主题：【整理】华为怎样制造出震惊美国的先进芯片 -- 燕人

这是英国财经时报网站11月30号一篇文章。我不了解芯片工业。翻译过来给同学做个参考。

【2020年底，华为还在为自己作为手机制造商的生存而战。

几个月前，特朗普政府对这家中国公司实施了严厉制裁，将其从全球半导体供应链中切断。制裁禁止任何没有许可证的人生产华为设计的芯片。作为回应，华为决定将其670亿美元的芯片和移动业务押注于与中芯国际(Semiconductor Manufacturing International Corporation)的一笔棘手交易上。中芯国际是一家由政府支持的晶圆代工厂，以其追赶全球领先芯片制造商的雄心而闻名。

中芯国际在广告中宣称，它找到了一种方法，可以使用过时的设备生产更先进的芯片。它将比华为之前的供应商台湾半导体制造公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)耗时更长，成本更高，而且可能行不通。但这是一个机会。华为联系中芯国际制造一款代号为“夏洛特”的新型“片上系统”智能手机。

这两家公司处境不利。2020年12月，中芯国际与华为一起被列入美国制裁名单，这意味着任何想向中芯国际出售技术的公司都需要得到华盛顿的许可。

为了建造夏洛特，中芯国际将不得不努力应对其不熟悉的先进工艺，以及在购买和管理复杂设备方面的新限制。一位接近中芯国际的芯片公司高管将其比作“在黑暗中测量大象”。

然而，近三年后，在2023年8月，一款新的华为设备悄然向公众推出Mate 60系列手机，由夏洛特(Charlotte)提供支持，现在被称为麒麟9000S芯片。各种测试团队表示，麒麟9000的性能可与高通(Qualcomm)一两年前推出的芯片相媲美。Mate 60在中国迅速上架，经过多年的制裁后，华为芯片的回归受到了民族主义者和科技爱好者的热烈欢迎。

在美国，对于华为是如何克服制裁、生产芯片的，人们普遍感到困惑。美国国家安全顾问杰克•沙利文(Jake Sullivan)表示，美国需要获得有关麒麟9000的“更多信息”。

Wadhwani人工智能和先进技术中心主任格雷戈里·艾伦在一份关于华为新手机的深度报告中写道:“关于华为的突破，也许最令人惊讶的事实是，这么多美国政府领导人显然感到惊讶。”

华为和中芯国际都没有透露他们是如何完成这一壮举的。但通过对数十名业内人士和专家的采访，我们可以近距离地了解到，这些公司是如何在中国政府的支持下，为这个项目投入大量资源，以保持市场份额的，现在又为尖端人工智能芯片生产的进步打开了大门。

能否保持这一势头，将决定中国能否在地缘政治挑战中维持其半导体产业并获得全球技术霸权。麒麟9000S是否证明，尽管受到制裁，中国仍能与对手竞争?或者华为只是把闪电装在瓶子里?

由于半导体行业的敏感性，接受英国《金融时报》采访的多数消息人士要求匿名。

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在芯片制造中，最广泛认可的基准之一是7纳米。虽然表面上是指工艺节点的大小，但它是生产智能手机和数据中心高性能芯片的尖端技术的行业简称。

苹果iPhone XS的核心部件A12和为特斯拉半自动驾驶提供动力的Dojo D1都是采用台积电的7nm工艺生产的。中芯国际提供了两种版本的7nm工艺，N+1和升级后的N+2。据多位知情人士透露，麒麟9000S芯片是在N+2生产的。

不过，业内专家和分析师表示，虽然台积电和三星等公司使用极紫外(EUV)光刻设备来制造这些芯片，但中芯国际使用的是效率较低的深紫外(DUV)设备。

“起初，这是因为预算限制，”一位熟悉中芯国际技术发展路径的半导体专家表示。“EUV非常昂贵，而中芯国际的先进工艺落后于台积电几代人，这使得它没有多少客户和收入。”

这两款机器都可以实现7nm工艺，但EUV效率更高，精度更高，浪费更少。

为了提高晶体管密度，中芯国际使用DUV机器重复其他公司使用EUV设备制造芯片的步骤。但这对良率产生了有害的影响，良率衡量的是每片晶圆上工作芯片与有缺陷芯片的比例。

据荷兰光刻机制造商ASML的说法，在DUV机器上需要34个光刻步骤才能达到7纳米，而在EUV机器上只需9个步骤。额外的生产步骤导致更高的生产成本和更低的产量。

Counterpoint的半导体分析师Brady Wang说，每增加一步，就会有更多的芯片被扔掉，设备成本也会上升。更多的部件和材料也被消耗。但据三名知情人士透露，在中芯国际2019年向阿斯麦订购的EUV设备被阻止后，最初作为预算权宜之计的计划变成了必须。

这种先进的光刻机受《瓦森纳协议》(Wassenaar Arrangement)的约束。这是一项由40多个国家签署的多边出口管制协议，旨在限制可能具有双重军事目的的产品的销售。

两位接近中芯国际供应商的消息人士表示，中芯国际设法从现有工厂和华盛顿制裁前收到的工厂中拼凑设备，以保持7纳米生产线的运转。

但这仍然使它没有ASML通常为高度复杂机器的客户提供的额外支持。“条件很苛刻，”一位接近中芯国际的芯片公司高管表示。“基本上，没有软件更新，也没有设备工厂的工程师进行维护服务。”

艾伦表示，即使在出口管制之后，中芯国际仍能获得维持其7纳米生产设施运行所需的备件和技术服务，令美国官员感到惊讶。

接近中芯国际的业内人士承认，一些设备可能是在违反出口管制的情况下获得的。据路透社报道，美国半导体设备制造商应用材料公司已经因可能违反出口限制而受到调查。应用材料在发给新闻通讯社的一份声明中表示，该公司“正在与政府合作，并继续致力于遵守包括出口管制和贸易法规在内的全球法律”。AMAT没有回应置评请求。

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芯片制造商通常与芯片设计公司合作，在新工厂测试设备和制造工艺。例如，台积电将与苹果合作生产其3nm工艺线生产的芯片。

对于中芯国际升级的7nm生产线，华为是小白鼠。但据三位熟悉中芯国际工厂的内部人士透露，这家手机制造商为中芯国际带来了收入和认可，并在重新定义生产线的几个方面发挥了关键作用。其中一位员工表示:“在中芯国际上海工厂里，华为的工程师随处可见。”

中芯国际也向国外寻求帮助。由于出口管制，美国人被禁止为中国先进的芯片制造商工作，但据两名熟悉中芯国际的芯片工程师称，该公司还聘请了来自台湾、日本、韩国和德国的专家，以提高生产率。

其中一位工程师表示:“这些海外专家带来了他们从其他代工厂获得的先进工艺的技术知识。”

“7纳米工艺还有数千个步骤需要改进，”第二位工程师说。“即使在凌晨，我也不得不接工厂的电话，因为它可能涉及一两个关键的改进。”

据熟悉华为芯片设计团队的消息人士透露，当中芯国际收到麒麟9000S订单时，它没有一个能够协助芯片设计工程师调整其设计以适应不同代工厂的工艺规范的团队。华为不得不自己适应。

麒麟9000的产量仍然笼罩在神秘之中，华为和中芯国际都没有就此事发表任何公开声明。一位早期了解麒麟9000生产情况的人士表示，在风险较大的量产阶段(即大规模生产前的一步)，麒麟9000的产量达到了30%以上。

该知情人士称，这是“在艰难条件下的一个积极数字”，但他指出，“与成品率为90%的生产线相比，成本至少增加了两倍，而成品率是移动芯片制造的理想基准。”

业内专家认为，中国政府的资金弥补了过高的芯片生产成本。根据华为的年度报告，该公司在2022年从中国政府获得了65.5亿元人民币(合9.48亿美元)，是前一年的两倍多。过去3年，中芯国际获得了68.8亿元人民币的政府补贴，作为主要股东的中国集成电路产业投资基金(China Integrated Circuit Industry Investment Fund)也提供了额外支持。

研究中国半导体产业的专家道格拉斯•富勒(Douglas Fuller)表示:“中国政府显然认为，为这一努力埋下巨额账单是值得的。”

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麒麟9000S在中国掀起了波澜，让华为重新夺回了失去的市场份额。业内专家预测，这将增加搭载麒麟芯片的智能手机的产量;海通国际证券(Haitong International Securities)分析师Jeff Pu估计，到2024年底，基于麒麟的智能手机的产量可能高达7000万部。

然而，中芯国际和华为已经扩大了它们的雄心，它们制定了一项计划，以增加用于人工智能系统的芯片产量，以应对华盛顿对中国高性能芯片销售收紧的限制。腾讯(Tencent)和阿里巴巴(Alibaba)等中国互联网巨头的高管承认，他们在采购高性能芯片方面面临困难，这促使他们考虑在本土寻找替代方案。

华为的Ascend系列人工智能芯片被行业分析师吹捧为英伟达图形处理单元的潜在替代品，尽管它们的整体性能落后于这家美国集团的产品

在2020年5月实施制裁之前，华为一直在销售台积电制造的Ascend AI芯片。如今，多名接近中芯国际的消息人士表示，华为已经恢复了产品线，采用中芯国际制造的新设计的数据中心芯片。

接近华为的三位消息人士表示，互联网巨头腾讯、百度和美团已经购买了华为Ascend 910b芯片进行小规模试验。两位接近中芯国际的人士表示，该芯片工厂已经在努力扩大华为预购芯片的7nm产能，并开发更先进的5nm制程节点。

两位知情人士表示，明年Ascend 910b芯片的生产目标比2023年增加了一倍以上，将生产20多万颗芯片。

在中国，华为和中芯国际必须克服数据中心芯片制造过程中的一些重大挑战，才能开始从英伟达手中夺取市场份额。

人工智能芯片比智能手机的处理器更大，因此更有可能因生产错误而出现缺陷。据一位熟悉生产方面的消息人士透露，华为Ascend 910B芯片目前的良率仅略高于20%，这意味着几乎每5个芯片中就有4个是次品。

由于美国、日本和荷兰的限制，中芯国际的产能扩张预计将面临比三年前更大的困难。ASML最先进的DUV机器受到荷兰和美国的出口管制。

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ASML表示，该公司“遵守所有适用的出口管制规则和法规”，其（中国）客户意识到，从2024年起，“我们不太可能获得这些系统的出口许可证以用于向中国国内客户发货”。但中芯国际的供应商表示，在美国收紧出口管制之前，该公司从ASML获得了一批新的先进DUV，这意味着在未来两到三年内，中芯国际仍有可能提高产量和技术开发。其中一名知情人士表示:“这里的大部分设备仍是中芯国际在2020年储备的美国和日本产品。”然而，业内专家和分析师认为，中芯国际可能会在生产先进芯片之前耗尽设备维护和材料供应。

研究中国半导体行业的独立顾问吴国荣(Leslie Wu)表示: “部分机器零部件库存将在两到三年内用完，因为没有本土企业的替代品，通过黑市购买的份额将微乎其微。”他表示:“ 对于零部件的限制，没有合适的答案。 “这将是一个巨大的麻烦……(如果)库存产品在国内替代品出现之前售罄。”华为和中芯国际没有回复记者的置评请求。

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华为和中芯国际在努力跟上行业领导者的步伐时，至少可以肯定会得到国家的支持。一位参与半导体行业政策制定的政府官员表示，目前的目标是“不惜一切代价”建立尖端芯片生产线。

“稳定的芯片供应链是高性能计算系统的支柱……这对中国高性能计算行业保持发展势头至关重要，尤其是在贸易紧张局势和美国政府实施限制的情况下。”

自2014年成立中国集成电路产业投资基金以来，中国政府一直在用国家资金培育微芯片产业。该投资基金在过去10年积累了470亿美元的巨额资金，预计还将再筹集410亿美元，进一步支持中国寻求技术自给自足的努力。

研究公司JW Insights的一份报告分析了25个省份和地区的政府投资，报告显示，2021年和2022年，中国政府向半导体相关行业投入了2908亿美元，其中三分之一投向了半导体设备和材料。】

很显然，川普和随后的拜登都低估了中国人的智慧和决心。就如同核武器的发展历程一样，中国人在跟随西方进入这个领域后，必须依靠自己的力量走下去。

此文应该是对运十的争论的终结。文中的加重号表明了世界上纯粹的经济竞争是很难存在的，尤其对于中国这样的国家。