3月28日華為召開2021年經(jīng)營財報發(fā)布會,華為的財報中多個數(shù)據(jù)的下降描述了華為的2021年。
三大業(yè)務板塊銷售收入中,只有企業(yè)業(yè)務同比增長達到1024億人民幣,運營商業(yè)務下降7%,消費者業(yè)務更是暴跌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)務都面臨下滑。中國地區(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%。
確定失去先進制程,華為怎么辦?
發(fā)布會上,華為表示無法獲得先進制程已成定局,但要用其他方法去保持產(chǎn)品的先進性。
華為曾經(jīng)的輝煌離不開先進制程的助力。2019年華為旗下的海思半導體是臺積電的第一大客戶。2020年5月美國商務部宣布將全面限制華為購買采用美國軟件和技術生產(chǎn)的半導體,即使非美國半導體公司,只要使用了美國的半導體產(chǎn)品想要與華為交易就必須經(jīng)過美國政府的同意。
而當時華為利用最后的窗口期,緊急向臺積電追加7億美元訂單,這也讓華為的麒麟芯片維系了一段時間。2021年,華為發(fā)布僅支持4G的手機并且開始搭載驍龍芯片宣告華為的“存貨”告罄。
很長一段時間外界對華為的手機業(yè)務表示擔憂,沒有先進制程,華為即使有世界一流的設計能力,依舊是巧婦難為無米之炊。因此在這次發(fā)布會上,圍繞先進制程受限,華為兩次被問道“是否會選擇自建代工廠?”
第一次,華為回答:在當前技術封鎖情況下,投資半導體會變得很具有商業(yè)價值,我們樂于看到有越來越多的企業(yè)參與市場,更樂見他們成功。在當前先進工藝技術不可獲得下,我們會尋求系統(tǒng)突破,未來的芯片布局會采用多核加上軟件的結構方式,為芯片注入新的生命力。
第二次,華為回答:2019 年華為 5G 手機出貨 1.2 億臺,以一臺手機一顆基帶芯片計算,需要 1.2 億顆的基帶芯片。再來看基站,2019 年華為交付 100 萬臺基站,每一臺基站需要一顆芯片,共計 100 萬顆芯片。2020 年 To C的業(yè)務遇到巨大下滑,但 To B的業(yè)務持續(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、軟件和系統(tǒng)架構重構前進,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工藝技術的情況下,產(chǎn)品也可以非常有競爭力,華為會一直沿著這方向努力。
兩次回答,華為隱晦地宣布不會通過自建晶圓廠去渡過難關。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、架構等方面下功夫從而保證性能;二則是華為將會通過投資半導體產(chǎn)業(yè)鏈的方式去穩(wěn)定芯片的供應鏈。
不靠先進制程靠散熱?
首先我們來看華為的第一個方向,“用堆疊換性能”。
就在發(fā)布會結束不久后的4月5日,華為技術有限公司公開了一項芯片相關專利。該項名為"一種芯片堆疊封裝及終端設備"的專利,涉及半導體技術領域,其能夠在保證供電需求的同時,解決因采用硅通孔技術而導致的成本高的問題。
華為的這一專利涉及半導體技術領域,其能夠在保證供電需求的同時,解決因采用硅通孔技術而導致的成本高的問題。該芯片堆疊封裝(01)包括:設置于第一走線結構(10)和第二走線結構(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)與第二走線結構(20)連接;第二非交疊區(qū)域(C2)與第一走線結構(10)連接。
這一設計通過設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構連接,從而縮短了第一芯片和第二芯片間的互連路徑,降低了信號延遲,提高了芯片間的通信速率。
對此,這一專利相關人士指出,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,也是最重要的一個參數(shù)就是熱阻(Thermal Resistance)。熱阻是描述物質熱傳導特性的一個重要指標。在集成電路中,熱阻是衡量封裝將管芯產(chǎn)生的熱量傳導至電路板或周圍環(huán)境的能力的一個標準和能力。
當溫度上升,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)部會出現(xiàn)相互擠壓、拉扯。這些相互之間的作用力,在長時間的積累下,就可能造成材料產(chǎn)生機械裂紋,導致芯片失效。
溫度的升高,會強化物質的活性,進而加速化學反應的進程。腐蝕的本質是化學反應,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)境強相關的現(xiàn)象。當使用環(huán)境極好,周圍無可與芯片材料反應的物質時,芯片內(nèi)部的組成物質也會發(fā)生分解。由于同屬于化學反應,溫度對其速率的增加,遵循類似的規(guī)律。內(nèi)部的物質發(fā)生分解后,電氣性能顯然會發(fā)生巨大變化。
溫度升高,各類微粒的無規(guī)則運動均會強化。電子移動會導致芯片性能不穩(wěn)。
芯片組成物電氣性能隨溫度的變化。芯片的實際運行的最優(yōu)點只能位于某一個溫度點或較小的溫度范圍內(nèi),當芯片的溫度很高或很低時,由于各類物質的電氣性能相對設計溫度已經(jīng)發(fā)生較大變化,芯片將無法實現(xiàn)預期的功能。因此,電氣性能的變化,也是溫度的關鍵影響之一。
芯片散熱不僅與設計、布局有關,還與芯片的封裝與各層之間的粘結質量相關。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,發(fā)熱密度顯著增大,這將使得疊層芯片內(nèi)部的熱場比單片集成電路更復雜,因而可能會造成更為嚴重的熱可靠性問題。有研究表明芯片面積是影響芯片散熱的最顯著因素,同時疊層結構相對來說散熱較好。
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,注冊資本為6億元,經(jīng)營范圍包括光通信設備制造;光電子器件制造;電子元器件制造;半導體分立器件制造等。
華為精密制造有限公司,主要業(yè)務是華為無線、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,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,不會大批量生產(chǎn)芯片,更不會從事代工業(yè)務。
華為的這一選擇不難理解,建立一座晶圓廠成本極高。僅一臺光刻機成本就可能達到數(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)十億光刻機成本以及配套的土地、其他設備等仍會給華為帶來不小的壓力。尤其是在華為業(yè)績下滑的現(xiàn)狀下,大筆投資自建晶圓廠是一件性價比相對較低的事情。更何況在美國的制裁下,華為建立起完全自主的芯片制造能力幾乎是不可能的。
中國半導體讓華為活下去
不過正如華為在發(fā)布會上分享的,華為雖然不自建晶圓廠,但樂于看見國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的百花齊放。同時華為也在身體力行的投資國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè),華為旗下的華為哈勃投資的企業(yè)中,覆蓋了第三代半導體、晶圓級光芯片、電源管理芯片、時鐘芯片、射頻濾波器等多個領域,而這些領域正是華為較多依賴美國產(chǎn)業(yè)鏈的領域。
可以發(fā)現(xiàn),華為將芯片性能的未來更多的押注在了國產(chǎn)半導體上。
2021年華為的凈利潤為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。在華為的財報中,出售榮耀及超聚變業(yè)務貢獻了574.31億的凈收益,可以說華為在“賣血”換利潤。這不免讓外界擔憂,2022的華為如何保證業(yè)務的進一步增長?
華為在發(fā)布會上表示,2022年華為的目標仍是“活下來”,而華為也將業(yè)務的增長轉向可穿戴設備、智能家居業(yè)務等等,在這些領域華為可以依靠國產(chǎn)半導體的力量發(fā)展。
近日有消息指出長江存儲進入蘋果供應鏈,讓國產(chǎn)半導體大為振奮,這確實是對國產(chǎn)半導體的認可。標志著國產(chǎn)半導體的質量已經(jīng)得到國際廠商的認可。但這只是國產(chǎn)半導體的第一步,要華為走出陰霾需要國產(chǎn)半導體有能力成為國內(nèi)電子公司的中流砥柱。
只有國產(chǎn)半導體共同努力,才能救華為。