脚本: リック2023年8月の最後の数日間、Liu Yeはチップ部門の雰囲気が少し変わったことをはっきりと感じました。同僚は今回は強く戻るつもりだと叫び始め、楽観的な雰囲気がHuawei全体に広がりました。すべてのスタッフの沸騰の瞬間は29日の正午に最高点に入り、Liu Yeは友人の輪が同僚によってめったに磨かれないことを発見しました-Huaweiは警告なしに公式ストアで新しいフラッグシップ携帯電話Mate 60 proを発売しました。そして、人々が最も心配しているのは、**Mate 60 proを搭載したキリン9000はどのようにして生まれたのかということです。 **もうすぐキリン9000の誕生日ですが、その前に次世代チップのキリン9000Sのお話をお伝えしたいと思います。この目的のために、編集部は、半導体業界に関係する人々、Huaweiの元従業員、およびサプライチェーンの上流および下流企業の人々を見つけ、いくつかの答えを得ることを望み、限られた範囲で可能な限り率直に共有してくれたことに感謝し、過去3年間のチップ業界の発展経路をできるだけ正確に垣間見ることができます。その中で、Zhiweiは、ファーウェイだけでなく、業界チェーン全体がこの結果を完成させるための共通の目標のために協力していると感じました。**コードネーム、シャーロット**実際、キリンプロジェクトの立ち上げ以来、多くのチップがずらされて開発されてきました。例えば、キリン920とキリン910はほぼ並行して開発・納入されており、この方法は社内では「タオルツイストモード」と呼ばれています。 **その後、慣例となっているように、キリン9000が2020年に量産されるとき、開発中の新しいプロジェクトがすでに並行してあるはずです。Zhiweiが連絡を受けたチップ業界の関係者であるWu Xuは、8月30日に購入したHuawei Mate60 Proを分解し、チップをデキャップしました。チップの内部構造を観察・解析するだけでなく、キリン9000の実際の量産日を見つけるためにDecapも実施しています。 以前は、チップシェルの「2035CN」がチップが35年の2020週に製造されたことを表しているとインターネット上で噂されていましたが、彼はこの情報にはほとんど参照価値がなく、**ある種の紛らわしい「カモフラージュ」のようなものであると信じていました。 **Wu Xuは、酸洗いと増幅の後に特別なコード「2017」を取得し、いくつかの検証の後、**これはTO(テープアウト)日付、つまり集積回路(IC)またはプリント回路基板(PCB)設計の最終ステップの日付であると信じていました**、一般的に言えば、この番号はチップ金属層の13~15層に表示されます。 **そして「2017」とは、2020年の第17週を意味します。 **一般的に、チップは完成から100~200日後に量産を開始するため、キリン9000Sの実際の製造日は2021年初頭であると考えています。 **量産前に、チップは設計段階、開発段階、試作段階、量産段階の4つの段階を経ます。 テープアウトは、チップ製造において最も重要でお金を消費するリンクであることが多く、一部のチップ工場では、7nmプロセスのテープアウトには3,000万ドルかかると見積もっています。 このプロセスは少なくとも3か月続き(原材料の準備、リソグラフィー、ドーピング、電気めっき、パッケージング、テストを含む)、1,000を超えるプロセスを経、長い生産サイクルを経ます。**テープアウト時期とチップの製造日を合わせると、キリン9000は少なくとも2020年までに設立され、最初からTSMCで生産される目的はないと判断した。 **別のHuaweiの従業員は、キリン9000の生産期間が約1年半、**時間が「約19年の終わり」であり、設計段階でいくらかのエネルギーが費やされたことをZhiweiに確認しました。その人物は、HiSiliconが他のチップ設計工場と異なるのは、「基本的にDTCO(回路設計とプロセス協調最適化)を行い、細部は単純な配線だけでなくトランジスタレベルに分散化している」と語った。 これには、パフォーマンスが向上するという利点がありますが、より長く、より高い技術設計が必要になるという欠点があります。例えば、通常の設計の密度と性能は95%であり、DTCO最適化後、100%以上に達する可能性がありますが、時間がかかり、FABベンダーとの設計コラボレーションが必要です。 さまざまなチップ設計工場でそれを行うことができますが、基本的には行わず、クアルコムは時々それを行います。 "それが持っている情報によると、キリン9000の中にはHi36B0と呼ばれるバージョンがありました。 **HiはHuawei HiSilicon、36はキリンの主力製品ライン、B0は第11世代を表します。 このチップの量産では、新しいロゴ、つまり「b0」の代わりにHi36a0V120が採用されています。 以下の「V120」の2と0は、バージョン変更と小さな最適化反復数を表します(Vの後の1は、他のHuaweiチップでの製品世代を指し、たとえば、TVのチップの第1世代はV100、第2世代はV200ですが、Hi36キリンシリーズでは意味が定かではありません)。**このコードネームの文字列に加えて、キリン9000には、アメリカの都市の名前であるシャーロットという、より記憶に残る名前もあります。 **キリンチップは中国の神話上の獣として知られていますが、特定のモデルは常に内部的にアメリカの都市にちなんで名付けられています。 前世代のキリン9000はボルチモア、フェニックスが990、ツーソンが985、アトランタが980、ボストンが970でした。プロセスに関しては、Zhiwei編集部が入手したキリン9000のSEM(走査型電子顕微鏡)図から、キリン9000のセル高さ(標準単位高さ、チッププロセスレベルの測定に一般的に使用される)は240nmです。 漬物漬け後、キリン9000のローカルマップは60万倍に拡大されました2020年にTSMCが独自の7nm低電力高密度ソリューションを開示したとき、セルの高さの値も240nmでした。とはいえ、HuaweiのKirin 9000Sが7nmプロセスレベルに達したことは間違いありません。 ** 10万倍の倍率で整然と並べられたキリン9000Sトランジスタ同時に、編集部はキリン9000Sのチップ物理構造図を入手しましたが、キリン9000Sの構造は前世代のチップキリン9000とは大きく異なります。したがって、ここで少し興奮または誇りを持ってあなたに言うことができます:**キリン9000Sは、キリン9000の在庫から変更されておらず、7nmの高度なプロセスに達したまったく新しいチップです。 **Wu XuはZhiweiに、シャーロットには合計8つのコアがあり、3つのクラスター(配置方法)、分布は1 + 3 + 4、メイン周波数は最大2600MHz以上、GPUはMaleoon 910であると語った。Huaweiの5Gベースバンド部分は、常に4G + 5G 2つのモジュールが中央にBarongベースバンドチップで接続された設計であり、この世代はこのブリッジ方式を使用せず、4Gと5Gを1つのモジュールに統合します。キリン9000と比較して、シャーロットCPUクラスターの巨大な領域は大きな変化を遂げており、この世代のバスは、前世代のバスや超大型コアとは異なり、パフォーマンスライブラリを使用し、この世代は超大型コアのパフォーマンスライブラリのみを使用しています。GPUに関しては、シャーロットのマリアン910はCuデザインです。 その設計規模は前世代よりわずかに小さく、約4CUのALUコアの2つのグループ、128Alusの各グループ、合計2x4x128Alus = 1024Alus、周波数は最大750Mhz、理論上のパフォーマンスは1536Gflops、中央は約1MiByteのGPU L2キャッシュです。 **GPUの仕様に関しては、一般的なIMG / MALI / Adreno / Rdna / Cudaと同じではありません。 **ただし、ご存知のように、Huaweiには高度なプロセスチップの製造能力がないため、次の疑問が生じます。複数回の制裁の場合、Huaweiまたは中国のメーカーはどのようにして7nmチップを製造しましたか? ****白騎士**過去には、ファーウェイはTSMCを信頼していましたが、**関係者はZhiweiに、当時、ファーウェイの上級管理職がTSMCが供給を遮断する可能性は低いと判断していたことを明らかにしました。 **一方では、制裁の前に、双方は最先端のプロセス5nmプロセスキリン9000チップの製造で協力に達し、継続的な緊密な協力の状況にあります。 一方、工場製造を固定するチップファウンドリもコストの考慮事項によるものです。「今、そのような環境では、TSMCがHuaweiのテープアウト(試作)を拒否すると、生産を継続できなくなり、次のプロセスを経ることができなくなります」と関係者はZhiweiに語った。2020年5月、米国は制裁をエスカレートさせ、ファーウェイのファウンドリチップに米国の技術(TSMCなど)を使用するメーカーに対する制限を発表しましたが、この禁止はすぐには実施されず、米国は120日間のバッファー期間を与えました。2020年7月16日の結果会議で、TSMCは妥協を選択し、9月14日以降、TSMCはファーウェイへのチップ供給を継続しないことを示しました。ファーウェイの対応は非常に迅速で、制裁が発令された直後にキリン9000の量産決定が社内で出された。一般的に、HiSiliconは複数のウェーハを通過するようにチップを設計し(設計後、試作テストのために工場に送られます)、Huaweiの関連部門の従業員はZhiweiに次のように語った**当時、キリン9000の決定は当初3回鋳造される予定でしたが、2回目以降に制裁命令に遭遇したため、「3回目は投資されず、直接大量生産されました」。 **これらのチップは、Huaweiが完全に削減されてからほぼ2年後にサポートするのに役立ちました。2020年10月31日、キリンチップ技術開発部は、**「確固たる信念、決してあきらめない」をコアテーマとするキリン9000記者会見を開催しました。 ** 写真提供:インタビュー対象者しかし、キリン9000は1つで1つ少なく、誰が将来のチップキリン9000Sを作るのでしょうか?2020年は特別なノードであり、中国のメーカーはHuaweiだけでなくSMICも存続の瞬間にあります。建国記念日の祝日に合わせた今年の中秋節では、SMICの元従業員であるXu Qinと彼のチームの同僚が突然会社に呼ばれ、米国商務省の産業安全保障局(BIS)が米国の輸出入管理規制に従ってSMICのサプライヤーの一部に手紙を送り、SMICに供給する前に輸出ライセンスを申請する必要があるという衝撃的なニュースを受け取りました。このニュースは、12月4日に米国国防総省によって公式に発表されたばかりで、SMICを含む4つの中国企業が正式に「軍事エンドユーザー」のリストに追加されたと発表しました。当時、SMICは中国本土で最も人気のあるメーカーの1つになる可能性が最も高いチップメーカーであり、海外から高度な機器や原材料を入手できなければ、SMICの成長の進展は大幅に鈍化しました。驚きのパニックと緊急調整の仕事は密接に関係しています。 **「現在のデバイスを分析するように全員に求めますが、停止した場合はどうなりますか?」 解決策は何ですか? 外国のメーカーがサービスを行う必要がある部品、原材料、機器、あなたはそれを自分で行うことができますか、あなたはどれだけできますか? **徐秦は思い出した。**」最悪の計画は、完全に切断し、互いに通信しないことです。 "**これに対応して、関連する米国企業も米国政府が発表した情報を法務チームと解釈していますが、国益に関連する法律や規制は、友好的な交渉を通じてのみ即座に実施することができ、雷プールを半歩越えることはできません。 短期間のパニックの後、SMICは、制限がハイエンドプロセスに必要な技術と機器に焦点を合わせていることを発見し、「スタックネック」は息を呑みました。 したがって、国内代替のペースは速い車線に押しやられています。しかし、最も影響を受けるのはSMICの高度なプロセスチームであり、SMICに近い人々によると、**関連するプロセス技術を開発しながら、最初にASMLのEUVリソグラフィ装置**(7nm以下のプロセス装置で一般的に使用される)を購入するという内部提案がありました。**しかし、この提案は受け入れられませんでした。 **当時、TSMCとSamsungの両方が最初にDUVリソグラフィを使用して7nmプロセスの「移行バージョン」を完成させ、より多くの経験を蓄積し、一定の規模に達した後にのみEUVが導入されました。 (DUVリソグラフィ機の精度はEUV装置よりも低く、一般に「5nm」プロセスが製造限界であると考えられていますが、業界では約7nmのEUVリソグラフィ機を使用します)その理由のもう一つの部分は、機器が高すぎること、注文時間が遅れること、そしてその後の配達が絶えず詰まっていて、それが配達されていないことです。SMICは当初、28nmから20nmまで行進する予定でしたが、後に内部で20nmを放棄し、より高度な14nmに直接移行することを決定しました。 2019年には、パイロット生産歩留まり率が3%から95%に急速に向上し、大量生産を達成しました。7nmチップの開発段階については、2020年12月にMengsong Liang(現在はSMICの共同CEO)から取締役会に宛てた手紙で見ることができます。 「この期間(2017~2020年)に、私は28nmから7nmまで、合計5世代にわたる技術開発を完了するために一生懸命働きました... 現在、28nm、14nm、12nm、n + 1技術が量産に入っており、**7nm技術の開発も完了しており、来年(2021年)4月にすぐに危険な大量生産に入る可能性があります**...」興味深いことに、手紙の推定リスク量産時間は2021年4月であり、これは驚くべきことに、上記で判断したキリン9000の生産時間と一致しています。 **新しい質問は、高度なリソグラフィ装置がない場合、SMICはどの技術を使用するのかということです。 7nmプロセスの大量生産が国内チップで行われる場合、どのような問題が発生しますか?**ブラシで細い線を描く**チップを再理解する必要があり、薄いチップには実際には100もの層がある可能性があります。チッププロセスは、最初にシリコンチップ上にトランジスタの形態を作り、層ごとに堆積コーティングし、上部の金属層、絶縁層、パッシベーション層を重ねることであり、そのうち下部が最もコアであり、プロセスの最先端の部分であり、コンデンサとトランジスタはここでは、基礎となるデバイスと呼ばれます。 一般的に、私たちが参照するナノメートルチップは、下部トランジスタ部分を指します。28ナノメートル未満では、深刻な量子トンネル効果により、リークが発生し、平面トランジスタは使用要件を満たすことができず、ゲートを魚のひれのように包んでFinFET、つまり「フィン電界効果トランジスタ」を作成する必要があります。 そういえば、この革新は、中国の科学者であり、TSMCの元最高技術責任者であるHu Zhengming教授からのものでした。現時点では、ステレオスコピックトランジスタは、トランジスタゲート、フィン間の最小間隔(フィンピッチ)、セルの高さ、トランジスタ密度(チップ上のミリメートルあたりに収容できるトランジスタの数)などの複数の技術的指標に応じて、どのプロセスレベルに達するか、つまり一般に数ナノメートルとして知られているプロセスレベルを確認するために、長さで定量化することは実際には困難です。最先端の193nm DUV液浸リソグラフィマシンは、36~40nmのハーフサイクル分解能を提供し、28nmロジックテクノロジーノードの要件を満たすことができます。 このサイズよりも小さい場合は、二重または複数のリソグラフィが必要です。マルチリソグラフィ技術のコアは、リソグラフィの元の層を2つ以上のマスクに分割し、複数のリソグラフィとエッチングを使用してパターンの元の設計層を実現し、複数の露光CDをエッチングできるようにすることです(クリティカルディメンションは、集積回路フォトマスク製造およびリソグラフィプロセスにおけるプロセスのグラフィック処理精度を評価および制御するために、集積回路の特性線幅を反映する特別なラインパターンの設計を指します)。二重露光は、22nm、20nm、16nm、および14nmテクノロジーノード、および高度なプロセスの非クリティカルレイヤー製造で広く使用されています。 しかし、EUVリソグラフィマシンの技術が成熟した後、TSMCとSamsungは徐々にEUVリソグラフィマシンを使用しましたが、これはまったく異なる技術ルートであり、1回の露光で効果を達成できます。SMICは、鉄の乳棒で彫るような高度な目標を達成するために「古い技術の古い機械」を使用すると言えるEUVリソグラフィ機なしで7nmを達成したいと考えています。 **2019年、TSMCはDUV装置を介して7nmノード(N7)チップを製造し、その後EUVリソグラフィマシンの使用を開始しました。LFLEプロセス、LELEプロセス、LELELEプロセス、SADP、SAQPテクノロジーなど、二重または複数のリソグラフィを実現するための多くの技術的ルートがあります。Huaweiがいわゆる「チップスタッキング」テクノロジーを使用して、7つの14nmチップを備えた14nmチップの効果を達成する可能性があることが以前に報告されています。 しかし、チッププロセスを理解している人は、これはありそうもないとZhiweiに語った**」一般的に、このプロセスはHBM(高帯域幅メモリ)3Dパッケージング技術に使用され、14 + 14 = 7の問題ではなく、ルーティング設計、エネルギー消費、面積、および2つのチップセット間のその他の問題は非常に困難であり、携帯電話のチップで使用することは完全に非現実的です。 "**関係者はZhiweiに、SMICは7nmプロセスを実現するためにSAQPテクノロジールートを採用したと語った。SMICに近い別の人物は、Liang Mengsongが2017年にSMICに入社したとき、担当部門のすべての技術者にSAQPテクノロジーを学ぶように要求し、「新しいエンジニアはこのテクノロジーを学ぶために残業しなければならない」と明らかにしました。 "**では、SAQPテクノロジーとは何ですか?SAQPの中国語名は「セルフアライメント4倍露光」であり、その実装原則はシンプルで人気があります。(1)最初にリソグラフィ機で「格子」を描き、次にエッチング機を使用して「格子」を彫刻します。 (2)彫刻された格子上の化学蒸着コーティング。 (3)水平面上のコーティングをエッチング技術で除去し、その時点で薄膜で構成される「側壁」を得る。 (4)別のラウンドのエッチングにより、フィルムの側壁で構成されるより密度の高い「格子」が得られます。 (5)再び化学蒸着コーティング; (6)エッチング技術を使用して、水平面上のコーティングを除去します。 (7)より暗号化された「格子」を得るために再度エッチングする。 (8)格子のブロックの下で、下向きにエッチングを続けます。 (9)コーティングされた格子を取り除き、本当に必要な「格子」を残します。 Zhiweiはまた、誰もがよりよく理解できるようにGIFをレンダリングしました。 これまで、DUV露光機のような非常に太い「ブラシ」だけで細い線を描くエッチング技術を用いてきました。実際、上記のどの技術理論であっても、それは何年も前から存在していますが、プロセスの技術選択とノード選択では、各ステップに多くのお金と人的資源が必要なため、学習曲線が非常に重要です。そして、SMICがこのような困難なことを成し遂げる能力は、主要な技術者に加えて、その企業文化に関連している可能性があります。Xu Qinは、「技術レベルでの服従、強力な実行、絶対的な実用主義」が、20年以上の歴史を持つSMICを生み出したと信じています。**「R&Dの目標を明確にした後、それは結果指向であり、100%実行され、物事を行う人々をより尊重します。 **彼の観察によると、人事異動は、強力な実行と相まって、会社のさまざまなプロジェクトの研究開発にほとんど影響を与えないため、会社は良い発展を遂げることができます。**Zhiweiは、SMICの高度なプロセスチームが3年連続で1年連続で1日休みで、元旦に1日しか休みがないという未確認の業界の噂を知りました。 **結果の観点から、過去の先進技術の時間ノードによると、**SMICは10年間、他のメーカーの道を完成させるのに3年かかりました。 ****一挙の組み合わせ、歩留まり、成功または失敗**関係者はZhiweiに、シャーロットがプロジェクトを確立した後、元の鋳造所はSMICとして設定され、これが唯一の実行可能な解決策であり、Huaweiがテクノロジーに囲まれている段階にあり、TSMCから購入した高度なチップが使い果たされようとしており、材料の輸入も妨げられていたことを明らかにしました。キリン9000チップの開発中に、HuaweiはSMICのチップを持っていたことは言及する価値がありますが、「その後はオンではありませんでしたが、次世代(9000年代)はオンになっています」とSMICの従業員は述べています。 **制裁の圧力の下で、ファーウェイ内でde-A(アメリカニゼーション)が本格化しています。 **「テクニカルAだけでなく、オフィスソフトウェア、プロフェッショナルソフトウェアも同じで、自分でやらず、最終的に米国の製品とテクノロジーに到達し、ワークフローを完全に終了します**元従業員は、当時、Huaweiの通信部門が直接降車して実現可能性を再実証したと述べました。規制強化の程度を判断することは不可能であるため、シャーロットの量産を最短時間で完了することが最優先事項です。 協力の最初のステップは、見過ごされがちなプロセスの移行とマッチングです。一般的に言えば、高度なプロセス、設計スキーム、各ファウンドリには適応のプロセスもあり、TSMC、Samsung、その他の高度なプロセスファウンドリには「トランスコーディング適応」のための特別なチームがありますが、**「SMICには当時そのようなデザインルール移行チームがなく、Huaweiはプロセスを適応させるためにチームを派遣しました」**関係者は、プロセス全体に約3~6か月かかったと述べました。その後、歩留まりが重要になります。半導体分野では、歩留まりはチップの大量生産のコストに関連しており、各ウェーハ上の高品質のチップが多いほど、チップのコストは低くなります。 最終的な歩留まりは各工程の積で構成されており、ファブラインの各工程を99%と想定しても、500工程後、全体の歩留まりは0.66%に過ぎず、結果は完全に無駄になります。 一般に、歩留まりはウェーハ(シリコンウェーハ)歩留まり、ダイ歩留まり、パッケージ歩留まりに細分することができ、ダイ歩留まりは総歩留まりに大きな影響を与えます。関係者はZhiweiに、シャーロットの歩留まりは**リスク大量生産**の場合約35%であり、一般的には少なくとも50%の大量生産を達成する必要がありますが、これは90%以上に達する可能性のあるプロセスコストの2倍でもあると語った。Zhiweiはまた、今年、包装工場がシャーロットチップ**の注文を受け、工場がここ数ヶ月で月間生産能力400万個に達したことを知りました。 **現在の真の総歩留まりについては、メーカーが一般的に秘密としているチップのコストと強く関係しているため、わかりません。しかし、関係者はZhiweiに、**シャーロットの歩留まりは正式な大量生産の初期段階で約50%〜60%に達しており、その後の歩留まりの上昇もかなりであり、制御可能なコストで大規模生産をサポートできることを明らかにしました。 **だから、あなたはニュースを見ることができます:Huaweiは2024年に60-7000万台のスマートフォンを出荷することを目指しています。2022年には、Huaweiのスマートフォンの出荷台数は約3,000万台に過ぎません。この時点で、おそらく私たちは長い安堵のため息をついて、次のように言うことができます。**ライトボートは一万の重い山を越えました。 ****追伸**キリン9000の成功は、チップのローカリゼーションにおけるマイルストーンかもしれませんが、これは長い道のりでの段階的な勝利にすぎません。 **半導体業界の実務家は、結果が示された後、将来の制裁はより暴力的になると予想され、この成功は制裁下の限られたスペースで「呼吸」することであると心配そうにZhiweiに言いました**」首に刺さったこのこと、今回はここで立ち往生しています、次回は? 次回はもっと深く到達するかもしれません。」 **この記事を書いたとき、Zhiweiは、技術革新のブレークスルーは共同作業の結果であり、危機が業界を活用した場合、これが大惨事なのか死ぬチャンスなのかを簡単に判断することは不可能です。 多くの開業医は不可解な「信念」を持っています。 彼らの目には、目標が決定され、実用的で調整されている限り、達成できないものは何もありません。私たちは、これは大まかにそれが呼ばれているものだと思いました:**信仰は山を動かすことができます。 **コードネーム「ナッシュビル」の次世代チップが進行中です。 ****(インタビュー対象者の要請により、記事に記載されている人物の名前は仮名です)**
ファーウェイチップの1000日
脚本: リック
2023年8月の最後の数日間、Liu Yeはチップ部門の雰囲気が少し変わったことをはっきりと感じました。
同僚は今回は強く戻るつもりだと叫び始め、楽観的な雰囲気がHuawei全体に広がりました。
すべてのスタッフの沸騰の瞬間は29日の正午に最高点に入り、Liu Yeは友人の輪が同僚によってめったに磨かれないことを発見しました-Huaweiは警告なしに公式ストアで新しいフラッグシップ携帯電話Mate 60 proを発売しました。
そして、人々が最も心配しているのは、**Mate 60 proを搭載したキリン9000はどのようにして生まれたのかということです。 **
もうすぐキリン9000の誕生日ですが、その前に次世代チップのキリン9000Sのお話をお伝えしたいと思います。
この目的のために、編集部は、半導体業界に関係する人々、Huaweiの元従業員、およびサプライチェーンの上流および下流企業の人々を見つけ、いくつかの答えを得ることを望み、限られた範囲で可能な限り率直に共有してくれたことに感謝し、過去3年間のチップ業界の発展経路をできるだけ正確に垣間見ることができます。
その中で、Zhiweiは、ファーウェイだけでなく、業界チェーン全体がこの結果を完成させるための共通の目標のために協力していると感じました。
コードネーム、シャーロット
実際、キリンプロジェクトの立ち上げ以来、多くのチップがずらされて開発されてきました。
例えば、キリン920とキリン910はほぼ並行して開発・納入されており、この方法は社内では「タオルツイストモード」と呼ばれています。 **
その後、慣例となっているように、キリン9000が2020年に量産されるとき、開発中の新しいプロジェクトがすでに並行してあるはずです。
Zhiweiが連絡を受けたチップ業界の関係者であるWu Xuは、8月30日に購入したHuawei Mate60 Proを分解し、チップをデキャップしました。
チップの内部構造を観察・解析するだけでなく、キリン9000の実際の量産日を見つけるためにDecapも実施しています。 以前は、チップシェルの「2035CN」がチップが35年の2020週に製造されたことを表しているとインターネット上で噂されていましたが、彼はこの情報にはほとんど参照価値がなく、**ある種の紛らわしい「カモフラージュ」のようなものであると信じていました。 **
Wu Xuは、酸洗いと増幅の後に特別なコード「2017」を取得し、いくつかの検証の後、これはTO(テープアウト)日付、つまり集積回路(IC)またはプリント回路基板(PCB)設計の最終ステップの日付であると信じていました、一般的に言えば、この番号はチップ金属層の13~15層に表示されます。
**そして「2017」とは、2020年の第17週を意味します。 **
一般的に、チップは完成から100~200日後に量産を開始するため、キリン9000Sの実際の製造日は2021年初頭であると考えています。 **
量産前に、チップは設計段階、開発段階、試作段階、量産段階の4つの段階を経ます。 テープアウトは、チップ製造において最も重要でお金を消費するリンクであることが多く、一部のチップ工場では、7nmプロセスのテープアウトには3,000万ドルかかると見積もっています。 このプロセスは少なくとも3か月続き(原材料の準備、リソグラフィー、ドーピング、電気めっき、パッケージング、テストを含む)、1,000を超えるプロセスを経、長い生産サイクルを経ます。
**テープアウト時期とチップの製造日を合わせると、キリン9000は少なくとも2020年までに設立され、最初からTSMCで生産される目的はないと判断した。 **
別のHuaweiの従業員は、キリン9000の生産期間が約1年半、**時間が「約19年の終わり」であり、設計段階でいくらかのエネルギーが費やされたことをZhiweiに確認しました。
その人物は、HiSiliconが他のチップ設計工場と異なるのは、「基本的にDTCO(回路設計とプロセス協調最適化)を行い、細部は単純な配線だけでなくトランジスタレベルに分散化している」と語った。 これには、パフォーマンスが向上するという利点がありますが、より長く、より高い技術設計が必要になるという欠点があります。
例えば、通常の設計の密度と性能は95%であり、DTCO最適化後、100%以上に達する可能性がありますが、時間がかかり、FABベンダーとの設計コラボレーションが必要です。 さまざまなチップ設計工場でそれを行うことができますが、基本的には行わず、クアルコムは時々それを行います。 "
それが持っている情報によると、キリン9000の中にはHi36B0と呼ばれるバージョンがありました。 **HiはHuawei HiSilicon、36はキリンの主力製品ライン、B0は第11世代を表します。 このチップの量産では、新しいロゴ、つまり「b0」の代わりにHi36a0V120が採用されています。 以下の「V120」の2と0は、バージョン変更と小さな最適化反復数を表します(Vの後の1は、他のHuaweiチップでの製品世代を指し、たとえば、TVのチップの第1世代はV100、第2世代はV200ですが、Hi36キリンシリーズでは意味が定かではありません)。
**このコードネームの文字列に加えて、キリン9000には、アメリカの都市の名前であるシャーロットという、より記憶に残る名前もあります。 **
キリンチップは中国の神話上の獣として知られていますが、特定のモデルは常に内部的にアメリカの都市にちなんで名付けられています。 前世代のキリン9000はボルチモア、フェニックスが990、ツーソンが985、アトランタが980、ボストンが970でした。
プロセスに関しては、Zhiwei編集部が入手したキリン9000のSEM(走査型電子顕微鏡)図から、キリン9000のセル高さ(標準単位高さ、チッププロセスレベルの測定に一般的に使用される)は240nmです。
漬物漬け後、キリン9000のローカルマップは60万倍に拡大されました
2020年にTSMCが独自の7nm低電力高密度ソリューションを開示したとき、セルの高さの値も240nmでした。
とはいえ、HuaweiのKirin 9000Sが7nmプロセスレベルに達したことは間違いありません。 **
10万倍の倍率で整然と並べられたキリン9000Sトランジスタ
同時に、編集部はキリン9000Sのチップ物理構造図を入手しましたが、キリン9000Sの構造は前世代のチップキリン9000とは大きく異なります。
したがって、ここで少し興奮または誇りを持ってあなたに言うことができます:**キリン9000Sは、キリン9000の在庫から変更されておらず、7nmの高度なプロセスに達したまったく新しいチップです。 **
Wu XuはZhiweiに、シャーロットには合計8つのコアがあり、3つのクラスター(配置方法)、分布は1 + 3 + 4、メイン周波数は最大2600MHz以上、GPUはMaleoon 910であると語った。
Huaweiの5Gベースバンド部分は、常に4G + 5G 2つのモジュールが中央にBarongベースバンドチップで接続された設計であり、この世代はこのブリッジ方式を使用せず、4Gと5Gを1つのモジュールに統合します。
キリン9000と比較して、シャーロットCPUクラスターの巨大な領域は大きな変化を遂げており、この世代のバスは、前世代のバスや超大型コアとは異なり、パフォーマンスライブラリを使用し、この世代は超大型コアのパフォーマンスライブラリのみを使用しています。
GPUに関しては、シャーロットのマリアン910はCuデザインです。 その設計規模は前世代よりわずかに小さく、約4CUのALUコアの2つのグループ、128Alusの各グループ、合計2x4x128Alus = 1024Alus、周波数は最大750Mhz、理論上のパフォーマンスは1536Gflops、中央は約1MiByteのGPU L2キャッシュです。 **GPUの仕様に関しては、一般的なIMG / MALI / Adreno / Rdna / Cudaと同じではありません。 **
ただし、ご存知のように、Huaweiには高度なプロセスチップの製造能力がないため、次の疑問が生じます。
複数回の制裁の場合、Huaweiまたは中国のメーカーはどのようにして7nmチップを製造しましたか? **
白騎士
過去には、ファーウェイはTSMCを信頼していましたが、**関係者はZhiweiに、当時、ファーウェイの上級管理職がTSMCが供給を遮断する可能性は低いと判断していたことを明らかにしました。 **
一方では、制裁の前に、双方は最先端のプロセス5nmプロセスキリン9000チップの製造で協力に達し、継続的な緊密な協力の状況にあります。 一方、工場製造を固定するチップファウンドリもコストの考慮事項によるものです。
「今、そのような環境では、TSMCがHuaweiのテープアウト(試作)を拒否すると、生産を継続できなくなり、次のプロセスを経ることができなくなります」と関係者はZhiweiに語った。
2020年5月、米国は制裁をエスカレートさせ、ファーウェイのファウンドリチップに米国の技術(TSMCなど)を使用するメーカーに対する制限を発表しましたが、この禁止はすぐには実施されず、米国は120日間のバッファー期間を与えました。
2020年7月16日の結果会議で、TSMCは妥協を選択し、9月14日以降、TSMCはファーウェイへのチップ供給を継続しないことを示しました。
ファーウェイの対応は非常に迅速で、制裁が発令された直後にキリン9000の量産決定が社内で出された。
一般的に、HiSiliconは複数のウェーハを通過するようにチップを設計し(設計後、試作テストのために工場に送られます)、Huaweiの関連部門の従業員はZhiweiに次のように語った**当時、キリン9000の決定は当初3回鋳造される予定でしたが、2回目以降に制裁命令に遭遇したため、「3回目は投資されず、直接大量生産されました」。 **これらのチップは、Huaweiが完全に削減されてからほぼ2年後にサポートするのに役立ちました。
2020年10月31日、キリンチップ技術開発部は、**「確固たる信念、決してあきらめない」をコアテーマとするキリン9000記者会見を開催しました。 **
写真提供:インタビュー対象者
しかし、キリン9000は1つで1つ少なく、誰が将来のチップキリン9000Sを作るのでしょうか?
2020年は特別なノードであり、中国のメーカーはHuaweiだけでなくSMICも存続の瞬間にあります。
建国記念日の祝日に合わせた今年の中秋節では、SMICの元従業員であるXu Qinと彼のチームの同僚が突然会社に呼ばれ、米国商務省の産業安全保障局(BIS)が米国の輸出入管理規制に従ってSMICのサプライヤーの一部に手紙を送り、SMICに供給する前に輸出ライセンスを申請する必要があるという衝撃的なニュースを受け取りました。
このニュースは、12月4日に米国国防総省によって公式に発表されたばかりで、SMICを含む4つの中国企業が正式に「軍事エンドユーザー」のリストに追加されたと発表しました。
当時、SMICは中国本土で最も人気のあるメーカーの1つになる可能性が最も高いチップメーカーであり、海外から高度な機器や原材料を入手できなければ、SMICの成長の進展は大幅に鈍化しました。
驚きのパニックと緊急調整の仕事は密接に関係しています。 **「現在のデバイスを分析するように全員に求めますが、停止した場合はどうなりますか?」 解決策は何ですか? 外国のメーカーがサービスを行う必要がある部品、原材料、機器、あなたはそれを自分で行うことができますか、あなたはどれだけできますか? **徐秦は思い出した。
」最悪の計画は、完全に切断し、互いに通信しないことです。 "
これに対応して、関連する米国企業も米国政府が発表した情報を法務チームと解釈していますが、国益に関連する法律や規制は、友好的な交渉を通じてのみ即座に実施することができ、雷プールを半歩越えることはできません。 短期間のパニックの後、SMICは、制限がハイエンドプロセスに必要な技術と機器に焦点を合わせていることを発見し、「スタックネック」は息を呑みました。 したがって、国内代替のペースは速い車線に押しやられています。
しかし、最も影響を受けるのはSMICの高度なプロセスチームであり、SMICに近い人々によると、関連するプロセス技術を開発しながら、最初にASMLのEUVリソグラフィ装置(7nm以下のプロセス装置で一般的に使用される)を購入するという内部提案がありました。
**しかし、この提案は受け入れられませんでした。 **当時、TSMCとSamsungの両方が最初にDUVリソグラフィを使用して7nmプロセスの「移行バージョン」を完成させ、より多くの経験を蓄積し、一定の規模に達した後にのみEUVが導入されました。 (DUVリソグラフィ機の精度はEUV装置よりも低く、一般に「5nm」プロセスが製造限界であると考えられていますが、業界では約7nmのEUVリソグラフィ機を使用します)
その理由のもう一つの部分は、機器が高すぎること、注文時間が遅れること、そしてその後の配達が絶えず詰まっていて、それが配達されていないことです。
SMICは当初、28nmから20nmまで行進する予定でしたが、後に内部で20nmを放棄し、より高度な14nmに直接移行することを決定しました。 2019年には、パイロット生産歩留まり率が3%から95%に急速に向上し、大量生産を達成しました。
7nmチップの開発段階については、2020年12月にMengsong Liang(現在はSMICの共同CEO)から取締役会に宛てた手紙で見ることができます。 「この期間(2017~2020年)に、私は28nmから7nmまで、合計5世代にわたる技術開発を完了するために一生懸命働きました... 現在、28nm、14nm、12nm、n + 1技術が量産に入っており、7nm技術の開発も完了しており、来年(2021年)4月にすぐに危険な大量生産に入る可能性があります...」
興味深いことに、手紙の推定リスク量産時間は2021年4月であり、これは驚くべきことに、上記で判断したキリン9000の生産時間と一致しています。 **
新しい質問は、高度なリソグラフィ装置がない場合、SMICはどの技術を使用するのかということです。 7nmプロセスの大量生産が国内チップで行われる場合、どのような問題が発生しますか?
ブラシで細い線を描く
チップを再理解する必要があり、薄いチップには実際には100もの層がある可能性があります。
チッププロセスは、最初にシリコンチップ上にトランジスタの形態を作り、層ごとに堆積コーティングし、上部の金属層、絶縁層、パッシベーション層を重ねることであり、そのうち下部が最もコアであり、プロセスの最先端の部分であり、コンデンサとトランジスタはここでは、基礎となるデバイスと呼ばれます。 一般的に、私たちが参照するナノメートルチップは、下部トランジスタ部分を指します。
28ナノメートル未満では、深刻な量子トンネル効果により、リークが発生し、平面トランジスタは使用要件を満たすことができず、ゲートを魚のひれのように包んでFinFET、つまり「フィン電界効果トランジスタ」を作成する必要があります。 そういえば、この革新は、中国の科学者であり、TSMCの元最高技術責任者であるHu Zhengming教授からのものでした。
現時点では、ステレオスコピックトランジスタは、トランジスタゲート、フィン間の最小間隔(フィンピッチ)、セルの高さ、トランジスタ密度(チップ上のミリメートルあたりに収容できるトランジスタの数)などの複数の技術的指標に応じて、どのプロセスレベルに達するか、つまり一般に数ナノメートルとして知られているプロセスレベルを確認するために、長さで定量化することは実際には困難です。
最先端の193nm DUV液浸リソグラフィマシンは、36~40nmのハーフサイクル分解能を提供し、28nmロジックテクノロジーノードの要件を満たすことができます。 このサイズよりも小さい場合は、二重または複数のリソグラフィが必要です。
マルチリソグラフィ技術のコアは、リソグラフィの元の層を2つ以上のマスクに分割し、複数のリソグラフィとエッチングを使用してパターンの元の設計層を実現し、複数の露光CDをエッチングできるようにすることです(クリティカルディメンションは、集積回路フォトマスク製造およびリソグラフィプロセスにおけるプロセスのグラフィック処理精度を評価および制御するために、集積回路の特性線幅を反映する特別なラインパターンの設計を指します)。
二重露光は、22nm、20nm、16nm、および14nmテクノロジーノード、および高度なプロセスの非クリティカルレイヤー製造で広く使用されています。 しかし、EUVリソグラフィマシンの技術が成熟した後、TSMCとSamsungは徐々にEUVリソグラフィマシンを使用しましたが、これはまったく異なる技術ルートであり、1回の露光で効果を達成できます。
SMICは、鉄の乳棒で彫るような高度な目標を達成するために「古い技術の古い機械」を使用すると言えるEUVリソグラフィ機なしで7nmを達成したいと考えています。 **2019年、TSMCはDUV装置を介して7nmノード(N7)チップを製造し、その後EUVリソグラフィマシンの使用を開始しました。
LFLEプロセス、LELEプロセス、LELELEプロセス、SADP、SAQPテクノロジーなど、二重または複数のリソグラフィを実現するための多くの技術的ルートがあります。
Huaweiがいわゆる「チップスタッキング」テクノロジーを使用して、7つの14nmチップを備えた14nmチップの効果を達成する可能性があることが以前に報告されています。 しかし、チッププロセスを理解している人は、これはありそうもないとZhiweiに語った**」一般的に、このプロセスはHBM(高帯域幅メモリ)3Dパッケージング技術に使用され、14 + 14 = 7の問題ではなく、ルーティング設計、エネルギー消費、面積、および2つのチップセット間のその他の問題は非常に困難であり、携帯電話のチップで使用することは完全に非現実的です。 "**
関係者はZhiweiに、SMICは7nmプロセスを実現するためにSAQPテクノロジールートを採用したと語った。
SMICに近い別の人物は、Liang Mengsongが2017年にSMICに入社したとき、担当部門のすべての技術者にSAQPテクノロジーを学ぶように要求し、「新しいエンジニアはこのテクノロジーを学ぶために残業しなければならない」と明らかにしました。 "**
では、SAQPテクノロジーとは何ですか?
SAQPの中国語名は「セルフアライメント4倍露光」であり、その実装原則はシンプルで人気があります。
(1)最初にリソグラフィ機で「格子」を描き、次にエッチング機を使用して「格子」を彫刻します。
(2)彫刻された格子上の化学蒸着コーティング。
(3)水平面上のコーティングをエッチング技術で除去し、その時点で薄膜で構成される「側壁」を得る。
(4)別のラウンドのエッチングにより、フィルムの側壁で構成されるより密度の高い「格子」が得られます。
(5)再び化学蒸着コーティング;
(6)エッチング技術を使用して、水平面上のコーティングを除去します。
(7)より暗号化された「格子」を得るために再度エッチングする。
(8)格子のブロックの下で、下向きにエッチングを続けます。
(9)コーティングされた格子を取り除き、本当に必要な「格子」を残します。
Zhiweiはまた、誰もがよりよく理解できるようにGIFをレンダリングしました。
これまで、DUV露光機のような非常に太い「ブラシ」だけで細い線を描くエッチング技術を用いてきました。
実際、上記のどの技術理論であっても、それは何年も前から存在していますが、プロセスの技術選択とノード選択では、各ステップに多くのお金と人的資源が必要なため、学習曲線が非常に重要です。
そして、SMICがこのような困難なことを成し遂げる能力は、主要な技術者に加えて、その企業文化に関連している可能性があります。
Xu Qinは、「技術レベルでの服従、強力な実行、絶対的な実用主義」が、20年以上の歴史を持つSMICを生み出したと信じています。
**「R&Dの目標を明確にした後、それは結果指向であり、100%実行され、物事を行う人々をより尊重します。 **彼の観察によると、人事異動は、強力な実行と相まって、会社のさまざまなプロジェクトの研究開発にほとんど影響を与えないため、会社は良い発展を遂げることができます。
**Zhiweiは、SMICの高度なプロセスチームが3年連続で1年連続で1日休みで、元旦に1日しか休みがないという未確認の業界の噂を知りました。 **
結果の観点から、過去の先進技術の時間ノードによると、**SMICは10年間、他のメーカーの道を完成させるのに3年かかりました。 **
一挙の組み合わせ、歩留まり、成功または失敗
関係者はZhiweiに、シャーロットがプロジェクトを確立した後、元の鋳造所はSMICとして設定され、これが唯一の実行可能な解決策であり、Huaweiがテクノロジーに囲まれている段階にあり、TSMCから購入した高度なチップが使い果たされようとしており、材料の輸入も妨げられていたことを明らかにしました。
キリン9000チップの開発中に、HuaweiはSMICのチップを持っていたことは言及する価値がありますが、「その後はオンではありませんでしたが、次世代(9000年代)はオンになっています」とSMICの従業員は述べています。 **
制裁の圧力の下で、ファーウェイ内でde-A(アメリカニゼーション)が本格化しています。 「テクニカルAだけでなく、オフィスソフトウェア、プロフェッショナルソフトウェアも同じで、自分でやらず、最終的に米国の製品とテクノロジーに到達し、ワークフローを完全に終了します元従業員は、当時、Huaweiの通信部門が直接降車して実現可能性を再実証したと述べました。
規制強化の程度を判断することは不可能であるため、シャーロットの量産を最短時間で完了することが最優先事項です。 協力の最初のステップは、見過ごされがちなプロセスの移行とマッチングです。
一般的に言えば、高度なプロセス、設計スキーム、各ファウンドリには適応のプロセスもあり、TSMC、Samsung、その他の高度なプロセスファウンドリには「トランスコーディング適応」のための特別なチームがありますが、**「SMICには当時そのようなデザインルール移行チームがなく、Huaweiはプロセスを適応させるためにチームを派遣しました」**関係者は、プロセス全体に約3~6か月かかったと述べました。
その後、歩留まりが重要になります。
半導体分野では、歩留まりはチップの大量生産のコストに関連しており、各ウェーハ上の高品質のチップが多いほど、チップのコストは低くなります。 最終的な歩留まりは各工程の積で構成されており、ファブラインの各工程を99%と想定しても、500工程後、全体の歩留まりは0.66%に過ぎず、結果は完全に無駄になります。 一般に、歩留まりはウェーハ(シリコンウェーハ)歩留まり、ダイ歩留まり、パッケージ歩留まりに細分することができ、ダイ歩留まりは総歩留まりに大きな影響を与えます。
関係者はZhiweiに、シャーロットの歩留まりはリスク大量生産の場合約35%であり、一般的には少なくとも50%の大量生産を達成する必要がありますが、これは90%以上に達する可能性のあるプロセスコストの2倍でもあると語った。
Zhiweiはまた、今年、包装工場がシャーロットチップ**の注文を受け、工場がここ数ヶ月で月間生産能力400万個に達したことを知りました。 **
現在の真の総歩留まりについては、メーカーが一般的に秘密としているチップのコストと強く関係しているため、わかりません。
しかし、関係者はZhiweiに、**シャーロットの歩留まりは正式な大量生産の初期段階で約50%〜60%に達しており、その後の歩留まりの上昇もかなりであり、制御可能なコストで大規模生産をサポートできることを明らかにしました。 **
だから、あなたはニュースを見ることができます:Huaweiは2024年に60-7000万台のスマートフォンを出荷することを目指しています。
2022年には、Huaweiのスマートフォンの出荷台数は約3,000万台に過ぎません。
この時点で、おそらく私たちは長い安堵のため息をついて、次のように言うことができます。
**ライトボートは一万の重い山を越えました。 **
追伸
キリン9000の成功は、チップのローカリゼーションにおけるマイルストーンかもしれませんが、これは長い道のりでの段階的な勝利にすぎません。 **
半導体業界の実務家は、結果が示された後、将来の制裁はより暴力的になると予想され、この成功は制裁下の限られたスペースで「呼吸」することであると心配そうにZhiweiに言いました**」首に刺さったこのこと、今回はここで立ち往生しています、次回は? 次回はもっと深く到達するかもしれません。」 **
この記事を書いたとき、Zhiweiは、技術革新のブレークスルーは共同作業の結果であり、危機が業界を活用した場合、これが大惨事なのか死ぬチャンスなのかを簡単に判断することは不可能です。 多くの開業医は不可解な「信念」を持っています。 彼らの目には、目標が決定され、実用的で調整されている限り、達成できないものは何もありません。
私たちは、これは大まかにそれが呼ばれているものだと思いました:
**信仰は山を動かすことができます。 **
コードネーム「ナッシュビル」の次世代チップが進行中です。 **
(インタビュー対象者の要請により、記事に記載されている人物の名前は仮名です)