打肿喷子的脸！华为堆叠芯片新技术很靠谱！且看技术分析

　　最近，因某大V发布了＂华为14纳米制程工艺借此技术可以做到7纳米制程芯片的性能和功耗水平＂的消息引发热烈讨论。
　　某大V（数码博主）发布的消息
　　著名漫画家＂乌合麒麟＂因力挺＂华为叠加芯片＂而被＂围攻＂。＂乌合麒麟＂觉得这些人不可理喻，于是发了一个带有调侃、讽刺意味的＂道歉声明＂。
　　乌合麒麟的＂道歉声明＂
　　有人说＂两杯50℃的水混合在一起也不可能变成100℃的水＂，华为这个专利无论如何是做不到将＂2块14纳米芯片优化成7纳米芯片＂的。如果是这种方案，那确实无论如何是无法用14纳米制程工艺造出媲美采用7纳米制程工艺制造的芯片。
　　那么真实情况到底是怎样的？究竟有没有办法借助其他新技术将14纳米芯片优化成7纳米芯片呢？
　　答案是肯定的！接下来用通俗易懂的语言解释。
　　1、质疑的人连这位大V说的是什么都搞错了。
　　质疑的人将这位大V提到的概念搞错了，误以为是两块14纳米芯片封装在一起。事实上根本不是这么回事。
　　这位大V提到的华为新技术是＂异构芯片＂技术，并非简单地将两块芯片封装在一起。
　　＂异构芯片＂是指，将原本单独封装的SOC、运行内存、机身内存重新设计整合，用新工艺键合封装在一起，以达到一块芯片替代原来多块芯片的效果。这样做既可以降低功耗，还能提升性能。实际上这是一种系统设计并结合新工艺的全新技术。这就好比当年，前苏联以落后技术，通过系统设计，有机整合，造出综合性能领先同时代的米格25战机。
　　想要做出＂异构芯片＂就需要采用＂3D封装工艺＂。
　　2、异构芯片并非华为首创，鉴于其性能、功耗发展潜力巨大，英特尔、台积电均不约而同将＂3D封装工艺＂作为重点发展方向。
　　制程工艺已经达到2纳米级别，再想继续缩微，难度非常大，即使能做出来，价格也会贵得吓人，根本就用不起。业界专家也早已意识到这个问题，很早就在探索芯片制造工艺新思路。其中，最引人注目的思路就是采用2.5D/3D封装工艺继续提升芯片性能和功耗。事实上，英特尔早在2018年就造出第一块3D封装工艺的芯片。此外，台积电也在大力推进3D封装工艺。
　　说到3D封装，就不得不提到中芯国际引进的封装工艺技术大牛＂蒋尚义＂。
　　去年，闹得沸沸扬扬的＂梁孟松请辞＂事件根本原因在于中芯国际＂先斩后奏＂，没有事先沟通就将其曾经的死对头蒋尚义引进中芯国际。中芯国际这么做的主要原因就是，梁孟松擅长芯片制程工艺继续缩微，而蒋尚义则擅长改进、提升芯片封装工艺。
　　虽然，梁孟松现在对于中芯国际，乃至我国来说都是举足轻重的，但是他的发展方向并不代表未来趋势，在制程工艺缩微到极限的情况下，发展潜力已经很小了。反而是＂蒋尚义＂擅长的封装工艺才是未来芯片制造的发展方向。根据台积电测试的结果表明，3D封装工艺甚至能达到20倍能效的水平！据了解，7纳米制程工艺功耗相比14纳米制程工艺也就大约减少55%左右。某种程度上来说，蒋尚义的潜在价值比梁孟松高得多。
　　某种意义上来说，引进梁孟松是为了＂补课＂，而引进蒋尚义则是为了争取＂弯道超车＂。
　　3、结合自建芯片生产线，华为可发挥出其他厂商无法匹敌的优势。
　　众所周知，华为在通讯领域领先世界，按照华为高管自己的说法是，5G技术领先美国同行3年！
　　有人很好奇，芯片和通讯是两个不同的领域，他们之间有关系吗？
　　这又是不少人存在的误区。实际情况是，芯片性能的发挥和通讯技术的发展是息息相关的，甚至可以说是通讯技术是芯片性能发挥的决定性因素。
　　这事还要从计算机工作原理说起。
　　计算机（电脑）三大部件，机身存储、硬盘、中央处理器。对于手机来说也是一样的，实际上手机相当于一部袖珍计算机（电脑）。
　　三大部件运行主要通过数据通讯模块交流数据，实现三大部件协同运行。三者如果不能互相匹配，则CPU的性能再好也难以发挥出来。
　　计算机三大件运行原理示意图
　　以一条收费公路为例，如果这条路只是表面平整，宽度却太窄，那么这条路虽然允许汽车快速通行，但却受限于宽度太窄，车流量难以大幅度提升；如果这条路什么都好，却因为收费站效率太低，单位通过数量太小，那也照样会影响车流量的大幅度提升；如果这条路的收费站效率很高，路也很宽阔，却偏偏坑坑洼洼，也照样会影响车流量的大幅度提升。
　　同理，一把手机能不能发挥出其最佳性能，不是看处理器绝对性能高低的，而是由其SOC、运行内存、机身内存三者匹配度共同决定的。 三者潜力发挥和匹配度主要由硬件自身理论性能和软件共同决定。这其中，三者之间除了SOC运算性能之外，通讯能力起到了决定性作用。
　　目前，华为自建芯片生产线已经成了公开的秘密。虽然华为在制程工艺上没有优势，但是华为在通讯技术、底层软件方面则优势巨大。华为完全可以充分利用这两方面优势，以相对落后的14纳米制程工艺结合3D封装技术造出性能和功耗 都媲美台积电7纳米制程工艺的芯片。这还仅仅是初代技术就能达到的水平，如果继续改进提升，将来甚至有可能用14纳米制程工艺造出媲美传统5纳米制程芯片。
　　在这里造强调一点，14纳米制程工艺相比7纳米制程工艺只是落后一代而已，功耗落后55%。按照面积公式计算，单位面积内14纳米工艺能容纳的晶体管数量大约为是7纳米工艺的4倍左右，但实际上根本达不到这个水平。请不要被数字忽悠了，这个文字游戏是韩国三星搞出来的，为了宣传，彻底打破芯片制程工艺的命名原则。
　　各制程工艺单位面积晶体管数量
　　运用领先世界的通讯技术和其他新技术来弥补制程工艺落后一代带来的差距，我相信华为还是有这个能力的。鸿蒙系统就是一个例子，根据测试结果表明，升级鸿蒙系统以后，同一把手机跑分增加了10～15%，系统流畅性、耐久性更是有了质的飞跃。
　　那么＂异构芯片＂相比传统芯片到底好在哪里呢？
　　用一句话概括就是通过系统设计，将SOC、运行内存、机身内存重新设计整合，再用3D封装工艺封装在一起，提升了集成度，从而节省大量＂晶体管＂，或者可以说大幅度提升了晶体管平均效率！
　　理论上来说，采用同种制程工艺和同种架构的SOC芯片，晶体管数量越多，其理论性能越强。然而，传统SOC芯片并非所有晶体管都可以用来做运算。事实上，为了匹配运行内存、机身内存输入、输出速度，SOC芯片有很大一部分晶体管需要用来实现不同芯片之间的通讯。这个过程中，这些晶体管需要消耗电能，但并不能提升运算性能，只是用来帮助SOC尽可能发挥出其理论运算性能而已。SOC、运行内存、机身内存无一例外都需要数据接收、输出模块。
　　一个完整的运行过程是这样的，SOC接到操作者指令，要求运算某个任务，例如是运行某个游戏，那么SOC就要向运行内存发出指令，通知它调用游戏的数据包，接着运行内存就通知机身内存，输出这个游戏数据包的数据。运行内存立即接收数据，再输出给SOC。SOC利用通讯模块接收数据，并开始运算，最后将结果反馈回去。
　　这个过程为何需要运行内存作为＂中间人＂呢？
　　主要是因为SOC无法直接读取机身内存的数据，原因大家可以自己去了解，这里就不再赘述。
　　从中我们发现，SOC、运行内存、机身内存三种芯片都需要耗费不少晶体管用来建立＂通讯模块＂。如果能够将其有机整合，则可以节省大量晶体管，这就等同于节省大量电能。例如原本需要三种芯片总计有100亿个晶体管，改用异构芯片方案，晶体管数量减少到50亿个，实际达到的性能却是相同的。即便是用14纳米制程工艺来做这种＂异构芯片＂，其性能、功耗也能达到用7纳米制程工艺的水平！如果再结合软件、算法、操作系统等新技术，其实际性能甚至能达到5纳米制程芯片。
　　海芯微半导体公司关于一种3D封装工艺的介绍
　　这里只是例举其中一个实现方法，华为具体会采用什么样方法实现这个目标暂时不得而知，但是以华为的技术实力来看，完全有可能实现！
　　这里举一个事实，例如手机用的SOC，最开始都不集成基带，后来技术进步之后，各厂商纷纷在SOC上集成基带。为什么不直接采用外挂呢？因为外挂方案相比集成方案总体能耗更大！同理，＂异构芯片＂相当于将原本单独封装的不同芯片也集成到同一块芯片，这样可以降低整体功耗。实际上，若今后继续发展，手机甚至连主板都可以省略，直接用一块采用＂3D封装＂工艺制造的＂异构芯片＂就能实现所有功能，性能更强、功耗还更低！
　　华为被制裁后，心声社区发布的配图
　　最后，为华为说几句公道话，在被4轮史无前例制裁之下，华为依然活得好好的，去年营业收入依旧是正增长，这是多么了不起的本事啊！试问还有哪家企业能够有这个本事？2012年，华为推出第一代麒麟910芯片，性能惨不忍睹，被喷得狗血淋头。然而，仅仅6年后，华为推出的麒麟980就追上行业大牛高通的顶尖水平，而且5G技术还领先美国3年！华为给我们的惊喜还少吗？如果明年底华为的自建生产线能够自主量产14纳米芯片，以华为的性格来看，绝不会坐以待毙，让我们拭目以待！