華為「備胎」，一夜轉正

美國又對華為出手了，這次來了個終極套餐。

當地時間5月15日，美國商務部發表聲明稱，將華為及其附屬企業列入美方「實體名單」。

簡單來說，美國要拉黑我們了，禁止華為公司在未經特別批准的情況下，購買重要的美國技術；並在國家安全的基礎上，有效地禁止其設備進入美國電信網絡。

難道華為也要和去年的中興一樣了嗎？不，華為早已做好了應對準備。

今天凌晨，華為海思總裁何庭波發布了一封致員工的內部信，稱華為多年以前就做出過極限生存的假設，預計有一天，所有美國的先進晶片和技術將不可獲得，而華為仍將持續為客戶服務。

何庭波表示，海思將啟用「備胎」計劃，兌現為公司對於客戶持續服務的承諾，以確保公司大部分產品的戰略安全，大部分產品的連續供應，「這是歷史的選擇，所有我們曾經打造的備胎，一夜之間全部「轉正」！」

所以，在不依靠美國企業的情況下，華為能否獲得足夠優秀的晶片？而大陸晶片相關企業，技術和世界先進水平差距又有多大？

在探究這些之前，我們得先看看晶片是如何誕生的。

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晶片又名集成電路，是半導體元件產品的統稱。

大致可分為兩類，實現思考功能的晶片，如 CPU、AI；實現記憶功能的晶片，如存儲晶片等。

造晶片的第一步，是設計電路圖（IC設計），高通、英偉達、海思它們就是幹這個的。

集結無數專家，根據晶片的用途制定規格，再使用 EDA 軟體完成細節設計。

設計好的電路圖，需要拿到晶片工廠流片，也就是通過流水線一樣的工藝，「試生產」個幾片幾十片，供測試用，測試通過了才能開始大規模生產。

看起來簡單，實則需要恐怖的人力物力財力。

像麒麟 980，華為從2015年就立項研發，一次流片就幾千萬美元；如果流片失敗不僅錢白花，還影響產品上市時間。

據悉，澎湃 S2 之所以至今未面世，是因為流片五次都失敗了，小米幾個億砸下去連水花都沒冒一個，雷布斯心裡苦啊！

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造晶片的第二步，就進入到製作階段。

首先，需要找原材料沙子，這個沙子不是我們在沙灘上玩的那種，需要從石英岩中提取出來。

這個石英岩也是由沙子形成的，一些沙子隨著時間的推移擠壓在一起，在地球深處被加熱，除石英外幾乎所有元素都從岩石中消失了，所以從這種沙子裡能提煉出的高純度的矽。

怎麼提煉呢？當然是用熔爐了，把它們和足量的碳混在一起，經過幾千攝氏度高溫炙烤，加上反覆地酸化和蒸餾後，轉變成純度高達 99.999999％ 的純矽錠。

這些純矽錠再通過一種名為「直拉法」的工藝，一邊旋轉，一邊冷卻，最終成為一根黑大粗長的單晶矽棒。

矽谷當年之所以取名矽谷，靈感就是來源於它，可見矽對於世界的影響。

接下來，這根矽棒會被切頭去尾，因為那部分性能不好。

隨後經過外徑研磨，把矽棒磨削成指定的尺寸，通常是 8 英寸或 12 英寸，直徑越大，最終單個晶片生產成本就越低；但相應的，加工技術要求也越高。

再往下，要用鑽石刀將矽棒給切成一片片又薄又平的圓盤，根據用途，厚度一般在 0.5~1.5 毫米。

把圓盤進行拋光，磨得比家裡的鏡子還「亮」個上百倍後，就形成了矽晶圓，也就是製作晶片的底盤。

有點像造房子，矽晶圓相當於地基，把電路圖「建造」在上面，便誕生出晶片。

只不過其步驟之繁瑣和苛刻，都快趕得上造一座城市了。

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由於晶片製造對工藝要求極高，需要在無塵環境中進行，所以在幾個足球場那麼大的工廠里，水和空氣都經過多級過濾，比醫院的手術台還要乾淨 10 萬倍。

有點想去裡面逛逛，感受下呼吸如此純凈的空氣，是怎樣一種感受......

在這裡面，矽晶圓將經歷數百道工藝，最終成為晶片。

首先，會把矽晶圓送到「烤爐」中，在精確控制的溫度和氣體氛圍下，於其表面烘焙形成均勻的氧化膜，接著在上面噴淋一種叫「光刻膠」的保護層。

有點像烤吐司，把表面烤焦，然後在上面抹一層醬。

之後，我們熟悉的光刻機就登場了。

它將紫外線透過掩膜，把預先設計好的電路圖投影到矽晶圓上，被照到的光刻膠會溶解，變成電路的形狀。

光刻完成的矽晶圓，將被浸泡在刻蝕試劑中，沒有被光刻膠保護的部分（也就是光刻好的電路圖），表面的氧化膜逐漸被腐蝕掉，裸露出矽基底，最終形成電路圖。

這時，光刻膠的使命就完成了，被無情的清理掉。

值得注意的是，光刻和蝕刻的製程工藝，與成芯後的性能息息相關。

通俗點說，就是刻的越精細，每顆晶片上的電晶體就越多，性能便越強。

再往後，輪到離子注入環節了。

離子就是帶電的原子，它們會嵌入到矽裡面，改變它們的極性，形成電晶體。

如此一來，電流就只能從一個方向通過，而電晶體將扮演小型開關的作用，這樣，CPU 就能理解我們的指令，並做出相應的反饋。

接著，開始沉積鍍銅。

在真空設備內，通過惰性氣體離子束打在銅靶材上，將銅原子沖刷出來，然後沉積在矽晶圓上，一層又一層。

相當於給矽晶圓上鋪上幾層「銅灰」。

鍍上銅後，矽晶圓要拿回去，再次經歷表面磨削、光刻、刻蝕等過程，把鍍好的銅分割成細小的導線，達到連接電晶體的目的。

較為複雜的晶片，會重複鍍銅到刻蝕這一步驟 20 次以上，形成 20 多層複雜的電路。

裡面有數公里長的導線，將幾千萬甚至上億根電晶體連接在一起，令人嘆為觀止。

經過這一系列的流程後，我們得到了布滿晶片的矽晶圓，進入到最後一步封裝測試。

用精細的切割器，將矽晶圓切成一個個集成電路裸片，然後和底板、散熱片等部件拼裝在一起，一顆完整的晶片就此誕生，通過最終檢測後，便可以包裝、銷售了。

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其實，以上這些看得人眼花繚亂的流程，已經是大幅簡化後的版本。

由此可見，一顆指甲蓋大小的晶片中，包含了難以計數的元件，涉及無數前沿核心技術，工藝複雜又精妙。

小魚想說，售價數千元的手機，才是真正的工業時代奢侈品，相比之下神馬 LV 包包陀飛輪手錶，技術含量弱爆了。

因此，一顆晶片的誕生，需要產業鏈上下游多家公司、數千名工程師、歷經無數道工序完成。

整個晶片產業鏈相關企業，大致可分為四類——IC設計、晶片製作、封裝測試、設備製造。

IC設計，前面有提到，高通、英偉達、海思它們就是幹這個的。

因為有海思撐大梁，所以這一項中國晶片業和世界先進水平差距並不算太大。

2018年，海思營收為 75.7 億美元，而全球排第一的博通營收 217.5 億美元，是海思的 2.87 倍。

目前，除了我們熟悉的麒麟系列手機晶片外，海思的產品還有伺服器晶片（鯤鵬系列）、基站晶片、基帶晶片、AI 晶片等等。

這次海思能拿出充足的「備胎」，確保華為大部分產品的戰略安全，其深厚的技術底蘊可見一斑。

唯一的問題是，IC設計中必須用到的 EDA 軟體，基本被美國壟斷。

世界上三大 EDA 軟體 Cadence、Mentor 和 Synopsys，全都是美國的，儘管海思也有自研，可技術上仍存在不小的差距。

晶片製作領域，典型代表台積電，三星、英特爾也有自己的製造廠。

目前大陸第一大製造商中芯國際2018年營收 33.6 億美元，世界第一大製造商台積電，2018年銷售額創紀錄為 1.03 萬億新台幣，約合 323 億美元，差距為 10 倍。

但更大的差距，還在製程工藝上。

台積電作為 ASML 最大股東，能第一時間拿到 ASML 最新的光刻機，目前已經開始試生產 5 納米晶片；而中芯國際的 14 納米工藝才正準備量產，二者之間存在兩代半左右的技術差距。

此外，晶片製作是晶片製造環節中，最燒錢的一項，而且隨著製程工藝進步，所需投資成倍增長。

從70年代的幾千萬美元，到幾億美元，十幾億美元，幾十億美元，上百億美元......

去年三星、台積電投資的 7 納米工廠，投資都超過了兩百億美元。

它們是靠政府的全力支持，同時利用舊工廠的高利潤，才撐得起新廠房的投入。

相比之下，中芯國際在利潤上遠不如它們，所以未來在追求先進位程工藝上，會顯得極為吃力，希望不要像牙膏廠一樣，變成 14 納米++++~

封裝測試，它的技術要求，相比設計和製造會低一些，所以我們和世界先進水平的差距也相對較小。

中國第一大封裝廠長電科技2018年營收 238.56 億元；世界第一大封裝廠日月光2018年營收 1519.2 億新台幣，約合人民幣 334.4 億元，差距為 1.4 倍。

設備製造，就是供應生產晶片需要的設備，如光刻機、蝕刻機等等。

這是中國晶片產業最大的弱項，一個光刻機便被卡的死死的，更別提各種高純原料、清洗用研磨液、掩膜版等；甚至，我們連一些特殊原料的包裝桶都需要進口。

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總的來說，目前大陸的晶片產業，還是處於極為薄弱的狀態。

不過，只要海思能夠在「備胎」有效的時間裡，設計出足夠優秀的晶片，台積電那邊不出么蛾子，滿足華為產品使用還是做得到的。

引用一句網友的話：當你不夠強大的時候，敵人的制裁，立刻會讓你原形畢露；但當你足夠強大的時候，敵人的制裁只會成為你的勳章。

而對於大陸的晶片產業來說，一切並非沒有希望。

一方面，很多優秀的中國企業，已經在從各個細節入手，提升我們的綜合競爭力。

如中微半導體，其創始人尹志堯，曾位居美國應用材料總公司（世界最大半導體生產設備供應商）副總裁，被稱為矽谷最成功的華人之一。

2004年，尹志堯放棄一切，回國創業，僅用三年時間，便為中國填補了等離子體刻蝕機的空白。

目前，中微半導體已研發出了 7 納米刻蝕機台，與世界最先進的水平同步，並成為大陸地區唯一一家有資格向台積電供應設備的廠商。

另一方面，目前摩爾定律在納米階段已逐漸失效。

以目前的工藝技術，到了 3 納米以下的時候，電子在半導體內的流動，就不是按照我們所理解的理論來走了，而是會遇到神秘的量子效應，當前的工藝技術就會面臨天花板。

所以在幾年之內，各領先企業都會停滯在 3 納米製程附近，正是中國趕上來的好機會。

今天的中國，擁有全世界最好的硬體產業基礎，也擁有全世界最多的工程師、設計師，而且他們在共同文化背景下，可以很快協作起來。

這形成了中國企業打造全球領先產品的能力。

所以，在晶片上，中國能否實現彎道超車，就讓時間給我們答案。