3月28日華為召開2021年經(jīng)營(yíng)財(cái)報(bào)發(fā)布會(huì),華為的財(cái)報(bào)中多個(gè)數(shù)據(jù)的下降描述了華為的2021年。
三大業(yè)務(wù)板塊銷售收入中,只有企業(yè)業(yè)務(wù)同比增長(zhǎng)達(dá)到1024億人民幣,運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)下降7%,消費(fèi)者業(yè)務(wù)更是暴跌49.6%。
如果從不同地區(qū)的銷售收入表現(xiàn)來看,華為全球的業(yè)務(wù)都面臨下滑。中國(guó)地區(qū)收入下滑30.9%,歐洲中東非洲下滑27.3%,美洲地區(qū)下降26.3%。
確定失去先進(jìn)制程,華為怎么辦?
發(fā)布會(huì)上,華為表示無法獲得先進(jìn)制程已成定局,但要用其他方法去保持產(chǎn)品的先進(jìn)性。
華為曾經(jīng)的輝煌離不開先進(jìn)制程的助力。2019年華為旗下的海思半導(dǎo)體是臺(tái)積電的第一大客戶。2020年5月美國(guó)商務(wù)部宣布將全面限制華為購(gòu)買采用美國(guó)軟件和技術(shù)生產(chǎn)的半導(dǎo)體,即使非美國(guó)半導(dǎo)體公司,只要使用了美國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)品想要與華為交易就必須經(jīng)過美國(guó)政府的同意。
而當(dāng)時(shí)華為利用最后的窗口期,緊急向臺(tái)積電追加7億美元訂單,這也讓華為的麒麟芯片維系了一段時(shí)間。2021年,華為發(fā)布僅支持4G的手機(jī)并且開始搭載驍龍芯片宣告華為的“存貨”告罄。
很長(zhǎng)一段時(shí)間外界對(duì)華為的手機(jī)業(yè)務(wù)表示擔(dān)憂,沒有先進(jìn)制程,華為即使有世界一流的設(shè)計(jì)能力,依舊是巧婦難為無米之炊。因此在這次發(fā)布會(huì)上,圍繞先進(jìn)制程受限,華為兩次被問道“是否會(huì)選擇自建代工廠?”
第一次,華為回答:在當(dāng)前技術(shù)封鎖情況下,投資半導(dǎo)體會(huì)變得很具有商業(yè)價(jià)值,我們樂于看到有越來越多的企業(yè)參與市場(chǎng),更樂見他們成功。在當(dāng)前先進(jìn)工藝技術(shù)不可獲得下,我們會(huì)尋求系統(tǒng)突破,未來的芯片布局會(huì)采用多核加上軟件的結(jié)構(gòu)方式,為芯片注入新的生命力。
第二次,華為回答:2019 年華為 5G 手機(jī)出貨 1.2 億臺(tái),以一臺(tái)手機(jī)一顆基帶芯片計(jì)算,需要 1.2 億顆的基帶芯片。再來看基站,2019 年華為交付 100 萬臺(tái)基站,每一臺(tái)基站需要一顆芯片,共計(jì) 100 萬顆芯片。2020 年 To C的業(yè)務(wù)遇到巨大下滑,但 To B的業(yè)務(wù)持續(xù)性是有保障的。
華為一直在投入研發(fā),研發(fā)方向朝著理論重構(gòu)、軟件和系統(tǒng)架構(gòu)重構(gòu)前進(jìn),例如用面積換性能、堆疊換性能,這可以讓華為即使不采用先進(jìn)工藝技術(shù)的情況下,產(chǎn)品也可以非常有競(jìng)爭(zhēng)力,華為會(huì)一直沿著這方向努力。
兩次回答,華為隱晦地宣布不會(huì)通過自建晶圓廠去渡過難關(guān)。從華為的答案里我們可以看到,華為未來的策略。一是使用成熟制程,在封裝、架構(gòu)等方面下功夫從而保證性能;二則是華為將會(huì)通過投資半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的方式去穩(wěn)定芯片的供應(yīng)鏈。
不靠先進(jìn)制程靠散熱?
首先我們來看華為的第一個(gè)方向,“用堆疊換性能”。
就在發(fā)布會(huì)結(jié)束不久后的4月5日,華為技術(shù)有限公司公開了一項(xiàng)芯片相關(guān)專利。該項(xiàng)名為"一種芯片堆疊封裝及終端設(shè)備"的專利,涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域,其能夠在保證供電需求的同時(shí),解決因采用硅通孔技術(shù)而導(dǎo)致的成本高的問題。
華為的這一專利涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域,其能夠在保證供電需求的同時(shí),解決因采用硅通孔技術(shù)而導(dǎo)致的成本高的問題。該芯片堆疊封裝(01)包括:設(shè)置于第一走線結(jié)構(gòu)(10)和第二走線結(jié)構(gòu)(20)之間的第一芯片(101)和第二芯片(102);所述第一芯片(101)的有源面(S1)面向所述第二芯片(102)的有源面(S2);第一芯片(101)的有源面(S1)包括第一交疊區(qū)域(A1)和第一非交疊區(qū)域(C1),第二芯片(102)的有源面(S2)包括第二交疊區(qū)域(A2)和第二非交疊區(qū)域(C2);第一交疊區(qū)域(A1)與第二交疊區(qū)域(A2)交疊,第一交疊區(qū)域(A1)和第二交疊區(qū)域(A2)連接;第一非交疊區(qū)域(C1)與第二走線結(jié)構(gòu)(20)連接;第二非交疊區(qū)域(C2)與第一走線結(jié)構(gòu)(10)連接。
這一設(shè)計(jì)通過設(shè)置第一芯片的有源面面向第二芯片的有源面,并且將第一芯片的有源面中的第一交疊區(qū)域和第二芯片的有源面中的第二交疊區(qū)域交疊并通過直接互連結(jié)構(gòu)連接,從而縮短了第一芯片和第二芯片間的互連路徑,降低了信號(hào)延遲,提高了芯片間的通信速率。
對(duì)此,這一專利相關(guān)人士指出,該專利展示了華為在解決芯片散熱問題上的能力。
芯片的散熱對(duì)芯片性能影響很大。電子器件散熱中最常用的,也是最重要的一個(gè)參數(shù)就是熱阻(Thermal Resistance)。熱阻是描述物質(zhì)熱傳導(dǎo)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。在集成電路中,熱阻是衡量封裝將管芯產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至電路板或周圍環(huán)境的能力的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和能力。
當(dāng)溫度上升,內(nèi)部封裝材料體積變化必不相同。由于芯片被強(qiáng)制焊在單板上,這些材料體積的變化,被限制在固有的空間內(nèi),于是內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)相互擠壓、拉扯。這些相互之間的作用力,在長(zhǎng)時(shí)間的積累下,就可能造成材料產(chǎn)生機(jī)械裂紋,導(dǎo)致芯片失效。
溫度的升高,會(huì)強(qiáng)化物質(zhì)的活性,進(jìn)而加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程。腐蝕的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng),因此,高溫情境下,芯片抗腐蝕性能下降。
芯片的腐蝕是與外界環(huán)境強(qiáng)相關(guān)的現(xiàn)象。當(dāng)使用環(huán)境極好,周圍無可與芯片材料反應(yīng)的物質(zhì)時(shí),芯片內(nèi)部的組成物質(zhì)也會(huì)發(fā)生分解。由于同屬于化學(xué)反應(yīng),溫度對(duì)其速率的增加,遵循類似的規(guī)律。內(nèi)部的物質(zhì)發(fā)生分解后,電氣性能顯然會(huì)發(fā)生巨大變化。
溫度升高,各類微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)均會(huì)強(qiáng)化。電子移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致芯片性能不穩(wěn)。
芯片組成物電氣性能隨溫度的變化。芯片的實(shí)際運(yùn)行的最優(yōu)點(diǎn)只能位于某一個(gè)溫度點(diǎn)或較小的溫度范圍內(nèi),當(dāng)芯片的溫度很高或很低時(shí),由于各類物質(zhì)的電氣性能相對(duì)設(shè)計(jì)溫度已經(jīng)發(fā)生較大變化,芯片將無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。因此,電氣性能的變化,也是溫度的關(guān)鍵影響之一。
芯片散熱不僅與設(shè)計(jì)、布局有關(guān),還與芯片的封裝與各層之間的粘結(jié)質(zhì)量相關(guān)。與常規(guī)的單芯片相比,堆疊封裝方式封裝了更多的裸芯片,其內(nèi)部熱源相互影響,熱耦合更強(qiáng),發(fā)熱密度顯著增大,這將使得疊層芯片內(nèi)部的熱場(chǎng)比單片集成電路更復(fù)雜,因而可能會(huì)造成更為嚴(yán)重的熱可靠性問題。有研究表明芯片面積是影響芯片散熱的最顯著因素,同時(shí)疊層結(jié)構(gòu)相對(duì)來說散熱較好。
不造芯片的華為與華為精密制造有限公司
2021年12月28日華為技術(shù)有限公司成立了子公司——華為精密制造有限公司,控股比例為100%,法定代表人為李建國(guó),注冊(cè)資本為6億元,經(jīng)營(yíng)范圍包括光通信設(shè)備制造;光電子器件制造;電子元器件制造;半導(dǎo)體分立器件制造等。
華為精密制造有限公司,主要業(yè)務(wù)是華為無線、數(shù)字能源等產(chǎn)品的部分核心器件、模組、部件的精密制造,包括組裝與封測(cè),并擁有一定的規(guī)模量產(chǎn)及小批量制造能力,但該公司主要為華為的自有產(chǎn)品服務(wù),不會(huì)大批量生產(chǎn)芯片,更不會(huì)從事代工業(yè)務(wù)。
華為的這一選擇不難理解,建立一座晶圓廠成本極高。僅一臺(tái)光刻機(jī)成本就可能達(dá)到數(shù)十億人民幣,雖然2021年華為投入了1427億人民幣在研究與創(chuàng)新上,但是再增加數(shù)十億光刻機(jī)成本以及配套的土地、其他設(shè)備等仍會(huì)給華為帶來不小的壓力。尤其是在華為業(yè)績(jī)下滑的現(xiàn)狀下,大筆投資自建晶圓廠是一件性價(jià)比相對(duì)較低的事情。更何況在美國(guó)的制裁下,華為建立起完全自主的芯片制造能力幾乎是不可能的。
中國(guó)半導(dǎo)體讓華為活下去
不過正如華為在發(fā)布會(huì)上分享的,華為雖然不自建晶圓廠,但樂于看見國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的百花齊放。同時(shí)華為也在身體力行的投資國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),華為旗下的華為哈勃投資的企業(yè)中,覆蓋了第三代半導(dǎo)體、晶圓級(jí)光芯片、電源管理芯片、時(shí)鐘芯片、射頻濾波器等多個(gè)領(lǐng)域,而這些領(lǐng)域正是華為較多依賴美國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈的領(lǐng)域。
可以發(fā)現(xiàn),華為將芯片性能的未來更多的押注在了國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體上。
2021年華為的凈利潤(rùn)為1137億人民幣,同比大增75.9%,這看起來鮮明數(shù)據(jù)背后卻是華為出售兩家核心子公司的辛酸。在華為的財(cái)報(bào)中,出售榮耀及超聚變業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)了574.31億的凈收益,可以說華為在“賣血”換利潤(rùn)。這不免讓外界擔(dān)憂,2022的華為如何保證業(yè)務(wù)的進(jìn)一步增長(zhǎng)?
華為在發(fā)布會(huì)上表示,2022年華為的目標(biāo)仍是“活下來”,而華為也將業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向可穿戴設(shè)備、智能家居業(yè)務(wù)等等,在這些領(lǐng)域華為可以依靠國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體的力量發(fā)展。
近日有消息指出長(zhǎng)江存儲(chǔ)進(jìn)入蘋果供應(yīng)鏈,讓國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體大為振奮,這確實(shí)是對(duì)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體的認(rèn)可。標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體的質(zhì)量已經(jīng)得到國(guó)際廠商的認(rèn)可。但這只是國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體的第一步,要華為走出陰霾需要國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體有能力成為國(guó)內(nèi)電子公司的中流砥柱。
只有國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體共同努力,才能救華為。