7纳米工艺,看看谁在抢风头?

来源: 日期:2018-08-14 点击: 177

  最近杭州嘉楠耘智7纳米工艺芯片量产的消息在媒体上不胫而走。就连我的西交大“半导体同学“微信群也有从事了几十年半导体产业的老同学激动人心的评论:“这才是喜大普奔的消息呢!”可见消息不仅仅让老百姓当起了吃瓜群众,也让我们的专业人士眼睛深受蒙蔽,怀疑是不是又在放“卫星”呢!

  据介绍,这是全球首个研发并量产成功的7纳米芯片,早于苹果、英特尔、英伟达、华为的7纳米产品。但仅仅一两天过后又有很多专业人士写文章披露此事夸大其实,批评不该借此造势,让中国半导体产业蒙羞。

  但不管怎样,嘉楠耘智公司一夜之间火了。产品发布会之后嘉楠耘智的公共事务部总监就接到了上百个电话,全是要求采访关于这块芯片的。更是有媒体这样报道:“一个中兴倒下去,千千万万个中国芯片公司站起来!这是杭州人的骄傲,这是13亿中国人的骄傲。”

  嘉楠耘智到底是一家什么样的公司?


  创建于2013年的杭州嘉楠耘智是一家开发比特币挖矿机的公司,但它更愿意被称为芯片设计公司。可嘉楠耘智的名气来源于它是全球第二大的矿机公司,(第一大是北京比特大陆公司,2017年营业利润超30亿美元,约合190亿元人民币。)嘉楠耘智2017年销售额是13亿元,同比增长4倍多,利润4.7亿元。而这13亿元销售额竟然只靠4个销售员完成,这让真正的芯片设计公司真的成为了“吃瓜群众”。有哪一家设计公司能这样牛呢!

  嘉楠耘智几乎百分之百的收入都来自矿机销售,更为魔幻的是,嘉楠耘智的主要客户竟然大多都是个人。公司的最大供应商,则是一家台湾公司—台积电。嘉楠耘智赚到的钱,至少一半给了这家台湾公司。

  对比特币挖矿机来说,算力就是生产力,算力越大,能“挖到”比特币的数量越多。嘉楠耘智先后成功研发了阿瓦隆A6,A7,以及现在领先全球的A8系列,达到了13T的算力,公司最新推出的是A9系列,至少达到15T的算力。而最关键的是,这个算力的能力完全是由芯片性能决定的!

  嘉楠耘智在过去五年里,芯片工艺节点经历了从2013年的110纳米,2015年的28纳米,2016年16纳米,2018年7纳米的飞速迭代。这个7纳米工艺制造的芯片应用在该公司的阿瓦隆区块链超级计算机A9上。

  所以说找到了为什么嘉楠耘更愿意被称作芯片设计公司的原因,就是芯片性能决定计算能力,计算能力决定挖比特币的能力,挖比特币的能力又决定了挣钱的能力。那我们看看它给台积电贡献了多少银子呢?

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  图一、嘉楠耘智近三年财务数据(亿元)

  嘉楠耘智采用了业界常见的无晶圆厂(Fabless)经营模式,专注于设计和销售,将芯片生产制造环节则交给了大名鼎鼎的全球芯片代工龙头—台积电,封装则交给了日月光—台湾另一家芯片封装巨头。

  嘉楠耘智2015年营收5531万,付给台积电5812万元,超过了总营收。2016年营收3.16亿元,付给台积电1.86亿元,占到总营收58%。2017年估计有5个亿左右支付给台积电。

  这么算下来,嘉楠耘智仅向台积电一家就贡献了超过7亿元。加上供应商的第二名日月光,嘉楠耘智大部分的收入,都被这两家台湾的企业赚走了。现在我们明白了,当我们在争论嘉楠耘智的7纳米量产是真的还是假的时,在后面偷偷抹嘴一笑的应该是这两家台湾企业。(数据来源:愉见财经网)


挖矿机芯片:7纳米工艺的牵引机头

  尽管嘉楠耘智的芯片是专用芯片,除了应用于挖矿机外,并不能用于其他地方,从技术含量上也不能与高通和华为的处理器那样的芯片相类比,但很多结构简单的专用芯片,也可以给通用芯片提供技术参考,7纳米芯片量产,即使是小批量的试产,也可以佐证逻辑电路晶体管的良率是否达到了量产水准,对以后的通用芯片所需要的各种数字和模拟技术有很强的借鉴意义。

  正如一位台湾半导体专家说:“先进制程的首发量产,本来就是需要由结构单纯的专用芯片来领头。以往是记忆芯片,后来是FPGA,如今则是挖矿芯片和TPU(TPU,Tensor Processing Unit简称,谷歌打造的高性能处理器,专为机器学习量身定做),殊不知TPU的很多技术还需要跟挖矿芯片学习。首发量产的重要意义,是在于证明逻辑电路的良率(D0)已达到量产水准,这对晶圆厂是非常重要的指标。至于后面的通讯芯片所需要的模拟电路,一般是不会用最先进制程的。”

  芯片的产业链包括了从芯片设计、晶圆制造、封测组装、成品整机等多个配套产业,7纳米的设计和IP相对于晶圆制造可能不是那么高精尖,但也必须有一定的设计经验支持以及晶圆厂IP的配合,芯片到了纳米阶段一次流片需要几百万美元,考验的不仅仅是设计公司,更考验的还是晶圆厂和封测厂的能力和经验。

  所以,嘉楠耘智的7纳米更考验的还是台积电的7纳米工艺,这也是为什么嘉楠耘智赚的钱一半都交给了台积电的原因所在,那里才是挖矿机芯片的脖子啊!

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  图二、主攻比特币挖矿机的嘉楠耘智或成赴港上市的区块链第一股

7纳米:晶圆厂的下一主战场

  如果按照摩尔定律走下去,7纳米是一个非常重要的关卡。半导体进入7纳米节点后,前段与后段制程皆面临严峻的挑战。为了迎接这个挑战,各大半导体厂都在加紧研发新的器件设计构架、新的金属导线等材料,期待兼顾尺寸、功耗及运算性能的最优化。

  台积电原计划的7纳米制程的量产时间点将落在2018年上半年。反观英特尔,其10纳米制程量产时间确定将延后到2019年。但英特尔高层强调,7纳米制程才是决胜关键,因为7纳米的制程技术与材料将会有重大改变。

  现在可以预见到的已经或者即将开始7纳米量产的晶圆厂除了上面提到的台积电,还有三星和格罗方徳,英特尔在这一波似乎慢了半拍,还落在10纳米阶段。

  三星已经公布了它的7纳米LPP制程,该制程通过了新思科技(Synopsys)的物理认证,意味着采用EUV技术的7纳米制程可以进行全球量产了。

  台积电的7纳米制程量产比较顺利,目前传出新款iPhone将搭载的A12处理器将成为台积电2018年7纳米芯片产量增长的主要动力,其次还有华为海思以及高通、英伟达、AMD等约20家客户都会率先采用台积电7纳米制程,在下半年陆续实现量产。全球主要的矿机厂商比特大陆(Bitmain)和嘉楠耘智也在抢夺台积电的7纳米产能。

  7纳米工艺:看看谁在抢风头?


  台积电称已经获得了50多家客户的订单,涵盖智能手机、游戏主机、处理器、AI应用、比特币矿机等等。张忠谋宣称,台积电已经拿到了7纳米100%的市场份额。

  台积电预计,7纳米将在今年第二季度投入量产,第四季度达到最大产能,收入贡献比例也将达到10%。所以看来,在7纳米抢夺战中,台积电无疑是最大赢家。在台积电的7纳米客户中,最抢风头的应该是以下三家。

  高通:7纳米情归台积电

  高通骁龙810原是台积电代工,之后的每一代骁龙8系芯片改由三星代工,包括骁龙820、骁龙835和骁龙845等。由于三星的7纳米工艺相对滞后,高通骁龙855移动处理器将由台积电代工。

  这是由于三星在2018年还无法使用7纳米制造工艺,取而代之的是“8LPP”制造工艺,该工艺虽然比第二代10纳米制造工艺先进,但是无法抗衡台积电的7纳米制造工艺,这也正是高通7纳米重新拥抱台积电的原因。

  华为海思:7纳米首选台积电

  华为的下一代处理器麒麟980的具体规格为4*A77+4*A55的八核心设计,而且确认会使用7纳米工艺制造,最高主频高达2.8Ghz。

  据台湾媒体报道,华为有意在麒麟980上首发自主研发的GPU,但是具体参数不详。据说性能大约会是高通骁龙Adreno 630的1.5倍左右,性能十分“吓人”。NPU方面,麒麟980将会搭载寒武纪1M,性能相比麒麟970有明显提升。

  如果媒体爆料准确,那么麒麟980的最大惊喜是在于自研GPU。高通的Adreno GPU一直是业界标杆,连苹果都不能及。如果麒麟980首次搭载自研GPU就有着超越Adreno的实力,那么将大大超出大家的预期,也让麒麟980成为当下综合实力最强的处理器。

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  图三、华为将推出的7纳米麒麟处理器


  新iPhone处理器:已在台积电7纳米量产

  早就有消息称,台积电将使用其目前最先进的7纳米工艺,生产下一代iPhone所需要的处理器,苹果可能也会就此成为首个在消费电子产品中使用7纳米工艺处理器的智能手机厂商之一。

  按苹果过往的处理器命名规则,今秋所使用的处理器,将被命名为A12,其采用7纳米工艺,也就意味着其同目前iPhone 8和iPhone X所使用的A11处理器相比,体积更小、效率也会更高,A11也是由台积电生产,但其采用的是10纳米工艺。

  如果报道属实,苹果就将成为首批采用7纳米处理器的智能手机厂商,但苹果可能并不会成为今年唯一一个采用7纳米处理器的手机厂商,还有另外两家也极其有可能加入此行列:三星和华为。

  结语


  笔者观点,到此为止嘉楠耘智的7纳米量产是不是全球首发已经不是那么重要了。准确地说,应该是世界首颗7纳米矿机芯片全球率先量产。相对于手机、电脑这些必须满足各种复杂功能的芯片来说,矿机的任务单纯,芯片架构比较简单,再加上中国又有超强的IC设计能力和矿机需求,世界首颗7纳米量产芯片诞生在中国也就不足为奇了。

  
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销售总监:蔡源灿

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