没有EUV,中国芯片决定往上盖楼
📋 总体概括
9月初,北方华创与华为何庭波先后发表论文:前者用两步循环刻蚀拿下3D DRAM关键工艺,后者用麒麟2026实测证明3D堆叠反而更省电。两条路线指向同一个判断——光刻被卡,就往三维要密度。
📄 正文
9月4日和5日,两天之内,中国半导体圈先后交出两篇论文:一篇来自设备龙头北方华创,讲的是怎么在没有EUV的情况下刻出64层3D DRAM;另一篇来自华为半导体掌门何庭波,用麒麟2026的实测数据回应一个质疑——芯片堆得越高,会不会烧得越狠?
两篇论文看似一个讲存储、一个讲逻辑,隔着半个产业链,但指向的是同一个判断:当光刻机这条路被堵死,先进制程的竞争就从「平面微缩」切换到了「三维堆叠」——光刻说了不算的时代,刻蚀、互连和热管理开始接管叙事。
这篇文章就把这两条路线拆开看看,数据成色几何,产业逻辑通不通。
🧱 芯片厂房,从平房改盖高楼
先说背景。传统芯片的性能提升,靠的是把晶体管在平面上越做越小——7nm、5nm、3nm,一路往下压。但平面微缩有两个前提:一是EUV光刻机,二是持续翻倍的研发与设备投入。对中国的存储和逻辑厂商来说,第一个前提已经不成立。
于是「往三维走」成了必然选项。在存储这边,3D DRAM被视为DRAM技术演进的下一阶段:核心理念是把晶体管从二维平面微缩转向三维垂直堆叠,靠一层层往上摞来提高存储单元密度。这条路径的最大诱惑在于——它对光刻的依赖显著下降,而对刻蚀、沉积等工艺步骤的依赖大幅上升。
一句话概括:平面时代拼的是「画得有多细」,三维时代拼的是「刻得有多深、堆得有多齐」。
这正是北方华创这篇论文的产业坐标。在EUV出口管制持续收紧的背景下,3D DRAM为中国存储产业开辟了一条避开光刻壁垒的新路径。据业内流传的一句半玩笑话:光刻卡脖子,反倒卡出了刻蚀设备的行情。
而这条路径能不能走通,卡点不在「往上堆」的愿景,而在一个极其具体的工艺细节上。
⚙️ 难的不是竖着堆,是横着刻
北方华创的方案,瞄准的是硅与硅锗交替堆叠的64层3D DRAM结构。
它的制造逻辑可以这样理解:先把硅锗层精准地「掏空」剥离,再在留下的硅层空隙里,构建字线、位线和栅极等微观结构。说白了,就是先搭脚手架,再拆掉不要的部分,最后在空出来的地方盖真正的主角。
听起来简单,实际是行业级难题。因为要掏空的通道又深又窄——业内叫高深宽比结构——刻蚀气体得横着钻进去,且只能吃掉硅锗、不能碰硅。横向选择性刻蚀一旦失手,要么硅骨架被啃坏,整体结构塌掉;要么64层里有的刻得干净、有的没刻透,均匀性崩盘。
北方华创给的答案是两步循环刻蚀:把工艺切成「刻」与「清」两个阶段循环迭代。第一阶段用无偏置的电中性氟自由基对硅锗层做定点刻蚀;第二阶段引入反应气体,清理底部副产物沉积,确保刻蚀气体能垂直纵深穿透。
效果如何?论文给出了三个关键数字:
- 硅锗与硅的刻蚀选择比超过 500:1——刻500份硅锗,才伤1份硅;
- 200纳米夹层结构中,硅层单次损耗控制在10埃(1纳米)以内;
- 64对交替层堆叠结构中,结构均匀度超过95%。
把这三个数字翻译成产业语言:骨架不塌、损耗可控、层层数得齐——这正是3D DRAM从论文走向产线的三道门槛。而一家设备厂直接把工艺论文发到IEEE期刊上,本身就传递了一个信号:国产设备不再只是「卖机器的」,而是带着工艺Know-how下场,和下游一起定义制程路线。业界分析普遍认为,长鑫存储若能整合北方华创的刻蚀设备与相关工艺,向3D DRAM自主量产演进的可行性将大幅提升。
存储这边讲完了「怎么堆」,逻辑那边的何庭波要回答的,则是一个更根本的物理问题:堆上去的东西,凭什么不更热?
🔥 何庭波的算术题:搬家比干活费电
9月4日,何庭波在中科院预发布平台ChinaXiv更新论文,标题相当抓眼球——《Huawei's τ Chip Was Supposed to Melt?》,华为的τ芯片本该过热烧毁?
「本该烧毁」四个字,是对行业一个根深蒂固直觉的正面回应:晶体管密度提升55%,单位面积的功率密度理应暴涨,发热理应失控。但麒麟2026的实测结果恰恰相反——堆了更多晶体管,芯片反而更冷。
凭什么?何庭波给出的解释是一笔很多人没算过的账:芯片最耗电的不是计算,而是数据搬运。
她用「通勤」作类比:晶体管执行计算要花能量,但数据在不同计算模块之间长距离传输,同样要付「路费」。论文引用的数据是:在典型智能手机工作负载中,动态功耗约占总功耗的90%;而动态功耗公式里,电容的重要来源并非晶体管本身,而是金属互连——传输距离越长,电容越大,能耗越高。
推论就此成立:在先进工艺节点上,互连电容对能耗的影响已经超过晶体管本身。所以降功耗不止「把晶体管做小」一条路,缩短信号传输距离同样是一等公民。
这是「韬定律」的理论内核,也是LogicFolding(逻辑折叠)的立身之本——把长距离的「横向通勤」,改造成短距离的「垂直换乘」。今年5月华为对外发布韬定律,尝试为后摩尔时代找一条新的演进路径;这次的论文更新,等于第一次交出了实打实的作业。
📊 麒麟2026的账本:密度涨55%,功耗反降
那么作业的成绩单如何?论文披露的数据相当密集,先看总账:
| 指标 | 麒麟9030 Pro | 麒麟2026 | 变化 |
|---|---|---|---|
| 晶体管密度 | 约1.55亿颗/mm² | 2.38亿颗/mm² | +55% |
| NPU功耗(同性能) | — | 频率降63%,0.85V降至0.55V | -66% |
| GPU功耗(同帧率) | — | 工作电压低200mV | -58% |
| CPU性能核功耗 | — | 频率低9%,电压低200mV | -41% |
| NPU峰值算力 | 29 TOPS | 70 TOPS | +141% |
逐条拆解。麒麟2026是首款采用LogicFolding的移动SoC,晶体管密度从上一代约1.55亿颗/mm²提升至2.38亿颗/mm²——论文特别强调,这个单代55%的增幅,相当于此前依靠传统几何微缩连续三年才能拿到的成绩。
功耗端的收益更夸张。与麒麟9030 Pro保持相同性能的前提下:NPU维持29 TOPS算力时,运行频率降低63%,电压从0.85V压到0.55V,功耗下降66%,功率密度下降73%;GPU在同为61 FPS的条件下,电压低200mV,功耗下降58%;CPU性能核在HNX测试中,用低9%的频率和低200mV的电压达到同性能,功耗降低41%。
而且这不是「省电但性能拉胯」的取舍。若追求极限性能,Turbo模式下NPU冲到70 TOPS、提升141%,GPU帧率最高提升42%,CPU性能最高提升18%。
这组数据的产业含义很直白:在无法继续押注最先进光刻的前提下,「重构电路结构+缩短传输距离」这套组合拳,确实能在性能、功耗、温控上同时兑现收益。当然,冷静地说,论文是自家写的、数据是自家测的,τ定律能否在功耗、性能、制造和成本之间长期取得平衡,才是这条路线能走多远的关键——这也是何庭波论文里留白的那个问号。
🗺️ 两条路线,同一个判断
把两件事放到同一张时间线上看,节奏耐人寻味:
华为对外发布韬定律
何庭波更新论文并披露麒麟2026实测
北方华创发布3D DRAM刻蚀突破论文
一边是存储(北方华创—长鑫存储),一边是逻辑(华为—麒麟),产业链位置完全不同,但底层判断完全一致:在EUV受限的现实约束下,三维化是继续提升密度和性能的最优解。
两条路线的共同点是:瓶颈的接力棒从光刻交了出去。存储交给刻蚀——所以北方华创必须把500:1的选择比刻进论文里;逻辑交给互连和热——所以何庭波必须算清「数据搬运」的能耗账。曾经是配角的三类能力——高深宽比刻蚀、精密沉积、热与互连设计——一夜之间站上了主舞台。
还有一个容易被忽略的信号:两家都是用论文说话,而不是用发布会说话。数据摆在国际期刊和预印本平台上,接受同行审视。在中国半导体从「解决有无」走向「证明可行」的阶段,这种表达方式本身,就是一种产业自信的升级。
回到开头的问题:没有EUV,中国芯片怎么办?这两篇论文给出的答案是——不上楼,就上楼。
平面微缩的天花板没有消失,但三维堆叠把竞争的裁判权从光刻机手里接了过来:存储看刻蚀的均匀度,逻辑看互连的能耗账。北方华创的500:1和95%,麒麟2026的66%和58%,都是这条新赛道上的第一批发令枪。
接下来的看点很明确:北方华创的工艺能否从IEEE论文走到长鑫的产线,韬定律能否在量产成本和长期可靠性上继续自洽。纸面上的突破已经就位,产线上的验证,才是这场「盖楼运动」的真正地基。
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