实力不详遇强则强，华为突破AI芯片工艺临界点，亮剑松山湖_ai芯片|华为|松山湖|互联网公

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自2020年起，美国开始对AI、芯片等最尖端技术进行对华出口管制，且逐年提高管制力度。万般皆苦，唯有自渡。中国自然是加大研发，但远水解不了近渴，为了解决这个问题，中国企业来了一招瞒天过海。
西方媒体说我们利用空壳公司向台积电下单，绕过制裁，获得了超过200万颗的AI芯片，并且利用同样的方法从韩国三星购得大量的高带宽内存（HBM）。
这些报道的言下之意，说得好像中国什么都没有一样，全是舶来品一样。
实际上中国在遭受美国打压的这几年，实力不详，遇强则强，芯片产业上经过多年布局和厚积薄发，早已有了一战之力。

在芯片制造技术上，英伟达NVIDIA的AI芯片H100采用的是台积电最新的4纳米工艺制造，这是当前最先进的半导体制造工艺之一，但早在2020年梁孟松就曾公开表态，中芯国际利用多重曝光技术已经完成7纳米技术的开发，而且利用晶体堆叠技术在7纳米规格上实现了5纳米的性能。
事实上，目前中芯国际通过使用基于14纳米工艺的N+2工艺为华为制造AI芯片，光刻机这一关已经突破了瓶颈。
存储芯片上，只要是AI芯片就离不开高带宽内存HBM ，目前这个行业由巨头美光、三星和SK海力士三足鼎立，垄断了高端的HBM3 ，但中国的长鑫存储与封测大厂通富微电已合作开发出了HBM2 ，实现了80%的良品率的量产。受限于光刻机禁运，长鑫存储虽然没法生产HBM3 ，但我们已做到高端没有，中端管够。
实际上华为在AI芯片的制造上已经取得了里程碑式的进步。一年前，为华为AI芯片代工的中芯国际曾长期陷入良率低（约20%），每月仅能产出2万片，制造得越多亏得越多的困境。这种情况下华为是咬着牙下单，砸钱砸人，如今良品率从20%提升到40% ，标志着华为AI芯片超过了盈亏平衡点，开始盈利了。
AI芯片良品率40%是一个什么标准，与手机CPU芯片到底有什么差异，为何良品率做不到手机CPU芯片的95%以上？因为AI芯片太难做了，几乎没有之一，即便是台积电给英伟达NVIDIA代工生产的AI芯片良品率也不曾达到60% 。
CPU芯片相对简单，只包括三个部分：基板、核心、针脚。基板将核心和针脚连成一个整体，其核心由控制单元、逻辑运算单元、存储单元（包括内部总线和缓冲器）组成，其电路由众多的晶体管构成。
而AI芯片以NVIDIA H100为例，它由多个 GPU 处理集群（GPC）、纹理处理集群（TPC）、流式多处理器（SMS）、L2高速缓存和HBM3存储器控制器组成，具体包含的装置如下：

8个GPC ， 72个TPC（9个TPC/GPC）， 2个SMs/TPC ，每个完整GPU144条SMs
每个SM有128个FP32 CUDA内核
每个SM有4个第四代张量核
6个HBM3或HBM2e堆栈， 12个512位内存控制器
60MB二级缓存
第四代NVLink和PCIe第5代

看不懂不要紧，你只需要记住，硬件上一个AI芯片相当于多个 CPU和HBM组合在一起。性能上最直观的比较是在自动驾驶上，最初有人用CPU来识别道路状况，结果车翻到河里了还没发现前方是河，速度太慢了，唯有用GPU才能实现智能驾驶、人脸识别、语音识别等。

NVIDIA H100的制造和封装相当于把8个GPC、6个HBM3等封装在一起，换句话说制造一个AI芯片相当于封装至少14个CPU 。
【实力不详遇强则强，华为突破AI芯片工艺临界点，亮剑松山湖】首先是搭接，用硅质桥接的中介层连接芯粒将核心逻辑芯片与HBM存储芯片相连，要求数据交换达到10TB/s左右，这对桥接的放置位置精度要求非常高。
接着是封装，这个过程中每一个部分都可能因为芯粒、桥接、中介层和主板基板之间的热膨胀系数不同，产生变形导致芯片翘曲或故障，而其中的任何一个缺陷都可能导致整块AI芯片的报废。
最难的是整个过程必须是14个一次性合格，其中任意一个出现问题，整个AI芯片也全部报废，没有返工的可能。
这里介绍一个制造业的专业术语——合格率或叫一次过关率。如果每个CPU的合格率是95% ，那么14个CPU的合格率是把每一个的合格率相乘，即95%的14次方，大约为42% 。可见AI芯片的制造过程是失之毫厘，谬以千里，不确定性太多，所以AI芯片是目前所有芯片制造中难度相对比较难的一种。
据说目前中芯国际为华为制造的AI芯片昇腾910C的良品率已经达到40% ，这让英伟达和台积电都感到吃惊，他们没想到华为以一己之力，居然能做到多头并进，各种芯片层出不穷，而且都还很能打，最要命的是追赶速度太快了。
2018年华为才推出中国第一款AI芯片昇腾310 ，这款芯片意义重于性能，并未引起美国公司的太多重视，但时至今日，华为已经是AI芯片的重要玩家，那块昇腾310芯片已被国家博物馆收藏。
英伟达更是在五个产品类别的四个类别中，将华为列为竞争对手之一，这四个产品类别分别是芯片、云服务、计算处理和网络产品。要知道两年前他们还感觉高枕无忧，现在包括台积电也感到压力了。

想当年美国一剑封喉，制裁华为的芯片制造端，这让只设计不生产的华为一下子陷入困顿，海思芯片成了纸上谈兵。
一片哀鸿中，华为决定转型向三星学习，把芯片的设计到生产端全部打通，为此在东莞松山湖开始了第二个松山湖计划，组建自己的芯片生产基地。
这谈何容易，芯片的制造太难了，需要用到几十上百种设备，几百道工序，几十种特殊材料和生产耗材。何况这些还被美国全方位封堵和禁运，而彼时国内的自给率几乎为零，还有一点是必须绕过对手的专利，不能复制，所以台积电创始人张忠谋那时叫嚣：“钱不是万能的！中国大陆永远不可能造出高端芯片” ，荷兰光刻机巨头ASML听闻中国研发光刻机，放出狠话：“就算把图纸给你们，中国人也造不出光刻机！”
三军可夺帅，匹夫不可夺志。当时比亚迪的总裁王传福很不服气，回应了这样一句话：“芯片是人造的，不是神造的” 。华为拍案而起：“我们将不惜打出自己的最后一发子弹，也要建立起这个产业链……相信将来，我们不仅能设计得出，能造得出，还能够持续领先。 ”
如今随着中国在芯片产业持续的快速突破，相关巨头已经沉默，国外媒体纷纷开始预测中国几年内能突破光刻机的技术桎梏。

据说目前华为正在松山湖基地调试国产光刻机，这在业内已经是犹抱琵琶半遮面的消息。还有消息称今年年中，华为将推出性能超越H100的昇腾920 ，且把生产良品率进一步提高至60% 。
可以肯定一点，技术基因铭刻到骨子里的华为，一旦突破，从来不是复制，只会是超越。全球芯片产业的发展浪潮中，中国未掉队，我们必须感谢华为。
中华有为！