美国封杀逼出新赛道 华为靠2大芯片绝活起死回生

中国电信龙头华为于2019年被美国封杀，一度被外界视为从半导体产业出局。如今，华为靠著芯片堆叠和芯片丛集技术起死回生。虽然面临耗电、散热与良率等工程挑战，但华为已展现推动中国半导体自主，并重塑美中科技战局的野心。

美国于2019年5月16日将中国电信龙头华为列入出口管制实体名单之列，切断华为取得美国芯片、软体以及半导体制造技术的管道时。中国被禁止取得荷兰半导体设备制造商艾司摩尔（ASML）生产的EUV极紫外光微影机（EUV lithography machines），也就是目前最先进的芯片制造设备，因此许多分析师原本认为，中国芯片制造商将无法突破7奈米制程。

当时，大多数分析师都认为，这等于宣判了华为的死刑。华为芯片部门“海思半导体有限公司”总裁何庭波2019年5月17日也说，美国这道禁令是“最黑暗的一天”，但所幸公司早已花了近10年的时间，做好准备迎来“极限生存环境”的这一天。

被美国卡EVU逼出新赛道　中国改走芯片堆叠技术起死回生

根据《金融时报》取得的信件副本，华为早已预先开发出各产线的备用芯片，以防有一天外国供应商突然切断供货。

此后几年间，华为一直在台面下低调的进行这些努力，直到今年5月在上海举行的一场半导体大会上，何庭波公开象数千名产业高层表示，华为已找到方法解决美国出口管制所带来的最大障碍之一，也就是中国无法取得全球最先进的芯片制造设备。该方法的核心在于一种芯片堆叠（chip-stacking）技术，旨在不依赖最新制造设备的情况下，提升运算效能。

现年56岁的何庭波被称为中国“芯片女王”，她在今年5月上海举办的半导体大会上，推出了一套新原理“韬(τ)定律”（Tau Scaling Law），该定律的核心思路与过去半世纪主导半导体产业的摩尔定律截然不同。

摩尔定律强调透过缩小电晶体的几何尺寸，来提升密度与效能，但随著制程逼近物理极限，华为提出的新原则不再只是依赖缩小尺寸，而是转向将芯片电路折叠成多层结构，缩短芯片与运算系统间的数据移动时间，也就是以“时间缩微”取代“几何缩微”来提升运算效能。

华为挑战芯片堆叠极限　得先跨过耗电、散热与良率难关

本被许多业界人士判定回天乏术的华为，在7年后东山再起，成为美中科技战中最具重大影响的企业之一。该公司不仅认为自己能推动中国半导体的自主化进程，更企图挑战美国遏制中国科技崛起的行动。

研究机构伯恩斯坦（Bernstein）分析师林庆元（Qingyuan Lin，音译）表示，“这打破了一个核心论述，那就是因为出口管制，中国半导体产业会被困死在7奈米。”并补充，但“华为需要证明这项技术可行，同时也要向政府证明，公司投入的资金没有白费，而且仍然有未来。”

根据熟悉华为计画的人士说法，华为计画将把这项技术用在预计今年稍晚推出的智慧型手机的芯片中。不过，仍有耗电量、过热、良率是否能达商业水准等重大挑战需要克服

而在资料中心使用的AI芯片方面，挑战则更大。何庭波在上海表示，这项技术要到2030年才会准备好应用于AI处理器。产业专家指出，原因在于将更多层、更高密度的逻辑芯片与记忆体芯片堆叠在一起，涉及极高的工程技术复杂度。

华为祭出第二套战法　连接数百颗芯片成丛集挑战辉达

除了将芯片电路折叠成多层结构这个方式之外，华为也正在推动第2个解决方式来美国出口管制所带来的问题：透过把大量芯片连接再一起，形成强大的运算丛集，来弥补单一芯片性能较弱的问题。

华为推出的AI运算系统CloudMatrix 384，可将数百颗AI处理器连接成单一系统。华为表示，这套系统在整体运算能力和记忆体方面，已超越美国芯片设计大厂辉达（NVIDIA）普遍使用的NVL72。

知情人士表示，华为正以最新一代AI芯片打造规模更大的运算丛集，并希望这些系统未来具备执行AI模型训练工作的能力。

但无论是连接大量芯片这种先进封装（advanced packaging），还是芯片电路折叠的3D芯片设计，都并非华为独有的技术，像是台积电等芯片制造商在多年前就曾研究过类似技术。根据投资人说法，中国也有多家新创公司正采用相近概念，来开发AI芯片，若开发成功，其效能有机会达到辉达B200芯片的水准，但这类产品最早也得等到2027年年中之后，才有望进入量产阶段。

批评者认为，西方企业同样可以把这些技术拿来开发先进芯片，来维持领先优势；但支持者认为，由于这类技术的研发成本相当高昂，因此西方芯片制造商目前缺乏开发这类技术的动机，而是选择用EUV设备持续缩小电晶体尺寸来提升效能。

产业专家表示，中国正试图在芯片堆叠技术上抢得先机，希望未来能将这项技术与国产替代的微影设备结合，最终实现超越竞争对手的目标。