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SemiAnalysis深度解析:华为麒麟9030芯片受制程制约,以3D堆叠开辟新赛道

半导体逆向分析领域迎来新玩家挑战。上周末,分析机构SemiAnalysis旗下的STEEL实验室发布了其首份公开芯片拆解报告,剖析对象正是华为旗舰手机Mate 80 Pro所搭载的麒麟9030 Pro芯片。该芯片采用了中芯国际(SMIC)目前最先进的N+3制程工艺。

报告指出,SMIC N+3工艺的最小金属间距(M0 pitch)达到了32.5纳米,这一数字甚至小于英特尔(Intel)最新Panther Lake处理器所采用的18A制程的36纳米间距。这一发现一度引发行业热议。然而,报告随即澄清,这只是"精心挑选的单一指标",不能全面代表制程水平。

麒麟9030芯片TEM截面图

通过透射电子显微镜(TEM)截面分析,STEEL实验室测量得出N+3工艺的晶体管密度(Bohr密度)为每平方毫米1.134亿个晶体管(113.4 MTr/mm²),略高于台积电(TSMC)N6工艺的1.077亿个(107.7 MTr/mm²)。这意味着,在不使用极紫外(EUV)光刻机的前提下,SMIC通过纯深紫外(DUV)光刻和自对准四重图案化(SAQP)技术,将逻辑密度提升到了与台积电成熟7纳米级别(N6)相当的水平。

然而,这一成就的代价是高昂的成本和工艺复杂性。SAQP工艺需要更多的光罩、更高的套刻精度以及更复杂的流程,直接推高了制造成本并增加了良率控制风险。报告形容,SMIC是在以数倍于台积电的"印刷成本",制造"面额相同"的芯片。

在芯片设计层面,华为海思展现了强大的集成能力。麒麟9030芯片在面积(约140平方毫米)与上一代9020几乎相同的情况下,通过N+3的密度提升,塞入了更多的CPU核心(升级为1大核+4中核)、GPU计算单元(增至6个)以及更大容量的缓存。

麒麟9030与竞品性能对比图表

性能定位方面,报告引用跑分数据指出,麒麟9030的GPU性能已追平2022年旗舰级别,较上一代提升约70%,略超骁龙8+ Gen 1,但与当前顶级旗舰(如骁龙8 Elite Gen 5)仍有2.4至2.6倍的差距。CPU大核(TaiShan Prime)的每时钟性能(IPC)大致相当于2021年的Arm Cortex-X2设计水平,与苹果最新的M5核心相比,绝对性能差距达2.7倍。报告认为,性能差距的根源主要在于受限的制造工艺,而非设计能力。

面对制程进步的瓶颈,华为正寻求通过三维(3D)堆叠技术开辟新路径。报告重点提及了华为在2026年ISCAD会议上公布的τ(tau)缩放定律和LogicFolding(逻辑折叠)路线图。该技术旨在将同一逻辑模块拆分为上下两层进行面对面堆叠,通过超精细间距的混合键合连接,以缩短信号路径、提升频率并降低功耗。

华为设定了激进的路线图:目标在2031年,将大核频率从当前的2.75GHz提升至5GHz,并通过3D堆叠将等效晶体管密度推至每平方毫米2.95亿个(295 MTr/mm²),以对标台积电未来的14A级别工艺。SemiAnalysis对此保持审慎态度,指出其密度计算方式与传统不同,且工程挑战巨大。

报告最后总结认为,出口管制并未阻止中国芯片技术的进步,但确实改变了其发展路径并提高了代价。SMIC的N+2和N+3工艺正在向华虹等 fab 扩散,国产EDA工具围绕新架构进行开发,长鑫存储(CXMT)的DRAM芯片也已进入华为旗舰机供应链。对投资者而言,关键信号在于华为的3D堆叠路线能否在成本可控的前提下,使中国产芯片在关键应用场景达到"够用"的门槛,从而重塑整个供应链的战略价值。