先进封装将成为兵家必争之地。 二、HDAP，想说爱你不容易 然而，想要实现类似的HDAP仍然存在一些挑战。 资料显示，首先，HDAP具有异构性。即使上游EDA厂商已经修改了传统工具来处理多种新技术，这些新技术也需要物理验证，例如设计规则检查(DRC)、版图和线路图对照检查(LVS)等。在HDAP中，必须通过一个中介层或某种类型的互连技术做连接，在这种情况下，它会影响系统的互连特性，同时这些特性之间还会相互影响，同时影响可制造性特征的设计。 其次，新的HDAP技术要求设计团队共同努力来优化整个系统，而不仅仅是单个元件。例如芯片和封装/中介层未对齐、元器件和基地之间的连接错误等问题带来的工程成本增加;制造数据的质量或误差导致的制造延迟;以及信号和电源完整性性能不佳、2.5D装配的热稳定性不合格等问题带来的功能故障等问题。 再者，HDAP也让设计复杂度显著提高，需要描述从芯片到基板、从中介层到基板、基板到电路板、基板到测试板的所有互连。这在传统的封装行业来看非常难以控制，目前有许多要靠手工集成，夹杂一些零碎的检查。 HDAP作为一个全新的方向，也开始给半导体的设计流程带来影响。这些新技术能够对整体设计做分区，就像一种具有芯片外部特征的互连，这与芯片的内部特征非常相似。先进封装使厂商有了集成不同技术(工艺)的能力，但同时也为传统的设计工具带来了相关挑战。 在此基础上，传统的封装设计已经无法满足市场日益变化的需求，如何高效的完成设计并得到验证，这将给EDA工具带来全新的挑战。市场迫切需要更为高效的全新流程、方法和设计工具。 三、Mentor的利器 Mentor是一家极为关注先进封装技术的EDA厂商， Mentor 亚太区技术总监Lincoln Lee提到，作为一家EDA厂商，其产品本身就贯穿设计和封装的各个方面。 早在10多年前(2007年)，Mentor就看见了封装市场的潜在机遇，并开始为领先客户设计应对方案。他强调，半导体行业发展很快，先进封装正在逐渐成为主力，如果不能很快适应客户的要求，就将被抛在身后。发力先进封装领域，对于Mentor与其客户来说是双赢。 2013年，Mentor正式推出了Xpedition Package Integrator(XPI) 高密度先进封装(HDAP)流程，该流程是业内率先针对当今先进的 IC 封装设计和验证的综合解决方案。 资料显示，XPI产品已经具有高集成度，但基于整个设计过程中的分工需要， Mentor将XPI的两个功能拆分为Xpedition Substrate Integrator工具和 Xpedition Package Designer技术。独特的Xpedition Substrate Integrator(xSI)工具可快速实现异构基底封装组件的定义和优化。针对物理封装实施的新型 Xpedition Package Designer(xPD)技术可确保设计Signoff与验证的数据同步。Calibre 3D Stack技术可针对各种2.5D和3D叠层芯片组件进行完整的Signoff DRC/LVS验证。 在不断优化的过程中，Xpedition可以多人协同工作，无需拆分，避免多次合并，从而实现最大限度地提高团队工作效率。目前，Mentor正在全力解决多晶片封装的功耗、散热、性能问题。Lincoln解释道，大家都希望将更多功能“塞”到同一颗芯片里，但这么多高效能的芯片放在一起，将产生极高的热密度。因此，热分析是非常关键的步骤。 目前做芯片的公司数量正在不断减少，很大程度上是由于先进工艺行列所需要的成本十分昂贵，因此先进的设计工具就显得尤为重要。Lincoln提到，Mentor的优势在于拥有非常全面的工序，全新的解决方案能够为IC设计厂商提供便利，可以在一定程度上满足其需求。 四、Mentor与中国 现在，中国大陆市场中已经有不少厂商开始关注先进封装，尤其是封测企业。近几年，海外并购让中国封测企业快速获得了技术、市场，弥补了一些结构性的缺陷，极大地推动了中国封测产业的向上发展。 中国半导体协会数据显示，大陆封测市场规模从2012年的1034亿元增长至2018年的2196亿元。在2019年封测市场，中国大陆占比达到28%，仅次于中国台湾。 Lincoln指出，早在1989年，Mentor就已经进入中国大陆。尽管当时市场主要以PCB板级设计为主，中国大陆本土的IC产业仍在襁褓之中，整个市场的体量也没有现在这么庞大，但Mentor丝毫没有轻视中国市场和其未来的发展潜力。 此外，Mentor还跟地方政府、孵化平台、高校和研究所合作，降低创新和创业的成本，积极地扶持未来的明星企业。 这些年来，Mentor见证了中国本土IC产业不断强大，尤其是封测领域。Lincoln表示，近年中国本土先进封测厂商通过自主研发和兼并收购，已基本形成先进封装的产业化能力，但从先进封装营收占总营收的比例和高密度集成等先进封装技术发展上来说，中国总体先进封装技术水平与国际领先水平还有一定的差距。 在此基础上，Mentor正在不断支持中国厂商在先进封装领域的发展，助力中国厂商在性能以及功耗等方面提升。同时，Lincoln也提到，在同等级的芯片中，使用Mentor HDAP设计环境的产品，异构集成能助力其效能更优化。 五、总结 在2020年，围绕先进封装的战火继续升级，先进芯片制造商正在不断加码，探索更广阔的芯片创新空间。 尽管这些技术方法的核心细节有所不同，但大家各展谋略，都是为了持续提升芯片密度、实现更为复杂和灵活的系统级芯片，以满足客户日益丰富的应用需求。 随着制程工艺逼近极限，成本无限提升，Mentor凭借在此领域丰富的经验，其作用将越来越大，更加不可或缺。

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  • 自动化点胶设备在芯片封装中的应用

    作为时代主题，芯片吸引了太多人的注意力，芯片核心技术：研发、生产、封装等，每一个环节都是芯片是否能而成功的关键。而芯片封装直接影响半导体和集成电路的力学性能。 随着科技的发展，先进的自动化点胶设备被广泛运用于芯片封装当中。 点胶机被用于芯片键合 印制电路板在焊接过程中容易发生位移，为了避免电子元件从印制电路板表面脱落或移位，很多企业引进全自动点胶机对印制电路板表面进行点胶，然后放入烘箱加热固化，使电子元件牢固地贴在印制电路板上。 点胶机被用于芯片底料填充 在倒装芯片工艺中总会遇到如下问题：芯片面积本身比较小，固定芯片的面积就更小，常常难以粘合，如果芯片受到冲击或热膨胀，则很容易导致凸块甚至破裂，芯片将失去其适当的性能。 为了缓解这一问题，相关企业采用自动点胶机机将有机胶注入芯片和基板之间的间隙，然后固化，这增加了芯片和基板之间的连接，又进一步提高了它们的结合强度，并为凸起提供了良好的保护。 目前很多点胶机中融入了直线马达设备，线马达驱动的高精密点胶机X/Y轴峰值移动速度可达1000mm/s，配置合适的光栅编码器及导轨，重复定位精度可达正负0.005mm。 而直线马达驱动的高精密X/Y/Z三轴点胶机，具有灵活搭配、多轴联动、多维工位运动的特点。

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  • 瞬息万变的半导体战场，台积电支撑行业变革

    英特尔自1968年创立后一直处于全球半导体的领军者地位，但在2020年7月24日，英特尔宣布7纳米制程延迟，或将委托第三方代工厂。消息一出，英特尔股价次日重挫16.2%，被传为其代工方的台积电股价大涨。台积电已于7月16日以3063亿美元的市值荣登全球半导体企业榜首，消息一出，其市值继续暴涨420亿美元。而英特尔竞争对手AMD股价涨幅亦达16.5%。 全球半导体格局要变天了吗? 一、垂直整合趋向垂直分工，美中是最大供需市场 半导体行业隶属电子信息产业，属于硬件产业，是以半导体为基础而发展起来的一个产业。过去70年，作为资金与技术高度密集行业，半导体行业最大的发展趋势是产业链垂直分工模式日趋成熟，产业链更加细化。 20世纪60年代，英特尔和三星等半导体企业都是IDM运营模式(垂直整合)，这种模式涵盖设计、制造、封测等整个芯片生产流程，具有规模大、技术全、积累深的三大特点。 当时代变革，技术升级要求不断加快、产业生产效率不断提升，半导体产业趋势在上世纪80年代开始出现大变革，逐渐向设计、制造、封装、测试分离的垂直分工模式发展：一是将相对轻资产的设计和重资产的制造及封测分离，有利于各个环节集中研发投入，加速技术升级变革，给新玩家一个进入行业的切入点，例如技术水平较低的封装检测、设计突出的Fabless(单设计)模式等;二是随着技术升级的成本越来越高以及对集成电路(IC)产业生产效率的要求提升，垂直分工模式大大提升了整个产业的运作效率。 纵观前十大半导体企业变化，行业发展趋势一览无余。上世纪90年代，全球半导体公司大多是日本公司，前十大企业中占据50%，全是IDM公司;2016年，前十大半导体企业中出现了高通、博通等设计公司，表明晶圆代工+设计公司的发展模式在数字逻辑集成电路领域中取得了巨大成功。受益于数据中心服务器带来的火爆内存芯片需求，三星电子在2017年和2018年一度超越了英特尔，保持了全球半导体销售冠军。 从国家视角看，美国半导体企业占据了全球份额的半壁江山，中国是全球和美国最大的半导体需求市场。在“高利润+高研发投入”商业模式的推动下，2019年美国在全球半导体行业的市场份额高达47%，并在EDA软件、IP、半导体设备、芯片等产业链环节均处于领先地位。根据美国半导体行业协会(SIA)和世界半导体贸易统计协会(WSTS)数据，2019年中国占全球半导体销售额的35%，而美国半导体公司在中国的市场占有率达到48%，2019年高通、Microchip、镁光、Qorvo等美国半导体大厂在华收入占比均超过50%，中国市场的半导体需求是美国半导体公司收入的重要来源。 二、英特尔仍处龙头，但危机四伏 从营收和净利润情况看，英特尔在半导体企业中还是处于强势龙头地位，2019年营收高达720亿美元，净利润为210亿美元，超越此前蝉联榜首的三星电子，重返世界之巅。短期来看，英特尔一方面凭借长期的技术积累，采用Tick-Tock策略，在中央处理器(CPU)领域形成了霸主垄断地位;另一方面通过超高的毛利和净利水平，多次并购FPGA、AI等企业多元化产品布局，短期内AMD和英伟达等追赶者很难从总量层面超越。 不过，英特尔虽仍处龙头地位，但面临的挑战日趋加大。究其原因，主要有两方面： 其一，主营个人电脑业务的英特尔对智能手机发展趋势出现战略判断失误。智能手机是近十年及未来十年移动互联时代最重要的终端之一，也是继计算机之后含硅量最高的产品之一。英特尔显然没有坚定地提前于时代做战略调整。2010年前后，智能手机在全球范围内加速普及，受到智能手机的冲击，2012年之后英特尔的桌面CPU出货量也开始不断下滑，营收增速明显降低。 其二，英特尔始终坚持IDM模式，不愿意顺应时代变化做代工生意。数十年来，微软Windows和英特尔CPU的强强联合在X86架构PC时代取得了巨大成功，英特尔的IDM模式利润率比AMD的Fabless模式和台积电的Foundry(单制造)模式高得多，因此英特尔不愿改变高利润率的收入模式。 与此同时，作为微处理器赛道英特尔的传统追赶者，AMD于2016年在CPU技术方面持续发力，抢夺英特尔市场份额，并将晶圆代工外包。在新任CEO苏姿丰的带领下，AMD首度推出RyzenCPU系列，与英特尔CoreCPU开始正面竞争。2018年，AMD7纳米制程处理器研制成功，销量大幅提升，市场占有率也逐年提高。同年AMD将7纳米晶圆交由台积电独家代工。根据数据调研公司MercuryResearch的数据，AMD的PCCPU市场占有率在2019财年第四季度达到18.3%。 这一趋势体现在市场份额和资本市场上。AMD的全球份额在2016年时已不足10%，尤其是在更强调性能的服务器市场，英特尔巅峰时全球市场占有率高达99%，AMD不足1%。而在资本市场上，AMD股价从2006年开始下跌，到2015年9月时触及不到1.6美元的低点。2020年7月28日，AMD发布的2020年第二季度财报显示，AMD营收为19.32亿美元，比去年同期增长26%，比上一季度增长8%;净利润为1.57亿美元，比去年同期增长349%。AMD的股价已经从2015年7月最底部的约1.6美元，上涨到2020年7月28日的74.6美元，增长40多倍。 人工智能热潮下，新晋挑战者英伟达也来势汹汹。英伟达是近年来在英特尔主导的服务器芯片市场上唯一取得快速增长的公司，虽然目前英特尔数据中心业务年营收超过200亿美元，但英伟达把握住了大数据时代对于视频数据处理的需求爆发，尤其是消费端短视频的大量普及，让图形处理器(GPU)在数据中心的地位日益上升，或将成为英特尔的有力竞争者。2020年7月8日，英伟达股价收于408.64美元，总市值达到2513.14亿美元，首次超越英特尔。 短视和贪婪，让英特尔继续沉溺于高利润率无法自拔，错过了智能手机发展的红利期。虽然后知后觉的英特尔2013年开始“大船转向”，任命布莱恩·克尔扎尼奇来扭转逆势，一方面推动凌动(Atom)SOC来占领智能手机和平板电脑市场;另一方面利用垄断地位不断提高CPU单价，以维持营收增长和高利润率，但生于忧患，死于安乐，高科技行业需要永无止境地推进技术进步，一旦创新精神有所懈怠，诺基亚式的大溃败将在所难免。 三、晶圆代工：台积电市值登顶全球，支撑行业变革 作为全球最大晶圆代工厂和苹果公司主要供应商，台积电在全球芯片代工市场上占据了一半的份额，是行业领头羊，三星以20%的市场份额排名第二。 由于良率更高、生产周期更稳定，台积电几乎独享了7纳米制程领域的所有订单，且定价权极高。在此背景下，2020年第二季度台积电净利润暴涨81%，创下六年来最大利润纪录，同时二季度占全球代工市场份额的51.9%。7纳米和16纳米工艺依然是台积电营收的主要来源，其中7纳米工艺占台积电该季度晶圆销售额的36%，其先进的3纳米工艺制程也将于2021年下半年风险量产，2022年下半年量产，3纳米相比5纳米工艺将带来70的密度提升，20%~25%的功率提升。 英特尔宣布7纳米制程工艺将延后6个月，从而导致英特尔未来几款图形芯片和计算机处理芯片无法及时上市。英特尔的7纳米进展不顺利将增强台积电在晶圆制造领域的领先能力。除此之外，英特尔CEO称英特尔可能会在未来外包自己的芯片制造业务，而台积电作为晶圆代工领域的龙头有望拿下来自英特尔的订单，可能会使台积电在未来的资本支出继续扩大。作为半导体产业链的风向标，台积电的扩产会将自身景气传导给下游半导体封测市场，从而进一步刺激半导体封装设备的需求。 在此背景下，台积电股价已从3月的年内低位拉升逾70%，7月16日台积电以总市值3063亿美元荣登全球半导体企业榜首，三星其次，英伟达、英特尔、博通分列第三至第五位。 总之，半导体市场就像瞬息万变的战场，巨头的战略失误可能会引发局势的颠覆。竞争优势在制造工艺的英特尔，却在技术方向选择和执行力上连续犯错，而台积电的快速发展，成为了可以支撑AMD和英伟达反超英特尔的支点。 一方面，AMD和英伟达可以发挥Fabless模式优势，继续加强和台积电的深度绑定和合作，利用最先进的工艺和Fanout等先进封装技术，加快提升产品性价比;另一方面，两者针对细分领域与英特尔在通用计算领域实现差异化竞争。 AMD和英伟达已经有针对性地加强对机器学习、加密货币挖掘、智能汽车等专用芯片的布局，以期在未来新的赛道能向英特尔发起挑战，全球半导体行业的剧变正在孕育之中。

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  • 中国企业与尼康、佳能共同研发光刻机

    光刻机作为芯片制造最重要的设备，目前在全球市场上都是稀缺资源。在光刻机设备市场上，尤其是EUV光刻机设备，几乎被ASML垄断。全球光刻机出货量99%集中在ASML、尼康和佳能，ASML份额最高。由于美国的技术封锁，我国收购ASML技术几乎毫无可能，那么同样有高端EUV光刻机技术的日本尼康和佳能是否可以合作共赢? 除华为外，国内晶圆大厂半导体进口设备也遭断供，另据路透社报道，美国正考虑对半导体制造设备及相关软件、激光器、传感器等技术的出口进行新的限制，美对我半导体产业的打压已有蔓延之势。而芯片制造始终是我国半导体产业的薄弱环节，唯有突破光刻机技术，才能掌握芯片自主。 一、自主与合作 光刻机被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”，要造出造芯片的机器，并不是一件容易的事，它不仅仅是拥有约10万个零部件般复杂，也不仅仅是集合了数学、光学、流体力学、自动化、图像识别等10余个领域般综合，还要都是顶级的，一个技术突破不算突破，全部突破才算整体前进一步，这是最难的。 说阿斯麦光刻机代表西方制造工业的最高水平并不为过，一台最先进的EUV光刻机，镜头来自德国卡尔蔡司，大功率光源来自美国赛摩，精密加工技术来自瑞典，浸没双工作台来自荷兰，特殊复合材料来自日本等等，在阿斯麦供应商中有很多隐形冠军，它们可能并不太知名，但无法忽视的是，这些几乎都是同行业中的佼佼者。 如果说在某一个领域做好或许不是难事，比如中微公司2017年就成功研发出了世界上第一台5纳米刻蚀机，但这并不代表国内芯片制造工艺达到5纳米水平，到目前为止最先进的国产光刻机仅为90纳米，最薄弱的环节才代表真实的水平，国产光刻机要出头，势必要做到与阿斯麦更接近的水平，但也意味着要在细分领域全部做好。 谁也不是三头六臂，神通广大，造好光刻机，除了发展自主技术，开放合作是很有必要的。 二、日经递橄榄枝 最近日经新闻有一篇关于中国半导体产业的报道，文章指出，随着美国的封锁和打压，长远来看，美国此举可能会助推重工半导体产业的自立与发展，目前中国半导体仍可迂回以对。 文章主要提到几点： 一是中国有1000多家新兴的半导体相关公司，如果华为和中芯从这些公司购买进口的半导体芯片、设计软件以及生产设备，实际上就可以进行半导体采购并扩充制造设备;Synopsis共同执行长Aart de Geus表示：“在中国有很多半导体相关企业(除华为外)都在大量购买，这种情况无法避免国内的转售。” 二是联发科对美国的销售额很少，该公司虽已停止对华为供货，但也有可能会继续接受华为的订单并准备接受美国制裁，联发科可以在不投诉最终用户详细信息的情况下订单生产，台积电同样可以。 对上世纪70/80年代崛起的日本半导体产业来说，通过不同的方法将技术从美国带回日本，从模仿再到超越，成就90年代的半导体霸主是可能的，但时代背景不同，通过规避限制出口并不是长远之计，SWIFT跨国结算系统掌握在美国手上，所有国际账户信息，都在美国的掌控之中，会导致更多的企业被限制。 文章提到的另一方案或许更有前景，EUV以外的光刻机，日本的尼康和佳能也可以制造，业界有关人士表示：“中国企业拟向两家日本公司提供资金，要求共同开发除EUV以外的新型光刻机。” 目前只有荷兰的阿斯麦能够制造EUV光刻机，而大部分基础技术的知识产权都由美国掌握，如果走别人的路，知识产权的约束会很多，当芯片制程工艺接近摩尔定律极限，3D堆叠技术正在成为延续摩尔定律的主角，研发新的光刻机或许是弯道超车的机会，就像2000年前后阿斯麦凭借浸入式光刻技术超越尼康一样，每一次弯道超车都离不开新技术、新材料的颠覆。 当年美国建立EUV LLC联盟搞高端光刻机，几乎半导体业界所有的巨头都被邀请来了，唯独尼康排除在外，最后单打独斗的尼康，自然干不过人家联盟，不知尼康是否因此耿耿于怀?如今国产光刻机需要合作，尼康正好有技术积累，尼康是否有心被阿斯麦碾压二十年后再扳回一城?结果值得期待。 现在尼康最先进的光刻机是45-22纳米，虽然跟阿斯麦有几代的差距，但在单打独斗的日子里，技术几乎都是自己的，受美国方面的制约更少。 三、结语 2012年日本存储芯片企业尔必达被美光收购，去年11月，原社长坂本幸雄就任紫光集团高级副总裁，紫光旗下核心企业长江存储主打存储芯片; 曾就职瑞晶总经理的陈正坤，后瑞晶被美光收购，陈正坤加入联电，后来到大陆协助福建晋华建存储芯片厂，当被问及为什么加入联电和中国大陆DRAM技术合作研发计划，陈感性地说，当年瑞晶被兼并对他冲击很大，且自主开发DRAM技术一直是他心中的梦想，希望这个梦想在这里播种开花。 中国半导体产业崛起，除了开放合作，还要寻找合适的领头羊。

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  • Imagination发布IMG B系列GPU：功耗降低30% 面积缩减25%

    10月13日下午，半导体知识产权(IP)供应商Imagination Technologies(以下简称Imagination)宣布推出全新的IMG B系列图形处理器(GPU)，继继去年的IMG A系列后进一步扩展了其GPU知识产权(IP)产品系列。 依靠着先进的多核架构，全新的B系列可以使Imagination的客户在降低功耗的同时获得比市场上任何其他GPU IP更高的性能水平。它能提供高达6 TFLOPS(每秒万亿次浮点运算)的计算能力，与前代产品相比在功耗降低了多达30%，面积缩减了25%，且填充率比竞品IP内核高2.5倍。 B系列是Imagination GPU IP的再一次演进，可提供最高的性能密度(performance per mm2)，同时提供了多种全新配置，可以针对给定的性能目标实现更低的功耗和高达35%的带宽降低，这使其成为顶级设计的理想解决方案。 B系列提供了各种不同的配置，从而使我们的客户拥有更广泛的选择。凭借核心部分的可扩展性，它成为移动设备(从高端到入门级)、消费类设备、物联网、微控制器、数字电视(DTV)和汽车等多个市场的终极解决方案。 B系列中还包括IMG BXS产品，这是首批符合ISO 26262标准的GPU内核，可以为汽车领域提供各种选择：从小型的安全备份内核，到可用于先进驾驶辅助系统(ADAS)和高性能自动驾驶的高计算力内核。 Imagination Technologies首席产品官Chris Porthouse说道：“我们在多核架构中采用了自己最佳的高性能、低功耗内核，并整合了创新性的分散管理方法，从而可以提供高效的扩展特性，并且可与诸如小芯片(chiplet)架构等行业趋势相兼容。这使我们能够提供以前的GPU IP所不能提供的一系列性能水平和配置。” Imagination Technologies首席执行官Simon Beresford-Wylie表示：“IMG B系列为我们的客户提供了更多选择。它建立在大量投资及A系列技术优势的基础上，同时增加了多核技术，以惊人的33种全新配置扩展了Imagination的GPU产品系列。凭借B系列产品，我们相信Imagination可以为每个人提供最佳的GPU，无论他们有何种需求。” IMG B系列现已可提供授权，并且每个产品系列都已有厂商率先获得了授权。 一、先进的多核架构 全新的多核架构已经针对BXT和BXM内核的每个产品系列进行了优化，利用多个主核的扩展特性实现了GPU内核的多核扩展。多核架构结合了所有内核的能力，可以为单个应用提供最大化的性能，或者根据需要支持不同内核去运行独立的应用。 BXE内核提供了主核-次核的扩展模式，这是一种面积优化的解决方案，通过单个GPU内核提供了高性能，同时可以利用我们的HyperLane技术进行多任务处理。 BXS汽车GPU内核也利用了多主核可扩展的特性，来支持性能扩展，以及跨多个内核进行安全检查，以确保正确运行。 二、最佳的图像压缩技术 IMG B系列还使用了IMGIC技术，这是市场上最先进的图像压缩技术，可为我们的客户提供节省带宽的新选择。它提供了多达四种压缩等级：从像素完全无损模式，到可确保4:1或更佳压缩率的带宽极省模式。这为SoC设计人员提供了更高的灵活性，以优化性能或降低系统成本，同时保持出色的用户体验。IMGIC技术可以兼容B系列中的所有内核，这使得即便是最小的内核，也能够拥有Imagination行业领先的图像压缩技术优势。 三、IMG B系列内核 IMG B系列GPU拥有四个产品系列，可以针对特定的市场需求提供专业的内核： 1、IMG BXE：实现绚丽的高清显示——凭借一系列专门针对用户界面(UI)渲染和入门级游戏设计的GPU内核，BXE系列每个时钟周期可以处理从1个像素到高达16个像素，从而可支持从720p到8K的分辨率。与上一代内核相比，BXE实现了多达25%的面积缩减，同时其填充率密度高达竞品的2.5倍。 2、IMG BXM：难以置信的图形处理体验——一系列性能高效的内核在紧凑的硅面积上实现了填充率和计算能力的最佳平衡，可以为中档移动端游戏以及用于数字电视和其他市场的复杂UI解决方案提供支持。 3、IMG BXT：前所未有的性能——可以为从手持设备到数据中心等现实世界的应用提供难以置信的高性能。该旗舰款B系列GPU是一个四核部件，可以提供6 TFLOPS的性能，每秒可处理192 Gigapixel(十亿像素)，拥有24 TOPS(每秒万亿次计算)的人工智能(AI)算力，同时可提供行业最高的性能密度。 4、IMG BXS：面向未来的汽车GPU——BXS系列是符合ISO 26262标准的GPU，这使其成为迄今为止所开发的最先进的汽车GPU IP内核。BXS提供了一个完整的产品系列，从入门级到高级的产品，可为下一代人机界面(HMI)、UI显示、信息娱乐系统、数字驾舱、环绕视图提供解决方案，再到高计算能力的配置，则可支持自动驾驶和ADAS。

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  • 存储大厂不断扩产，中国存储产业面临考验

    2020年疫情使存储器价格产生波动，同时也出现了存储器需求疲软及供应不畅的问题。在2020年下半年，存储器市场依旧不是很乐观，存储芯片价格持续下降。但是放眼全球，三星、铠侠(原东芝)、美光等存储大厂扩大投资热度不断攀升，正在积极建厂和扩充产能。 这些海外厂商动作频频，将会使存储市场产生怎样的变化? 一、存储器市场概览 纵览整个存储器市场，其绝大部分由海外巨头公司掌握，国产公司处于相对落后的位置。DRAM和NAND Flash是最主流的半导体存储器，市场规模占比超过95%。 2019年NAND Flash市场规模达到了490亿美元。据IDC预测，2023年将产生105ZB数据，其中12ZB将会被存储下来。NAND Flash市场份额基本被国外公司所垄断，主要的厂家为三星、铠侠、西数、美光等。国产厂商长江存储处于起步状态，正在市场与技术上奋起直追。 2020 Q1 NAND Flash市场份额 资料来源：中国闪存市场，国元证券研究中心 DRAM是存储器市场规模最大的芯片，2018年DRAM市场规模已超过1000亿美元，2019年由于价格大幅下降以及服务器、手机等下游均出现同比下滑，市场空间出现下降，根据Trend Force数据统计，2019 年DRAM市场空间约621亿美元。目前，DRAM芯片的市场格局是由三星、SK海力士和美光统治，三大巨头市场占有率合计已超过95%，而三星一家公司市占率就已经逼近50%。 2019年DRAM市场格局 资料来源：Trend Force,，国元证券研究中心 在此市场状况下，海外存储大厂的投资、扩产行为对于国内处于起步阶段的众厂商来说，将是一场大考验。 二、存储龙头大力扩产 此前，三星电子宣布了在韩国平泽厂区的扩产计划，除扩建采用极紫外光(EUV)的晶圆代工生产线及DRAM产能之外，还将扩大3D NAND闪存方面的产能规模。业界预估三星电子仅用于3D NAND闪存方面的投资额就达8万亿韩元(约合470亿元人民币)。 据了解，三星电子将在平泽厂区的二期建设中投建新的3D NAND生产线，量产100层以上三星电子最先进的第六代V-NAND闪存，无尘室的施工5月份已经开始进行。新生产线预计将于2021年下半年进入量产阶段，新增产能约为2万片/月的晶圆。 去年年底，三星电子便启动了中国西安厂二期的建设，投资80亿美元。西安厂二期主要生产100层以下的第五代V-NAND，平泽二厂则会生产100层以上的第六代V-NAND。三星NAND Flash生产线主要分布在韩国华城厂区、平泽厂区以及中国西安厂区。 无独有偶，其他存储产商也大幅度投入了存储产能的扩充。 美光这两年不断有加大存储资本投入的消息传出。首先看DRAM方面，据台媒报道，美光将在台湾加码投资，要在现有厂区旁兴建A3及A5两座晶圆厂，总投资额达4000亿元新台币(约合人民币903亿元)，2020年第4季导入最新的1z制程试产，借此缩小与三星的差距;第二期A5厂将视市场需求，逐步扩增产能，规划设计月产能6万片。 今年早些时候，美光表示，A3 预计本年第四季度完工，2021年投入生产，导入最新的1Znm制程试产。据了解，1Znm工艺是存储行业最新的制程技术，可提供更高的密度、更高的效率和更快的速度，该标准涵盖了12nm到14nm之间的工艺标准，而1ynm标准则在14nm到16nm之间。 美光还在陆续大规模生产DDR4和LPDDR4，2020年初美光基于1Znm技术的DDR5 RDIMM开始送样，还将投入下一世代HBM以及1α技术的研发。同时，美光表示，为了持续推进先进技术的发展，今年其洁净室投资是往年的1.5-2倍，主要用于加速向先进节点切换，提升先进制程产能，包括EUV洁净室的建设，全球灵活布局产能。 与此同时，美光也在去年宣布启用在新加坡扩建的3D NAND闪存晶圆厂，让美光在新加坡的布局更加完整。美光指出，扩建的设施能够为无尘室空间带来运作上的弹性，更可以促成3D NAND技术进阶节点的技术转型。 由于目前美光在第三代96层3D NAND已可进入量产，因此技术上要将重心摆在第四代128层去发展，将128层3D NAND做到更稳定、能够量产的阶段。 美光预期该扩建的新厂，可于下半年开始生产，但碍于目前市场NAND供过于求的情况，以及要将3D NAND技术提升，所以暂时不会因为扩厂而增加任何新的晶圆产能。在最新一期的财报中，美光表示将在2021年投入约90亿美元的资本支出。 铠侠也将按照原计划增产投资，在日本四日市工厂厂区内兴建3D NAND闪存新厂房“Fab 7厂房”，总投资额预估最高达3000亿日元(约合200亿元人民币)，预定2022年夏天完工。铠侠合作伙伴西部数据预估会分担投资。 与此同时，铠侠和西部数据还将在岩手县北上市投资70亿日元，新建的K1新工厂计划于2020年上半年开始生产3D NAND。 SK海力士也已经开始对存储半导体进行积极的设备投资。计划对中国无锡工厂(C2F)投资约3.2兆韩元(约人民币171.42亿元)。SK海力士计划在C2F工厂的空余空间内建设月度产能达到3万个的DRAM 产线，自2020年7月已经开始导入设备。 SK海力士计划以保守的态度实施最初制定的投资计划。且认为存储半导体市场肯定会出现恢复，因此再次启动投资。此外，原计划自2021年1月起，对利川工厂(京畿道)的M16进行设备投资，现在计划在2020年之内完成设备导入，且正与设备厂家在进行调整。此外，SK海力士计划将DRAM产线(利川)的增产规模从原来的2万个提高至3万个，此外，还计划将NAND闪存(清州)的产能提高5,000个，且已经在推进。 三、有备而来的存储厂商 不难发现，相较于NAND Flash，DRAM市场似乎显得谨慎。就目前而言，DRAM供应商三星、SK海力士、美光等对DRAM的投产相对保守，除了三星增加DRAM新产能外，美光日本广岛新工厂B2会投产，也正计划在台湾地区兴建晶圆厂生产DRAM，但大部分DRAM供应还是依靠制程技术提升满足市场需求，2020年三家原厂将扩1znm工艺技术提高DRAM产量。 尽管出现了新冠肺炎这一前所未有的危机，海外巨头依然积极进行设备投资，其主要原因是他们都对存储半导体市场持有积极的态度。 首先，虽然受新冠肺炎影响全球经济出现低迷，服务器和PC方向的DRAM需求却在增长。此外，以互联网未中心的居家办公、在线教育、业余活动、在线购物等的大量出现，导致服务器、PC的销售增多，从而带动了DRAM的需求增长。 其次，从根源上看，三星等厂商扩大产能，与市场上的预期有关。随着5G、自动驾驶物联网和AI的到来，围绕着数据的生意正在快速增长。从2017年开始，以DRAM和NAND Flash为主的半导体存储市场规模已超过1000亿美金，增长速度远超于半导体产业发展。 疫情的到来虽然使全球经济充满了不确定性，但促进半导体需求增长的因素却不少，因此海外厂商才继续进行积极的投资。某位熟悉韩国半导体行业的分析人士指出:“从韩国半导体巨头的投资计划来看，可以说他们对半导体市场情况持有肯定的态度”。 这些存储厂商都是有备而来。 四、中国存储产业面临考验 在这些厂商加速存储布局，抢占下一个未来的时候，正在发力的的中国存储产业或将受到冲击。 发展至今，NAND Flash已呈现白热化阶段。在本次投资扩产及相关市场竞争当中，各大闪存厂商无疑将先进工艺放在了重点位置。 三星电子此次在平泽二期中建设的就是100层以上的第六代V-NAND。目前三星电子在市场上的主流NAND闪存产品为92层工艺，预计今年会逐步将128层产品导入到各类应用当中，以维持成本竞争力。 美光也在积极推进128层3D NAND的量产与应用，特别是固态硬(SSD)领域，成为美光当前积极布局扩展的重点，与PC OEM厂商进行Client SSD产品的导入。美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana表示，128层3D NAND如果被广泛使用，将大大降低产品成本。美光于2019年10月流片出样128层3D NAND。 根据集邦咨询的介绍，SK海力士将继续增加96层产品的占比，同时着重进行制造工艺上的提升。SK海力士2019年6月发布128层TLC 3D NAND，预计今年将进入投产阶段。 铠侠今年1月发布112层3D NAND，量产时间预计在下半年。铠侠今年的主力产品预计仍为96层，将满足SSD方面的市场需求。随着112层产能的扩大，未来铠侠会逐步将之导入到终端产品中。 看向国内 ，去年9月，长江存储发布了64层3D NAND闪存。有消息称，长江存储64层消费级固态硬盘将于今年第三季度上市。有分析认为，长江存储今年的重点在于扩大产能，同时提升良率，并与OEM厂商合作进行64层3D NAND的导入。不过今年4月长江存储也发布了两款128层3D NAND闪存，量产时间约为今年年底至明年上半年。在先进工艺方面，长江存储并不落于下风。 研发获得成功只是第一步，后期量产的良率是成败的关键之一，未来要进入量产，势必要达到一定的良率，确保每片3D NAND的可用晶圆数量，成本结构才会具有市场竞争力。与实力雄厚的国外厂商相比，长江存储处于刚刚跟上脚步的阶段。如果闪存产业陷入了杀价潮，那么对长江存储来说，优势就不再明显。 再看DRAM产业，当年韩国厂商也是透过扩产、降价等方式，将当时如日中天的日本DRAM产业和尚在襁褓中的台湾地区DRAM扼杀在摇篮中，对于正在崛起的中国存储来说，如何避免陷入这种困境，是在提高产品质量和供应的时候，是需要考虑的另一个问题。 半导体专家莫大康曾指出，存储芯片具有高度标准化的特性，且品种单一，较难实现产品的差异化。这导致各厂商需要集中在工艺技术和生产规模上比拼竞争力。因此，每当市场格局出现新旧转换，厂商往往打出技术牌，以期通过新旧世代产品的改变，提高产品密度，降低制造成本，取得竞争优势。 有报道指出，中国的长鑫存储(CXMT)在2020年上半年量产用于PC的DDR4 DRAM。由于DDR4是目前最常用的DRAM半导体的规格，因此，相关产品的量产也意味着中国企业对韩国厂家形成了威胁。为了摆脱中国厂商的穷追猛赶，韩国厂家正在实施“差异性战略”——极紫外光刻(EUV)工艺。 三星电子于2020年四月成功生产了100万个采用了EUV技术的10纳米通用DRAM(1x)。之所以将EUV技术应用于1xDRAM，是出于测试的目的。真正要采用EUV技术的产品是计划在2021年量产的第四代(4G)10纳米DRAM(1a)。就1a产品的工艺而言，是将EUV技术灵活运用在位线(Bit Line，将信息向外部输送)的生产中。据说，三星已经将EUV应用于现有的工序中(据说是2-3层)。 此外，SK海力士也在准备将EUV技术应用于DRAN生产。SK海力士已经在利川总部工厂导入了约2台EUV曝光设备，用于研究开发，目标是计划在2021年通过EUV技术批量生产DRAM。 有分析师指出，“EUV工艺是目前中国厂家无法模仿的先进技术，率先采用EUV工艺的DRAM，对于要求较高的数据中心而言，是十分有利的。” 在先进工艺方面，中国存储厂商仍然需要努力。 五、总结 存储市场目前虽仍由海外厂商占据主导地位，但中国厂商正在逐步崛起。正如前文所言，海外厂商投资扩产除了看到存储的前景以外，中国厂商的崛起也是其中微小却不可忽视的原因之一。

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  • 国产EDA三大困境如何突破？

    EDA的实现需要EDA软件，就像打字需要Word一样，而且芯片设计用的EDA软件比打字更复杂、更精细、技术含量更高，有了EDA工具，芯片的设计、布局、布线、仿真、版图都可以通过自动化来实现。EDA和装备材料一起被称为集成电路产业的战略支柱，可以毫不夸张的说：“EDA是集成电路之母，支撑集成电路全流程的设计”。 一、小行业撬动大产业 尽管EDA如此举足轻重，但它的市场规模在整个半导体产业中所占比重并不大。据统计，2019年，全球EDA的产值是110亿美元。“然而就是这110亿美元，撬动的是4500多亿美元的半导体市场，甚至是整个电子产品市场。”芯华章科技创始人、董事长王礼宾激动地说。 对于EDA地位的重要性，整个半导体行业已经达成了共识。“EDA支撑着全球集成电路4500多亿美元的产业”，华大九天副总经理郭继旺甚至认为，“没有EDA就没有IC!” 吕芃浩表示，半导体行业乃至整个电子信息行业呈现倒三角形，最底层是EDA工具，上面支撑了约4000多亿美元的半导体市场，进而带动1.5万亿美元的电子信息市场，以及数十万亿美元的应用市场。“在这种情况下，如果我们在EDA工具这个环节上出了问题，那么整个电子信息产业的大厦就会忽然倒塌。”他说。 EDA的重要性，在对集成电路成本的影响上得到了充分体现。“集成电路设计中，设计14~16纳米芯片的成本是2亿美元，设计7纳米的芯片时是6亿美元，这是在有EDA的情况下。如果没有EDA工具，两者的设计成本差距是200倍，这意味着如果没有EDA工具，采用7纳米工艺的芯片设计成本是1200亿美元。”吕芃浩表示，这一数字相当于全球设计业的总值，而这么高的设计成本肯定是无法满足市场需求的，因此EDA在降低成本促进集成电路发展上有着重要意义。 一般来讲，EDA的市场规模占半导体产业的2%~3%。王礼宾介绍，在中国EDA市场，2019年，国产自研EDA的占比还是相当小，仅10%左右。“2019年，中国EDA市场的规模是4.77亿美元，IBS预测，到2025年这一数字将会增长到22.72亿美元，这将是5倍的增长。” 二、中国EDA的三个困境 在吕芃浩看来，EDA是美国技术垄断度最高的一个领域，2018年，85%的EDA市场被三家美国EDA公司所垄断。从中国EDA市场来看，外国三大厂所占的市场约5.8亿美元，占全球的5.6%，国内厂商的营收只有4.2亿元人民币，只占全球的0.6%。 据了解，上个世纪80年代，我国曾针对外国禁运EDA软件设立了ICCAD三级系统专项。1994年，国外允许EDA厂商进入中国后，那时候就有了“造不如买、买不如租”的论调，致使国内集成电路尤其是EDA出现近15年的沉寂，直到2008年成立“核高基重大专项”之后，EDA才重新被提上日程，并在近十年积极发展取得了一定成绩。 “不过，即便国产化率现在比以前提高了10%，但仍然比较低。”吕芃浩认为，中国EDA的发展主要面临以下三个困境： 一是人才不足。全球从业人员只有4.5万人，但是外国三大厂就占了60%，其中，新思科技1.3万人，Cadence有7000多人。而全国EDA人才只有大概1500人，其中1000人左右在外国企业在中国设的厂里工作，真正属于本土研发团队的人才只有500人左右，这还不及新思科技的零头。 二是自主创新生态不足。许多设计企业习惯于用国外的EDA软件，不敢轻易尝试国产软件。同时由于小企业没有钱去买正版软件，导致国内EDA软件更新迭代比较慢。 三是代工技术有些落后，这导致国内厂商无法通过跟代工厂紧密合作升级自己的技术。 其实，EDA人才不足只是整个集成电路产业人才问题的一个缩影。郭继旺说，集成电路产业一直比较缺人，市场需要72万人，目前只有40万人的存量，存在32万人的缺口。按照每年三四万的人才培养进度，补齐大概需要10年时间，而且随着产业发展时间可能拉得更长。他认为，人才是最难解决的，因此急不得，尤其是集成电路人才需要进行综合性的学科培养，既要有扎实的理论宽基础，也要有实操能力，不像互联网人才那么好培养。 三、人才是重中之重 纵观全球EDA市场的发展，并购扮演着重要的角色。据了解，EDA技术大概90多种，美国有近千家EDA企业，虽然有这么多企业，但没有一家企业能够单独做好所有的技术，只能通过并购重组成为具有竞争力的平台化公司。事实上，从上个世纪90年代开始，新思科技有过80次以上的并购，Cadence有过60次以上的并购，正是通过不断并购，才最终形成了它们在全球EDA市场的霸主地位。 此外，EDA行业的研发高投入也不容忽视。一些领先的EDA公司软件研发投资占到营收的35%甚至40%，头部公司正是依靠高投入才确保了自己的领先地位。 那么，我们又该如何改变单一的EDA企业发展模式，走出一条安全可控的自主化道路，解决EDA产业中核心的卡脖子问题呢? 针对EDA的人才培养，郭继旺表示，广义来讲，只要是数学、物理、化学、计算机软件专业的都可以作为EDA人才。 东南大学电子工程学院的杨浩说，从技术角度看，现在国内技术还比较薄弱，没有完全形成所有工具全流程领域。人才培养上，国内高校很多，但是配套成体系的EDA课程体系还没有完全建立起来，相关特别是完全对口的专业特别少，人才缺口比较大。“国产EDA如果想突围，市场、技术、资金、人才四个环节缺一不可，其中人才是根本，是重中之重。”他说。 国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，从各个角度来促进集成电路发展，EDA软件也是重点支持的行业，目前在人工智能、大数据、物联网等领域，国内企业欣欣向荣，这给EDA工具发展提供了很大的市场和成长的土壤。

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  • 苹果平台架构副总裁谈A14设计与公司芯片战略

    2020年的iPad Air是苹果公司首款使用新型A14 Bionic芯片组的设备，芯片的影响也将不仅限于平板电脑，它将为下一代iPhone提供动力，而Apple将于明日推出该产品。苹果公司平台架构副总裁Tim Millet和Mac和iPad产品营销高级总监Tom Boger阐明了该公司设计A14的方法，以及求对iPad Air及其它的意义。 一、打造一款“野兽”芯片 在较高的水平上，A14似乎与苹果的其他Bionic芯片组相似。就像A12和A13一样，这个SoC包含一个六核CPU(两个核是高性能核，四个核用于低优先级任务)。这里的GPU内核数量也保持不变，为四个。 但是，不要被这些过去的相似之处所迷惑：由于A14是使用5纳米制造工艺设计的，因此这种单芯片系统的工作比以往任何时候都多。但是，让我们先退后一步。我们会发现向更密集的芯片组设计的转变已经发生了多年，并且没有丝毫放缓的迹象。 A14可能是世界上第一个商用的5nm芯片，但是苹果的竞争对手并不落后。高通公司首款5nm移动芯片组Snapdragon 875可能会在12月举办的的公司虚拟Snapdragon Summit上首次亮相。然后是三星，除了为高通公司制造这些骁龙之外，三星还开始拉开5nm Exynos 1080芯片组的帷幕。 基于这些新制造工艺的芯片的主要优点是，它们更密集地集成晶体管，这些难以置信的小型开关，可以控制电子的流动。这些充当逻辑门的基础，逻辑门产生集成电路，集成电路产生成熟的处理器。 无论如何，转向5nm意味着Apple可以把有更多的晶体管用于芯片上的所有系统。回头看一下：该公司去年使用的A13 Bionic有85亿个晶体管，而新芯片是118亿个。如您所料，晶体管数量的急剧增加为苹果提供了额外的处理位，以显着提高速度、效率、CPU和GPU内核。但这也使苹果可以自由地对设备的整体体验进行微妙的改进。 “芯片架构师考虑功能的一种方式不一定是直接将[晶体管]映射到产品中的功能，而是要使诸如图形堆栈中软件之类的基础技术能够放大GPU中的新功能”，Millet说。“因为这将不可避免地成为游戏中的视觉功能，或用户界面中的快速过渡。” 转向5纳米设计的A14也使苹果可以自由地将其更多的晶体管“预算”投入到CPU和GPU以外的组件上。而要获得最佳的全方位体验，苹果，三星和华为等公司(仅有的其他为自己的移动设备设计芯片的公司)具有明显的优势。在这种情况下，由于Apple完全控制其片上系统中的内容，因此可以在其他处理内核和组件成为主流之前对其进行投资。 最好的例子是该公司的神经引擎，该组件首次出现在iPhone X的A11芯片组中，用于加速各种功能所需的神经网络，例如安全面部解锁，Siri语音识别和增强现实等。苹果是最早在其芯片中集成专用神经加速器的公司之一。而华为在苹果宣布其自己的神经引擎之前一周就发布了麒麟970及其神经处理单元，而三星和高通后来才赶上来。 毫不奇怪，今年的神经引擎与我们在2017年看到的第一个引擎相去甚远。虽然原始协处理器可以每秒执行6000亿次操作，但去年的A13在相同的时间内将标准提高到了6万亿次。同时，A14通常每秒执行11万亿次的操作，从而消除了障碍。 大规模的重新设计使这种提升成为可能：A14的神经引擎现在包含16个内核，而去年的A13为8个。将引擎的核心数量增加一倍将是一个有趣的选择，因为许多依赖它的iOS功能似乎已经运行良好。既然如此，为什么不把更多的新晶体管投入到进一步提高CPU和GPU性能上呢?大多数人可能会立即注意到这一点? 答案有两个。首先，苹果公司继续在增强神经网络中看到巨大的潜力，不仅是因为其自身的软件体验，而且对于那些应用程序开发人员可能能够在适当的位置安装适当的组件来实现。例如，流行的图像编辑应用程序Pixelmator Pro依靠神经引擎提供了一项功能，该功能可使低分辨率图像看起来异常清晰和干净。同时，在创意频谱的另一端，Algoriddim的djay Pro AI应用程序使用神经引擎来更有效地隔离歌曲中的人声和乐器音轨。 Millet说：“我们看到了传统CPU指令集无法完成的事情的机会。” “理论上您可以在GPU上执行执行神经引擎在做的许多操作，但是您不能在紧密，受热约束的enclosure内执行该操作。” 这是答案的另一半，这就是苹果必须在纯粹的“马儿”和“效率”之间取得平衡。毕竟，如果马匹过早疲劳，那就没有必要确保它们跑得快。 Millet说：“我们努力专注于能源效率，因为这适用于我们生产的每种产品。” 通过将重点放在芯片设计上，苹果不必担心这种情况“它专注于手机的能源效率(以某种方式)在iPad Air中不起作用”。当然可以了。” 二、实际影响 大家一致肯定的是，A14是比它的前辈更令人印象深刻，但所有这一切都引发了一个有趣的问题：它有多强大?这是真的吗? 这主要是因为苹果尚未就A14 Bionic比去年的A13 Bionic的性能提高多少发表任何声明，在即将到来的主题演讲中，我们可以期待更多细节。在苹果披露新产品iPad Air，他们确实说了A14的CPU比前代产品提升40%，人们可以期望图形性能最多提高30%。 但是，必须注意的是，现实生活中的性能提升并不总是符合Apple的承诺。例如，当公司表示A14的CPU性能比当前iPad Air的A12芯片组强大30%时，它并没有超出您和我可以使用的流行基准测试工具的结果。根据Boger的说法，这些数字是“实际应用程序工作负载”的合并。换句话说，它们是源自许多不同性能因素的综合数字，所有这些都证明了实际使用此东西的感觉。 Millet补充说：“我们了解许多应用程序的单线程性能确实很重要。” “因此，我们确保在谈论诸如此类的事情时，我们能够很好地表示单线程性能。我们还表示，更多具有前瞻性的开发人员实际上正在利用即将推出的额外内核。” 由于我在2020年花费了大量时间测试苹果设备，因此我的想法迅速转向A14如何模糊Air与iPad Pro之间的界限。毕竟，2020 iPad Pro依靠的是两年前芯片组的增强版本。与苹果的新芯片相比，它如何堆叠? 总体而言，iPad Pro仍然具有优势。当我们在今年早些时候对其进行测试时，它是一台速度非常快的机器，而Millet和Boger很快指出，当前型号的A12Z芯片组比A14具有更多的CPU和GPU内核(每个内核八个)。GPU计算能力的巨大差异尤其意味着iPad Pro将继续更适合图形工作以及Apple专业用户可能会处理的其他“高性能工作负载”。但这并不是说iPad Air的芯片组在这里完全被淘汰了。 博格指出：“由于A14具有我们最新一代的CPU内核，因此您可能会在这里和那里看到一些东西，它们可能会胜过A12Z。” 苹果制造了一款售价600美元的平板电脑，其功能有时会超过其专业级硬件，这是一个大问题。但是，更重要的是，苹果公司在设计A14时所做的工作可能会影响其后续设备。 三、走向未来 正如我之前说的，A14将为新款iPad Air以及可能是该公司最新推出的iPhone系列提供动力，但几乎肯定还会在其他产品中使用。看看Apple的入门级iPad系列：尽管它们从未获得过为iPad Pros制造的高端芯片组版本，但它们经常被上一代iPhone中使用的芯片所刷新。如果您是Apple设备的粉丝，那么您是否还不打算大肆购买新手机或平板电脑也没关系-您最终体验A14的机会还不错。 即使您不这样做，您仍然可以从其中进行的一些工作中受益。当苹果公司的人们开始研究芯片组时，他们不仅专注于为单个产品构建芯片组。他们考虑了公司的整体阵容。“我们花了很多时间与产品团队和软件团队合作，而架构小组确实位于其中。” Millet说。 苹果在制造产品时，必须弄清从CPU和GPU到相机和显示模块以及大量传感器的重要组件清单。以良好的方式将所有组件连接起来是Millet团队的工作，而他们最大的优先事项之一就是确保将它们编织在一起的芯片级体系结构参数化-即可扩展以用于不同类型的设备。 他说：“最终，我们要确保在为一代构建CPU时，我们不一定只为一代构建CPU。” 虽然这并不意味着会在Apple Watch之类的产品中看到A14的六核CPU，但为该公司的旗舰手机芯片组开发的体系结构很可能会改编并在其他地方重复使用。事实证明，我们可能不必等很久就能看到一个很好的例子。 几周以来，一直有传言称iPad Pro由A14的高性能版本A14X提供动力，有人传言称该产品将于2021年初推出。在发布由A12驱动的iPhone XS系列仅一个月后，苹果就宣布了其第三代iPad Pro和A12X芯片组。 谣传A14X也是该公司的首批商用Apple Silicon Mac中的芯片组。被问及该公司在Mac芯片上的工作是否完全影响了A14的发展时，Millet指出：“有时，独特的平台制约着发明的发展。” 最终，对于A14和苹果公司在不久的将来的计划，我们仍然知之甚少。 它的体系结构还可以如何扩展或限制为适用于不同的硬件?苹果从设计像A14这样的移动芯片组中学到的知识是否会给它提供在英特尔和AMD上需要的工具?Millet完全没有讨论这些话题，但似乎一模一样：无论是否购买iPad Air(或iPhone 12)，苹果的工作都会对该芯片组会在未来几年都产生影响。

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  • 小米黑科技，一指连UWB 超宽带技术

    自Apple以来，越来越多手机厂商开始在UWB超宽频技术上投入研发，而小米就是最新公布成果的一家。 早些时候他们公开了所谓的一指连方案，它能利用500MHz的超大频宽，让内建了UWB晶片及阵列天线的手机与智慧型装置实现角度测量精度在正负3度以内的客厅厘米级精准定位，从而在一定空间内实现指向性的交互操作。 什么是 UWB? UWB 超宽带技术，实际上并非一个完全的新技术了，苹果和三星都已经在自己的产品上使用。这个由苹果带出的新概念，最早在 iPhone 11 系列上出现，苹果 UWB 芯片将其命名为 U1 芯片。 UWB 超宽带通信技术能够让手机或电子设备具备精确的空间感知能力，小米称它是室内的「GPS」，但实际情况更像是一个「雷达」。 目前苹果和小米公开的信息显示，UWB 技术均可以实现厘米级的设备精确定位，甚至连对应设备的角度测量精度，也能到正负 3 度的水准。 不只是精准，UWB 技术还有着超越蓝牙的数据传输能力。 以苹果的 U1 芯片为例，iPhone 11 Pro 如果通过 UWB 技术进行文件传输，速度可以达到 27Mb/s ，在速度上都优于蓝牙，但略慢于 Wi-Fi 。 另外，UWB 由于是通过无线电信号的往返时间计算设备间的距离，而不是像蓝牙那样通过信号强度粗略地判断设备间的大概位置。所以我们就不需要担心 UWB 技术像蓝牙那样受到其他信号的干扰或入侵，能很好地保证安全性。 UWB 能做什么? 相信看到这里的机友就会疑惑：不就是一个升级版蓝牙吗?这么想就错了。 得益于设备间能够进行准确的空间感知，以及高速的数据传输，UWB 可以带来相当丰富的玩法。苹果目前相对保守一些，只用来对隔空投送功能进行强化，让 iPhone 用户之间可以更好地识别收发双方。 小米的玩法就丰富多了。像小米副总裁曾学忠演示的那样，不仅可以控制风扇开光，还能控制灯光的颜色等。 操作起来比 APP 更加方便顺手，只要指向某个智能家居设备，就能弹出控制框。小米将这个功能命名为「一指连」功能，从视频来看，确实有一指操控万物内味儿了。 当然，UWB 的能力不止于此。 曾学忠还表示，未来甚至连「指」这一下的操作都可以省略。因为这是个可以获得精准定位的技术，手机能感知到你正在往哪个设备靠过去，猜测你要做什么，并且帮你把它给做了。 像无感开门的演示，只需要门锁和手机通过 UWB 相互感应到实现设备的定位，立刻就能开锁进门。 手机作为比钥匙更随身携带的产品，成为大门的密钥，自然是方便安全。 既然家门可以这样解锁打开，那车门是不是也可以这么做呢?靠近空调、风扇、灯、电视机、音箱、扫地机器人等各种设备的时候是不是也能做出反应呢? 显然，UWB 未来将会是 IoT 设备的必备功能，多媒体和智能家居设备的控制、感应式开门都将成为最基础的使用方法。 要更进阶的话，那就是通过 UWB 芯片将设备和设备进行相互定位，为 AR 软件提供更准确的空间信息，提高 AR 的真实性。 这个功能将会是未来生活的一个重要基础。作为国内第一家跟进这个技术的厂商，值得称赞。 一来，为我们这些消费者提供更出色的传输功能以及智能家居体验;二来，研发的人多了自然玩法升级也会更快; UWB 是一个涉及数据交互的技术，支持 UWB 的设备越多，使用场景也越多。 总的来说，目前的一指连方案尚没有跳脱出大家一般能想到的UWB 功能，小米也承认这只是其开发的冰山一角。他们下一步的方向是将指这个动作也去掉，要做到无感联动，类似靠近车门手机自动解除门锁、地铁进站手机自动刷卡通行等操作都有望伴随小米UWB 技术的落地陆续实现。

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