中国半导体铁三角,中芯国际、海光信息和北方华创的逆袭之路

一台华为Mate60手机里搭载的麒麟9000S芯片,背后是2000张海光DCU芯片集群训练出的AI模型,成本比英伟达方案低了18%,而这只是中国半导体突围的冰山一角。

“芯片荒”曾经是悬在中国科技头顶的利剑。一台智能手机、一辆新能源汽车,甚至一台智能洗衣机,都离不开指甲盖大小的芯片。但很少有人知道,全球77%的芯片产能集中在台湾和韩国,中国大陆的芯片自给率曾长期低于20%。

转折发生在2023年。中芯国际用14纳米工艺量产了麒麟9000S芯片,让华为手机重回战场;海光信息的DCU芯片在AI训练中效率达到英伟达A100的92%,价格却只有后者的65%。

北方华创的5纳米刻蚀机,甚至卖进了台积电的生产线。这三家公司,分别从制造、设计、设备三个维度,撕开了中国半导体产业的封锁线。

当中芯国际在2023年宣布14纳米工艺良率突破92%时,整个行业都松了一口气。这意味着,国产芯片终于能在主流性能的战场上站稳脚跟。

位于上海的12英寸晶圆厂里,机器24小时不停运转。硅片在光刻机、刻蚀机间流转,最终变成承载数据的芯片。

2024年,中芯国际的月产能折合8英寸晶圆已达79.58万片,全球市场份额占到5.4%,成为第五大晶圆代工厂。更关键的是,它的成熟制程产能被车企、工业客户抢购一空,新能源汽车的IGBT芯片、智能电表的控制芯片,如今大多印着“SMIC”的标识。

但中芯国际的真正突破在于“N+1”“N+2”工艺。通过多次曝光技术,它在没有EUV光刻机的情况下,将7纳米芯片推进到风险量产阶段。

华为麒麟9000S芯片的回归,正是基于这一技术。一位产业链人士透露:“中芯国际接下了华为海思超50%的14纳米及以下订单,成了真正的压舱石。”

海光的故事始于一场“豪赌”。2016年,它与AMD达成合作,获得x86架构授权,从此走上处理器自主研发的道路。当时没人能想到,这家背靠中科院计算所的企业,会在九年后成为国产AI芯片的销量冠军。

海光手里有两张王牌:x86架构CPU和GPGPU架构DCU。前者兼容全球九成以上的服务器生态,后者则直接对标英伟达的GPU。

在深圳某数据中心,搭载海光7285CPU的服务器处理金融风控系统,响应速度比进口芯片快9%;在杭州的人工智能实验室,深算二号DCU训练图像识别模型,比同价位国外芯片省电27%。

最让开发者心动的是海光的“DTK工具包”。它能直接将英伟达的CUDA代码转换成海光平台可运行的代码,迁移成本极低。

某电商平台用这套工具,仅用3天就把推荐算法从英伟达芯片迁移到海光DCU上。2024年,海光DCU销量激增210%,每卖出3张国产AI训练卡,就有1张来自海光。

芯片制造需要上千道工序,而北方华创能提供其中60%的关键设备。刻蚀机、薄膜沉积设备、清洗机,这些听起来陌生的机器,决定了芯片电路的精度和良率。

在北方华创的实验室里,一台5纳米刻蚀机正在测试。它的任务是在硅片上“雕刻”出比头发丝细万倍的电路。

2024年,这台设备通过台积电验证,拿到10台订单,成为唯一进入国际头部晶圆厂供应链的中国设备商。与此同时,它的7纳米刻蚀机在国内市占率超过30%,中芯国际、长江存储都是它的客户。

设备国产化带来的不仅是成本下降,更是供应链安全。2023年,美国对华半导体设备管制升级,但北方华创的刻蚀机、薄膜沉积设备迅速填补了空白。

中芯国际、海光信息、北方华创的协同,在华为手机芯片的突围中体现得淋漓尽致。海光设计处理器架构,中芯国际负责流片制造,北方华创则提供刻蚀等关键设备,一条完全国产化的链条悄然贯通。

在更广泛的生态中,这种协同还在扩展。海光的CPU进入六大国有银行核心系统,中芯国际为车企量产车规级芯片,北方华创的设备则支撑着长江存储的3DNAND闪产线。