深度爆料：FinFET教父胡正明，才是成就麒麟晶片的高人

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這段時間半導體界最熱門的新聞，除了紫光和台灣聯發科、台積電打嘴仗，就是華為麒麟950 SoC發布。

作為今年最頂級的手機晶片之一，麒麟950吸引到了整個智慧型手機產業鏈的關註：首款商用台積電16nm FinFET+工藝的SoC、ARM A72的首商用、MaliT880圖形處理器的首商用、首次商用自研ISP技術、最早通過中國移動VoLTE(高清語音)認證的晶片平台……

其中最引人注目的當是麒麟950採用了16nm FinFET+工藝，這表明中國企業在半導體工藝方面站上了業界最前沿。

我們知道，當前手機晶片比較先進的製造工藝是20nm，比如高通驍龍810或者三星14nm FinFET還有台積電的16nm FinFET+（比如三星的Exynos 7420、蘋果A9）。

麒麟的前代產品採用的是28nm，問題來了，為什麼在工藝上推進是選擇跨越20nm直接進入16nm FinFET+工藝。

麒麟選擇FinFET技術時為什麼選台積電而沒有選擇三星？

大家需要拋離開商業因素，按照目前市場格局，華為是中國乃至世界品牌中屬於狼性企業，它自身有一定的能力做到更好的工藝規劃戰略。

但凡事離不開人，麒麟能直接切入選擇16nm工藝，這其中的秘密是華為麒麟背後一位隱世高人——FinFET技術的發明者、半導體頂級專家、美國加州大學伯克利分校教授胡正明。

臥薪嘗膽 FinFET二十年磨一劍

胡正明1947年出生於北京豆芽菜胡同，學術生涯始於加州大學伯克利分校。

1973年在伯克利獲得博士學位，並一直從事半導體器件的開發及微型化研究。

上世紀90年代中期，英特爾領頭的晶片業界普遍認為半導體製程工藝到25nm關口時將出現瓶頸，製造技術難以突破。

因為無法解決電晶體大規模集成到一定數量後的漏電問題，功耗隨之非常高，也就是打破了英特爾提出的摩爾定律。

換句話就是說，工藝將會停滯不前，因為沒有更好的工藝設計能力，隨之而來的就是人類智能化的進程變慢。

行業進入新的革新期，很多研究機構致力於解決這一難題。

胡正明教授在伯克利帶頭的研究小組就是經過多年研究，率先取得突破，實話說這是在商業技術上華人的驕傲。

1999年胡教授發明兩種技術：基於立體型結構的FinFET電晶體技術（鰭式場效電晶體），和基於SOI的超薄絕緣層上矽體技術的UTB-SOI技術，也就是行業內常說的FDSOI電晶體技術。

FinFET技術在1999年發布，UTB-SOI在2000年發布，一個偏高端，一個偏中低端，它們都能解決半導體製程到25nm後的製造和功耗難題。

又一位華人驚動半導體業界，憑藉這成就，2000年，胡正明教授獲得美國國防部高級研究項目局最傑出技術成就獎。

視頻從4:01我們將會解讀到離消費者很遠卻又很近的半導體歷史，同樣隨著華為新機即將發布，我們將有機會體驗最新的麒麟950是如何帶領我們走向更好的智能生活。

我們知道，在物理應用科學領域，實驗室的超前研究成果通常需要10-20年的時間才能真正產業化。

FinFET技術也經歷了這一過程，在10多年後才被英特爾、台積電、三星全球三大半導體製造商採用，並被奉為至寶。

基於FinFET技術理念，英特爾在2011年發明了3D電晶體，製程突破25nm達到22nm；FinFET技術提出20年後，16nm FinFET+工藝也成功商用，獲得了華為等三四十家晶片廠商青睞，台積電預計到明年底客戶數量將達到一百家。

一些沒有採用FinFET技術、製程在25nm之後的高性能晶片，例如驍龍810，一直沒有擺脫晶片發熱、功耗過高的困擾。

可見產業界充分驗證了胡教授的預言，而胡教授的研究成果也讓半導體產業再續輝煌。

2015年 麒麟晶片跨越式突破

FinFET技術在2011年率先用於PC晶片，手機晶片應用的轉折點是2013年。

2013年以來手機晶片的主流製造工藝是28nm，也是性能與功耗平衡的最優選擇。

隨著消費者對智慧型手機性能要求越來越高，晶片必須集成更多的電晶體，但是從28nm往下走，製造工藝已經無法解決晶片大規模集成電晶體後的漏電問題，功耗非常高。

20nm相比28nm在功耗和性能上有不小進步，也無法滿足頂級晶片對性能、功耗的要求。

華為從1991年開始研發晶片，到2014年麒麟920系列晶片橫空出世，應用在華為榮耀6、華為Mate7等智慧型手機上，獲得了消費者的如潮好評。

今年上半年發布的麒麟930，也是性能與功耗平衡的典範。

但是，華為很早就意識到了手機晶片工藝的技術極限，只有胡正明教授發明的FinFET和FDSOI兩種技術可以突破25nm。

據業內人士說，2013年，正在研發麒麟950的華為晶片團隊拜訪了胡正明教授，與其進行了深入的交流，做出了通過技術創新突破瓶頸的選擇：跳過20nm，開始了16nm FinFET+工藝的技術突破之旅。

雖然是做出了選擇16nm FinFET+工藝的決定，但要真正將其商用卻面臨著巨大挑戰，要求單晶片集成的電晶體數目從20億個增加到30億個，金屬互聯的難度成倍提升；基於3D結構的電晶體，工藝複雜度大幅增加。

華為和台積電攜手合作，最終取得了突破性進展，在2014年4月實現業界首次投片，2015年1月實現量產投片，手機晶片領域在麒麟950上率先商用。

數據顯示，16nm FinFET+工藝相比28nm HPM工藝，性能提升65%，節省70%的功耗；相比20SoC工藝性能提升40%，節省60%功耗。

當前在手機晶片製造領域擁有FinFET技術的只有三星和台積電，其來源都是胡正明教授。

華為之所以選擇台積電，一方面可能由於和台積電有長期的合作關係，另外一方面，應該也是對胡正明教授的信任和致敬吧。

華為麒麟團隊一定認為，胡教授擔任台積電三年多技術長（CTO），其帶領台積電鍛造的FinFET工藝更加「正宗」，而其他的都是「仿製」，「仿製」的肯定不如「正宗」的好。

當然我這麼說只是開玩笑，這裡面的恩恩怨怨和錯綜複雜大家自己去體會，但產業的發展卻是千真萬確地證實了這一點：蘋果iPhone 6S的A9晶片有兩個版本，三星14nm FinFET工藝版本在性能和功耗上都不如台積電16nm FinFET工藝版本，以至很多消費者到蘋果店點名要買台積電版本的手機，已經購買了三星版本的手機的消費者要求換貨，業界稱之為「晶片門」事件。

由此，我們可以說揭開了麒麟為何選擇跳過20nm、為何選擇台積電16nm FinFET技術兩個問題的謎底，原來華為晶片的跨越式發展背後有高人指點。

麒麟950能夠取得跨越式發展，既是胡正明教授對FinFET技術的深刻理解和對華為鼎力支持，也是華為晶片自身銳意創新的結果。

回頭來看，高通選擇20nm工藝、蘋果選擇了三星的14nm工藝，在當時也是很自然的選擇；但最難走的道路，雖然有風險，也可能有成功的果實，這需要智慧和勇氣，更需要巨大的努力和付出。

華為與台積電合作推動16nm FinFET+工藝在2015年成功商用，並將在今後大放異彩，推動半導體產業進步，造福人類生活。

我們重新來說一說隱世高人胡正明教授。

作為頂級半導體專家，胡正明教授貢獻卓著，他是IEEE Fellow、美國工程院院士、中國工程院外籍院士。

在台積電擔任CTO時獲得「台灣第一CTO」的雅號。

但胡正明是一位真正的隱世高人，淡泊名利，一生都奉獻給了最熱愛的半導體產業，並且無怨無悔，用他自己的話說「如果我今天要重新再選一行的話，我還是會選半導體這一行」。

2010年後，持續數十年的Bulk CMOS工藝技術在20nm走到盡頭，胡教授在20年前開始探索並發明的FinFET和FD-SOI工藝，成為半導體產業僅有的兩個重要選擇。

因為他的兩個重要發明，摩爾定律在今天得以再續傳奇。

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