5G芯片回歸 麒麟CPU迎來突破 國產先進Soc不被卡脖子了

近期國產芯片終於迎來了一個好消息。據相關人士最新透露，國際通信巨頭、國內手機行業頭部品牌華為已經基本解決了5G相關難題，預計在2023年正式推出5G版的手機產品。同時還透露到，備受關注的麒麟芯片或在明年下半年迎來突破，或許在未來一兩年將會看到新的麒麟芯片上市。

眾所周知，由於製裁的原因，導致華為即便在5G技術上具備領先優勢（市調機構GlobalData將華為的5G核心產品組合列為全球第一），卻依舊無法使用並製造5G設備，同時由於芯片代工問題，使得已跨入先進手機Soc的海思麒麟芯片“斷更”。

目前，華為已基本解決了5G相關問題（如射頻天線），但是目前全球能夠生產（代工）最先進芯片（甚至已來到3nm工藝）的三星與台積電受制於政治無法代工，而目前國內已知最先進的生產工藝為14nm，欲以此工藝打造芯片不說與旗艦芯片競爭，與其低端芯片也存在性能上的差異，麒麟芯片引來突破結合此前華為申請的芯片疊加技術專利來看，短時間內恢復生產中端的麒麟芯片仍有可能，如若成功，國產先進Soc或許將不在被卡脖子。

國產5G時機成熟

中國通信發展先後經歷了 1G 模擬話音時代（1980-1990 年）、2G 數字話音/低速數據時代（1991-2000 年）、3G 語言/數據/互聯網（2001-2010 年）時代、4G 數據主導/Apps/高速移動時代（2011 年至今）。目前已經邁進以海量連接、超大帶寬及超低時延技術特徵為代表的 5G 時代。

在5G基礎設施層面，我國是處於世界領先地位的。 2019年以來，我國5G基站建設數量快速增長，截至2022年2月份末，我國5G基站總數達150.6萬個，佔移動基站總數的15%。其中，2022年僅1、2月份新建5G基站便高達8.1萬個。得益於5G基站的高覆蓋率，我國5G用戶規模得到了指數式增長，2022年2月份末，5G移動電話用戶達3.84億戶，比2021年末淨增2905萬戶，佔移動電話用戶總數的23.3%。

在上游的核心零部件上，我國5G產業國產替代化也在進一步提升。以射頻器件為例，所謂射頻芯片是指能將射頻信號和數字信號進行轉化的芯片，是通信的核心，決定了移動終端可以支持的通信模式、接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要指標，直接影響著用戶體驗，也是華為在5G芯片上被卡脖子的地方。

其中射頻器件中最重要的組件是濾波器，而濾波器又分為傳統SAW濾波器和BAW濾波器，其中傳統SAW濾波器幾乎被日本廠商壟斷，Murata、TDK、太陽誘電等幾家公司佔據全球市場份額80%以上，BAW濾波器市場則被博通和Qorvo壟斷，但即便如此，在國內仍有具有一定產能規模的濾波器企業，例如武漢凡谷、大富科技、東山精密、春興精工等等。

而在更上游的5G化工材料上，則國產替代化更為明顯。例如括光固化塗料（光纖光纜塗覆用）、高純四氯化矽（光纖預製棒用）、PTFE（高頻高速PCB 板用）、LCP/mPI（FPC 天線和基站振子用）、PI（石墨散熱片用）、陶瓷背板/PC 和 PMMA 複合板（背板材料用）、膠粘劑（導電導熱及 UV壓敏膠等電子用膠）這些高端化工新材料，目前國產佔比的比例也高於10%。

或許也正是在5G國產替代化打通了每一個環節，才讓華為有希望打破封鎖，生產製造5G產品。

芯片堆疊孕育新麒麟？

解決了5G問題，當中造出一顆先進的手機Soc的最後一個問題便是芯片製造難題，畢竟目前全世界也就只有三星與台積電完全掌握了先進製造工藝（14nm及其以下），而國內即便已量產了14nm工藝，但與三星的3nm（本質上是7nm的改良，不如台積電的5nm）、台積電的4nm存在較大的製程代差，而芯片堆疊技術則可以幫助其性能接近7nm製程的芯片，至少在中端市場還有一戰之力。

正所謂英雄所見略同，華為與蘋果兩大巨頭均對芯片堆疊技術有過深入的構想與研究。 6月，華為曝光了一個“雙芯疊加”專利，根據華為曝出的專利來看，華為這種“雙芯疊加”專利確實能夠大大提升14nm芯片的性能，據傳可比肩7nm芯片的性能。而芯片堆疊技術對芯片性能的提升是明顯的，以蘋果的M1 Ultra為例，簡單理解，蘋果借助M1 Max中隱藏的芯片互連模塊，通過Ultra Fushion封裝架構把兩塊M1 Max芯片合二為一，就成了M1Ultra。據悉，M1 Ultra晶體管數量達到1140億顆（M1 Max為570億顆）；擁有20核CPU，對應16個高性能內核和4個高效率內核（M1 Max為10核），在未提升工藝的情況下實現了M1 Max 2倍的性能釋放。

而華為所提出的“疊加芯片技術”專利，實際上是將現在的芯片封裝技術進行重新設計整合，將運行內存、機身內存以及芯片的封測工藝進行全面的改良，從而降低芯片的功耗，並提升原有芯片的性能，在業內其還有一個更專業的名字——3D封裝工藝。據悉使用全新的3D芯片封裝工藝將原來幾大模塊間的臃腫晶體管結構進行簡化優化，然後再將其封裝在一起，從而實現用一顆芯片代替多顆芯片，不僅能大幅提升晶體管平均效率和芯片集成度，而且還可以進一步降低功耗。

不過3D封裝工藝也不是萬能的，一方面，堆疊芯片需要兩顆芯片疊加而成，所以在厚度方面比傳統的單個芯片更厚。這就對手機內部狹窄的空間有了更高的要求；另一方面，堆疊芯片厚度增加和功耗增加之後的散熱如何解決芯片的厚度增加，顯然無法在主板上擺放完整的散熱材料，這對於散熱材料的設計也提出了一個新挑戰，不過消息中表示麒麟芯片已取得突破，相比這些問題已得到有效的解決，芯片堆疊技術或許還真能孕育新麒麟，填補中國在先進手機Soc的空白。