我國(guó)芯片技術(shù)的重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)？華為“四芯片封裝”專利曝光

在當(dāng)下，華為公布了一項(xiàng)備受矚目的專利技術(shù)文件 ——“四芯片（quad-chiplet）封裝設(shè)計(jì)”，此舉動(dòng)在半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)引發(fā)了廣泛的聚焦與熱議。據(jù)外界推測(cè)，該技術(shù)大概率將在華為的下一代 AI 加速器昇騰 910D（Ascend 910D）上得到應(yīng)用，有望成為華為打破美國(guó)技術(shù)封鎖、在 AI GPU 領(lǐng)域奮起直追 NVIDIA 的關(guān)鍵一步。

依據(jù)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局所公開的信息，華為于 2024 年 4 月提交了名為 “一種集成裝置、通信芯片和通信設(shè)備” 的專利（國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?PCT/CN2024/086375），目前該專利已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)質(zhì)審查階段。在技術(shù)方案上，華為的這項(xiàng)專利并沒有采用簡(jiǎn)單的中介層（Interposer）結(jié)構(gòu)，而是借鑒了類似于晶圓上基片本地封裝（Chip on Wafer on Substrate-Local，CoWoS-L）的橋接技術(shù)。具體而言，其專利展示了一種基于硅中介層的四芯片堆疊方案，借助垂直互連技術(shù)實(shí)現(xiàn)了芯片之間的超高速數(shù)據(jù)傳輸，能夠在一個(gè)封裝內(nèi)集成四顆計(jì)算芯片。

在這一背景下，外媒 Tom's Hardware 對(duì)華為的四芯片封裝架構(gòu)進(jìn)行了深入分析，它們將專利中的芯片組互連設(shè)計(jì)稱為關(guān)鍵亮點(diǎn)之一，并指出華為的專利暗示采用橋式連接——類似于臺(tái)積電的 CoWoS-L 或英特爾配備 Foveros 3D 的 EMIB。值得注意的是，這款處理器在 AI 訓(xùn)練時(shí)也可能搭配 HBM 級(jí)內(nèi)存。

這可能是我國(guó)科技巨頭的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。雖然華為和中芯國(guó)際（SMIC）在光刻方面落后，且無法獲得 ASML 的先進(jìn) EUV 設(shè)備，但我們也可能在先進(jìn)封裝方面迎頭趕上——通過連接較舊節(jié)點(diǎn)的芯片組來構(gòu)建高性能系統(tǒng)。

如果這項(xiàng)專利確實(shí)是傳言中的昇騰 910D，那么可以看出，該芯片可能非常巨大，單芯片的 910B 面積約為 665 平方毫米，因此四芯片的910D據(jù)報(bào)道可能達(dá)到2660平方毫米。此外，報(bào)告指出，由于每個(gè) 910B 包含四個(gè)HBM芯片，共有16個(gè)HBM堆棧（每個(gè)約 85 平方毫米），總DRAM面積可能增加到大約1360平方毫米。據(jù) Tom’s Hardware 稱，這使芯片的總硅片面積接近4020平方毫米

上周我們報(bào)道了華為CEO任正非接受了《人民日?qǐng)?bào)》的采訪，他就表示：“我們的單芯片仍然落后美國(guó)一代，”他還談到，“（我們）還可以采用多種方法（疊加與集群技術(shù)）使芯片達(dá)到先進(jìn)水平?！?/p>

隨后，英偉達(dá)的CEO黃仁勛解讀稱，任正非的意思是，中國(guó)可以用更多的芯片解決發(fā)展人工智能的問題。黃仁勛說，雖然我們的技術(shù)仍然領(lǐng)先他們一代，但關(guān)鍵要記住的是，AI是可以并行解決的問題，如果每臺(tái)電腦的性能不夠強(qiáng)，那就用更多的電腦來彌補(bǔ)。黃仁勛認(rèn)為，任正非說的是，中國(guó)的能源資源非常充足 ，他們可以用更多的芯片來解決問題。

從華為最新公布的專利來看，任總所言非虛，而黃仁勛的理解也是十分到位。華為確實(shí)有其他的手段暫時(shí)繞過先進(jìn)制程，來使芯片達(dá)到先進(jìn)水平。

但是又一個(gè)問題隨之而來，那便是產(chǎn)能，華為到底可以造出多少這種芯片呢？本月上旬，隨著美國(guó)對(duì)中國(guó)限制英偉達(dá) H20芯片，美國(guó)商業(yè)部長(zhǎng)霍華德·盧特尼克曾表示，中國(guó)仍然無法大規(guī)模生產(chǎn)先進(jìn)半導(dǎo)體，并補(bǔ)充說，中國(guó)只能生產(chǎn)大約 20 萬顆高端芯片。彭博社援引盧特尼克的話，認(rèn)為這清楚地表明出口限制正在減緩中國(guó)的技術(shù)進(jìn)步。因?yàn)?0萬顆先進(jìn)芯片，對(duì)于我國(guó)來說，如果用于人工智能訓(xùn)練或智能手機(jī)的芯片，肯定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其實(shí)際需求的。

而有趣的是，我國(guó)生產(chǎn)先進(jìn)芯片的能力一直備受爭(zhēng)議，尤其是自從華為在 2023 年推出搭載 7 納米芯片的智能手機(jī)之后，我國(guó)先進(jìn)芯片的實(shí)際產(chǎn)量也許遠(yuǎn)高于外界推測(cè)。現(xiàn)在，隨著華為的昇騰 910D信息的不斷釋出，華為能有多少產(chǎn)能，這個(gè)問題又被提了上來。這里面有一個(gè)數(shù)據(jù)可以提供給各位：華為今年將向國(guó)家電信、字節(jié)跳動(dòng)等客戶交付超過 80 萬顆昇騰 910B 和 910C 芯片——顯然遠(yuǎn)超盧特尼克的 20 萬顆芯片的估計(jì)；而另一方面，根據(jù)TrendForce的觀察，在中國(guó)，AI 服務(wù)器市場(chǎng)正在適應(yīng) 2025 年 4 月引入的新美國(guó)出口管制，預(yù)計(jì)將減少進(jìn)口芯片（例如來自英偉達(dá)和 AMD 的芯片）的份額，從 2024 年的 63%降至 2025 年的約 42%。同時(shí)，以華為為首的本土制造商的市場(chǎng)份額占比預(yù)計(jì)將提高至 40%，與進(jìn)口芯片幾乎持平。

各種數(shù)據(jù)都表明，我國(guó)先進(jìn)芯片的產(chǎn)能很可能在飛速提升，產(chǎn)能也許不是我國(guó)最急迫的掣肘了?，F(xiàn)在的重點(diǎn)完全聚集在：華為的昇騰 910D 是否真的能在每 GPU 性能上超越英偉達(dá)的 H100？這個(gè)問題的答案全世界都在密切關(guān)注。