剖析華為麒麟9000S晶片面世的意涵與後續影響
資訊電子產業
瀏覽數:1545
發布日期:2023/12/21
華為今年8月推出新款高階旗艦智慧型手機Mate 60 Pro,這是在2020年遭美國出口管制禁令逐步淡出5G手機市場後,首次推出的高階智慧型手機,被視為華為與中國大陸宣示突破美國禁令的代表作,引發全球的關注。產業研究公司TechInsights對Mate 60 Pro進行拆解,確定其中搭載的核心應用處理器(AP)是華為旗下IC設計公司海思半導體設計的麒麟9000S晶片。
 
麒麟9000S晶片是大陸晶圓代工龍頭業者中芯國際製造,運算元件關鍵尺寸已達7奈米等級,反映出中芯已掌握7奈米製程技術能力。事實上,中芯2021年為大陸礦機業者MinerVa代工生產的挖礦晶片就採用7奈米製程。由於中芯被美國商務部列處出口管制清單,無法取得極紫外線(EUV)曝光設備,其7奈米製程技術是運用深紫外線(DUV)曝光設備多次曝光而實現,良率與成本難與採用EUV曝光的7奈米製程技術相比。
 
中芯這項技術是屬於一種被稱為多重圖形成像的技術,是以所謂自對準雙重圖形成像(SADP)為基礎。其主要概念是利用在具有凸起結構的晶圓表面進行薄膜沉積時,會在凸起結構側邊形成厚度不均勻的膜層,稱為側壁。經過設計可控制側壁寬度,再以寬度小於凸起結構線寬的側壁為保護層,在其下方形成線寬較細的結構。若利用側壁保護形成的二個細線寬結構再進行一次SADP製程,可在下方基板上製作出四個線寬更細的結構。
 
7奈米SAQP製程採用的DUV曝光設備與14奈米製程相同,就是EUV曝光設備主要供應商荷蘭ASML製造的NXT:2000i浸潤式曝光機,該機型自今年9月起正式停止對大陸業者銷售。但中芯原本就有因14奈米量產製程採購NXT:2000i曝光機,而2020年美國商務部將中芯列入10奈米以下製程設備管制清單,更促使中芯擴大對NXT:2000i系列曝光機的採購。
 
中芯今年9月起已無法從正式管道獲得NXT:2000i曝光機,但中芯已建立一定產能,初步可推估:一、華為2023年Mate 60 Pro手機的出貨量預測是2,000萬支,假設華為晶片備貨需時八個月,推估麒麟9000S晶片月產量為250萬顆;二、以每片12吋晶圓可生產500顆麒麟9000S晶片回推,中芯12吋晶圓7奈米製程月產量為5,000片。三、假設麒麟9000S晶片製程良率為五成,推估中芯7奈米製程月產能約可達1萬片。
 
美國禁止華為購買或委託晶圓代工製作先進運算晶片,也禁止中芯購置10奈米以下先進製程所需的製程設備。2022年下半年起,美國進一步將可用於設計環繞式閘極(Gate-all-around, GAA)結構的電子設計自動化(EDA)軟體工具、運算效能達到每秒4,800兆次(TOPS)的晶片如NVIDIA H100、AMD MI250等,以及14/16奈米以下邏輯製程、18奈米以下DRAM製程、128層以上NAND Flash製程所需半導體製程設備,列入管制,限制中國大陸設計、製造與採購先進與高階邏輯晶片的管道。
 
華為仍在美國商務部禁令管制清單內,中芯以DUV設備與製程為華為海思代工製造麒麟9000S晶片恐已違反禁令,也促使美國展開對麒麟9000S晶片設計與生產過程中是否採用美國技術的調查評估,一旦完成,恐針對中芯及華為提出更嚴格的禁令。
 
但在美國管制下,預期中芯7奈米製程產能將有限,而在大陸高效能運算晶片採購被限制下,大陸自主設計的智慧型手機AP、GPU、AI晶片等不同晶片將爭奪有限的7奈米製程產能,產能排擠效應將導致大陸高效運算晶片生產受到限制,間接達到美國限制大陸先進運算晶片發展目標。
 
對台廠而言,NVIDIA、AMD的GPU晶片在陸銷售受阻,以及大陸本土GPU業者被列入實體清單,首當其衝是參與高效能運算晶片生產的台積電,短期內訂單可能受影響;設備管制可能對在大陸設廠的台積電與聯電未來設備採購造成限制。未來若證實中芯有違反美國禁令,華為與中芯可能面另一波管制禁令,台廠須密切注意。
 
(本文刊登於2023/12/10 經濟日報A11版)
關鍵字: 麒麟9000S ; 美國商務部禁令 ; 華為