讓我們看看EUV光刻機(jī)的內(nèi)部
PatrickWhelan正在透過(guò)他的潔凈室服面板凝視著事情的進(jìn)展。?在他面前是一塊閃閃發(fā)光的玻璃,大約有一個(gè)烤箱那么大,上面刻有許多挖出的部分以減輕重量,看起來(lái)像一個(gè)外星圖騰。Whelan 的團(tuán)隊(duì)正在將它粘在一塊咖啡桌大小的大鋁板上。金屬和玻璃都非常光滑,經(jīng)過(guò)數(shù)周的拋光以去除微小的瑕疵。在接下來(lái)的 24 小時(shí)內(nèi),隨著膠水凝固,工人們會(huì)神經(jīng)質(zhì)地監(jiān)控玻璃和金屬的位置,以確保它們完全融合在一起。

“這些將被放置在一起,達(dá)到微米級(jí)的精度,”Whelan指著設(shè)備告訴我。?附近的技術(shù)人員擔(dān)心他靠得太近,喊道:后退!?“我不碰!我不碰!” Whelan笑著說(shuō)道。?精度在這里是一項(xiàng)嚴(yán)肅的工作。因?yàn)槲宜幍奈恢檬窃诤商m公司 ASML 位于康涅狄格州威爾頓的一間潔凈室里,該公司制造了世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)——這是用于制造晶體管、wire和其他微芯片基本組件的關(guān)鍵過(guò)程。這是一款令人夢(mèng)寐以求的設(shè)備,成本高達(dá) 1.8 億美元,用于快速制作小至 13 納米的微芯片功能。如果您是英特爾或臺(tái)積電并且想要制造世界上最快的尖端計(jì)算機(jī)處理器,那么這種精度水平至關(guān)重要。機(jī)器最后在 ASML 荷蘭總部組裝,有一輛小型巴士的大小,并裝有 100,000 個(gè)微小的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu),其中包括一個(gè)系統(tǒng),該系統(tǒng)擁有一個(gè)每秒50000 次的激光。向客戶(hù)運(yùn)送一臺(tái)這樣的設(shè)備需要四架 747。?


?“這是一項(xiàng)非常困難的技術(shù)——就復(fù)雜性而言,它可能與曼哈頓計(jì)劃類(lèi)似,”英特爾光刻主管 Sam Sivakumar 說(shuō)。?在威爾頓,Whelan和他的團(tuán)隊(duì)正在建造的glass-and-metal 模塊尤為關(guān)鍵。它將攜帶制造微芯片所需的圖案,當(dāng)機(jī)器用極紫外 (EUV) 光照射它時(shí),它會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng),照亮芯片圖案的不同部分。然后光線(xiàn)將反射到餐盤(pán)大小的硅片上,將圖案“燃燒”到位。?Whelan走到一個(gè)視頻監(jiān)視器前,顯示這些玻璃金屬裝置中的一個(gè)在測(cè)試時(shí)來(lái)回拉動(dòng)。它重 30 公斤,但它在模糊中移動(dòng)。?“這比戰(zhàn)斗機(jī)的加速還要快,”Whelan說(shuō),他的胡須和眼鏡被他的裝備遮住了?!叭绻腥魏嗡蓜?dòng)的東西,它就會(huì)飛散?!备匾氖?,他說(shuō),設(shè)備必須停在一個(gè)納米大小的點(diǎn)上——“所以你有地球上最快的東西之一,幾乎可以在任何東西的最小點(diǎn)上安頓下來(lái)。?這種速度和準(zhǔn)確性的結(jié)合是跟上摩爾定律的關(guān)鍵——隨著組件變得越來(lái)越小,微芯片中的晶體管數(shù)量大約每?jī)赡攴环瑥亩剐酒阋?、更?qiáng)大。晶體管封裝得越緊,芯片周?chē)碾娦盘?hào)就越快。?自 60 年代以來(lái),芯片制造商通過(guò)每隔十年左右切換到波長(zhǎng)更短的新形式的光來(lái)縮小組件。但到了 90 年代末,制造商仍停留在 193 納米光上——他們正在激烈爭(zhēng)論下一步該做什么。形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。芯片制造商不得不使用越來(lái)越復(fù)雜的設(shè)計(jì)和技術(shù)來(lái)保持摩爾定律的運(yùn)行,但他們?cè)O(shè)法維持了另外 20 年的性能提升。?然后,在 2017 年,ASML 推出了其準(zhǔn)備好的 EUV 機(jī)器,它使用波長(zhǎng)僅為 13.5 納米的光。憑借如此短的波長(zhǎng),芯片制造商可以比以往任何時(shí)候都更密集地組裝晶體管。CPU 可以更快地處理數(shù)字,使用更少的功率,或者只是變得更小。具有微小 EUV 功能的第一代芯片已經(jīng)在像谷歌和亞馬遜這樣的大公司工作,它們改進(jìn)了語(yǔ)言翻譯、搜索引擎結(jié)果、照片識(shí)別,甚至像 GPT-3 這樣的人工智能,可以與一個(gè)令人毛骨悚然的人類(lèi)交談和寫(xiě)作質(zhì)量。?EUV 革命也正在影響日常消費(fèi)者,因?yàn)?ASML 的機(jī)器被用于為產(chǎn)品制造芯片,包括一些蘋(píng)果智能手機(jī)和 Mac、AMD 處理器和三星的 Note10 手機(jī)。隨著 EUV 機(jī)器變得越來(lái)越普遍,它將提高性能并降低越來(lái)越多的日常設(shè)備的電源損耗。EUV 技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì),這讓芯片制造商可以更快地行動(dòng)并在每片晶圓上生產(chǎn)更多芯片,從而節(jié)省成本并轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者。?EUV 光刻的成功遠(yuǎn)未得到保證,因?yàn)楣饩€(xiàn)非常難以操縱,多年來(lái)專(zhuān)家預(yù)測(cè) ASML 永遠(yuǎn)無(wú)法弄清楚。事實(shí)上,ASML 的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手佳能和尼康在幾年前也都放棄了嘗試。所以ASML現(xiàn)在在市場(chǎng)上占有一席之地:如果你想創(chuàng)造最尖端的處理器,你需要一臺(tái)它的機(jī)器。ASML 一年只生產(chǎn) 55 個(gè),而且賣(mài)給業(yè)界的芯片巨頭;目前也已安裝 100 多個(gè)。?“摩爾定律基本上正在瓦解,如果沒(méi)有這臺(tái)機(jī)器,它就消失了,”CCS Insight 的研究主管Wayne Lam 說(shuō)?!皼](méi)有 EUV,你真的無(wú)法制造任何領(lǐng)先的處理器。”?一家公司壟斷微芯片生產(chǎn)的如此關(guān)鍵部分是極為罕見(jiàn)的。更令人驚訝的是工作的艱巨性:ASML 花費(fèi)了 90 億美元的研發(fā)和 17 年的研究,這是一場(chǎng)不間斷的實(shí)驗(yàn)、調(diào)整和突破。EUV 現(xiàn)在就在這里——它正在發(fā)揮作用。但是實(shí)現(xiàn)它所花費(fèi)的努力和時(shí)間——以及它遲遲才出現(xiàn)——引發(fā)了一些不可避免的問(wèn)題。EUV 能夠讓摩爾定律持續(xù)多久?接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么?


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?為了讓你了解這個(gè)規(guī)模。假設(shè)你可以你把浴室里的鏡子吹到德國(guó)那么大,它會(huì)有大約五米高的凸起。蔡司的工程師們?yōu)樘胀h(yuǎn)鏡制造的最光滑的 EUV 反射鏡被吹成相同的尺寸后,凸起只有 2 厘米高。這些用于 ASML 的鏡子必須平滑幾個(gè)數(shù)量級(jí):如果它們有德國(guó)那么大,它們最大的缺陷可能不到一毫米高?!斑@些確實(shí)是世界上最精確的反射鏡,”負(fù)責(zé)蔡司下一代 EUV 光學(xué)器件開(kāi)發(fā)的 Peter Kürz 說(shuō)。?蔡司工作的很大一部分是檢查鏡子以尋找缺陷,然后使用離子束將單個(gè)分子敲掉,經(jīng)過(guò)數(shù)月的工作逐漸平滑表面。?在蔡司開(kāi)發(fā)反射鏡的同時(shí),Benschop 和其他 ASML 供應(yīng)商正在應(yīng)對(duì)他們的另一項(xiàng)重大挑戰(zhàn):如何創(chuàng)建能夠產(chǎn)生穩(wěn)定 EUV 流的光源。?這困擾了他們多年。?要產(chǎn)生 EUV,您需要?jiǎng)?chuàng)建等離子體,這是一種僅在極高溫度下才存在的物質(zhì)相。在早期的實(shí)驗(yàn)中,用激光脈沖照射鋰以產(chǎn)生 EUV 光,他們改用錫,從而產(chǎn)生更大的爆發(fā)。?到 2000 年代初,ASML 與圣地亞哥公司 Cymer 和德國(guó)激光公司 Trumpf 合作,制造了一些類(lèi)似于 RubeGoldberg 的裝置。有一個(gè)加熱容器可以使錫保持液態(tài)。它進(jìn)入一個(gè)噴嘴,將一滴熔化的錫——“人類(lèi)頭發(fā)直徑的三分之一,”該公司出生于澳大利亞的技術(shù)開(kāi)發(fā)副總Danny Brown說(shuō)——在將其射入機(jī)器的底部,相機(jī)系統(tǒng)跟蹤其進(jìn)展。當(dāng)它到達(dá)發(fā)光室的中心時(shí),激光脈沖會(huì)撞擊錫滴。錫在溫度達(dá)到約 500,000 K 的爆發(fā)中燃燒,產(chǎn)生發(fā)出 EUV 光的等離子體。該機(jī)制重復(fù)此過(guò)程,每秒射出并破壞錫滴 50,000 次。?“這不是直截了當(dāng)?shù)?,但讓我們這么說(shuō)吧,”Brown說(shuō)。?盡管他們現(xiàn)在可以產(chǎn)生 EUV 光,但布朗和他的團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)了新問(wèn)題。錫爆炸產(chǎn)生的離子會(huì)堵塞光學(xué)元件。他們意識(shí)到,為了清理這些東西,他們可以將氫氣泵入光室,在那里它會(huì)與錫離子發(fā)生反應(yīng)并幫助將它們舀走。?但他們很快落后于計(jì)劃。Benschop最初預(yù)測(cè)到 2006 年他們將“批量”擁有 EUV 機(jī)器。實(shí)際上,到那一年他們只生產(chǎn)了兩個(gè)原型。原型工作,蝕刻圖案比歷史上任何光刻機(jī)都更精細(xì)。但他們的速度非常緩慢。光源還是太微弱了。在光刻中,每個(gè)光子都很重要;您生成的越厚,您可以越快地將圖案放置到硅上。?與此同時(shí),這臺(tái)機(jī)器正在發(fā)展到令人難以置信的復(fù)雜尺寸。它包含移動(dòng)晶圓的機(jī)械臂、將標(biāo)線(xiàn)(保持圖案的大塊玻璃)加速到地球重力的 32 倍的電機(jī),以及整整 100,000 個(gè)零件、3,000 根電纜、40,000 個(gè)螺栓和兩公里長(zhǎng)的軟管。更糟糕的是,一切都是相互關(guān)聯(lián)的:讓一部分工作,它會(huì)在其他地方產(chǎn)生問(wèn)題。例如,事實(shí)證明,來(lái)自 EUV 光的熱量在微觀(guān)上改變了鏡子的尺寸。這迫使蔡司和 ASML 開(kāi)發(fā)可以檢測(cè)任何變化的傳感器,觸發(fā)軟件使用精密執(zhí)行器來(lái)改變鏡子的位置。?“當(dāng)我們糾正一個(gè)問(wèn)題時(shí),我們繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)問(wèn)題,”Benschop 說(shuō)?!澳闩肋^(guò)每一座山,你都會(huì)看到下一座更高的山?!?/span>?微芯片行業(yè)的許多觀(guān)察家看著 ASML 一次又一次地落后于計(jì)劃,便認(rèn)為他們最終會(huì)失敗。?

Evercore 的半導(dǎo)體行業(yè)分析師 CJ Muse 表示:“95% 的聰明人認(rèn)為 EUV 永遠(yuǎn)不會(huì)奏效?!?/span>?ASML 知道EUV很難,為此他們和業(yè)界其他人正在執(zhí)行更加復(fù)雜的技巧,以盡可能地?cái)U(kuò)展深紫外光的性能,將更多的晶體管封裝到芯片上。一種稱(chēng)為“浸入”的技術(shù)就被采用,其做法就是在芯片上放一層水,它折射入射光并使其聚焦成更緊密的圖案。?光刻工程師還開(kāi)發(fā)了一種在芯片層上多次圖案化和雕刻的技術(shù)——也就是所謂的“多重圖案化”——以產(chǎn)生更精細(xì)的細(xì)節(jié)??傊?,這些方法將芯片組件推低到 20 納米。?但這些古怪的創(chuàng)新也讓芯片制造變得更加復(fù)雜。浸入需要在精細(xì)的光刻過(guò)程中控制水的存在,這絕非易事。芯片設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)改變他們的設(shè)計(jì)以使用多種圖案是很麻煩的。深紫外線(xiàn)已經(jīng)耗盡了動(dòng)力——每個(gè)人都知道這一點(diǎn)。?到 2010 年代中期,EUV 離成功終于又更進(jìn)一步。Brown和他的團(tuán)隊(duì)深入研究了科學(xué)文獻(xiàn),尋找從每個(gè)錫滴中獲取更多信息的方法。作為一名研究等離子體物理學(xué)的前大學(xué)研究員,他因提出尖銳的科學(xué)問(wèn)題而在 ASML 內(nèi)部廣為人知;首席技術(shù)官開(kāi)玩笑地給了他一塊牌匾,上面寫(xiě)著“Scientifically Accurate ButPractically Useless.”。?不過(guò),這一次,沉浸在科學(xué)文獻(xiàn)中是有回報(bào)的。它提出了用激光擊中每個(gè)錫滴兩次的概念。第一次爆炸會(huì)將液滴壓平成煎餅形狀,這使得第二次爆炸(百萬(wàn)分之一秒)能夠產(chǎn)生更多的 EUV。Brown的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種方法來(lái)大規(guī)模地做到這一點(diǎn)。?其他的發(fā)現(xiàn)是偶然的。隨著他們焚燒錫的能力提高,這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的碎片比氫氣可以清除的要多。鏡子性能下降。有一天,他們發(fā)現(xiàn)了一件有趣的事情:在機(jī)器打開(kāi)進(jìn)行維護(hù)后,鏡子并沒(méi)有那么快退化。事實(shí)證明,進(jìn)入的空氣中的氧氣有助于逆轉(zhuǎn)污染。ASML 在設(shè)計(jì)中偶爾添加少量氧氣。?到 2017 年年中,該公司終于進(jìn)行了一個(gè)設(shè)備演示,以行業(yè)友好的速度蝕刻芯片——每小時(shí) 125 片晶圓。在他位于圣地亞哥的辦公室里,Brown在荷蘭觀(guān)看了演示。他興高采烈;他換上了夏威夷襯衫,宣稱(chēng)他終于可以去度假了。?“這東西就像zzzt zzztzzzt zzzt,”他回憶道,模仿標(biāo)線(xiàn)拉動(dòng)的速度,以及機(jī)械臂大約每 30 秒在新晶圓中滑動(dòng)一次。“這是最后一張多米諾骨牌,基本上說(shuō),'是的,EUV 光刻將會(huì)發(fā)生。'”?那一年,ASML 終于開(kāi)始出貨將徹底改變芯片制造的機(jī)器。一旦市場(chǎng)意識(shí)到ASML壟斷了尖端工具,其股票開(kāi)始飆升,達(dá)到549美元,使該公司的市值幾乎與英特爾相當(dāng)。?如果您是像我這樣對(duì)減速機(jī)感興趣,那么這臺(tái)機(jī)器真的很漂亮——甚至稱(chēng)得上是工程奇跡。當(dāng)我訪(fǎng)問(wèn)威爾頓時(shí),他們帶我過(guò)去查看構(gòu)成設(shè)備頂部的一大塊銑削鋁。它長(zhǎng)八英尺,寬六英尺,厚兩英尺。它像宇宙飛船的底盤(pán)一樣閃閃發(fā)光,它拿著玻璃標(biāo)線(xiàn),上面還安裝了巨大的桶形分子泵。每個(gè)泵都包含以 30,000 RPM 旋轉(zhuǎn)的微小葉片,將所有氣體吸出機(jī)器以在內(nèi)部產(chǎn)生真空。“實(shí)際上,它們一次一個(gè)地將氣體分子擊開(kāi),”Whelan告訴我。?有人可能會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō),ASML 的主要成功與其說(shuō)是制造機(jī)器,不如說(shuō)是測(cè)量機(jī)器。當(dāng)我脫下我的無(wú)塵套裝時(shí),我參觀(guān)了機(jī)械車(chē)間,那里有大塊玻璃正在雕刻用于標(biāo)線(xiàn)。每塊玻璃磨完后,它會(huì)被放置在機(jī)器上,在幾周內(nèi)逐漸磨平數(shù)百小時(shí)。正如機(jī)械車(chē)間經(jīng)理Guido Capolino)告訴我的那樣,他們一直在測(cè)量玻璃,看看有多少瑕疵被去除,從粗微米開(kāi)始。他指著我們身后的一臺(tái)拋光機(jī),玻璃碎片在濕拋光混合物的頂部緩慢旋轉(zhuǎn)。


“對(duì)于這里的可變性,我們處于埃和納米級(jí),”他說(shuō)。在標(biāo)線(xiàn)中使用玻璃至關(guān)重要;它不像金屬那樣受熱變形。但它非常難以雕刻——這是工程師必須慢慢解決的另一個(gè)問(wèn)題。?ASML 在 EUV 方面的成功贏(yíng)得了整個(gè)微芯片行業(yè)的公司深深的尊重。Chris Mack 在芯片光刻領(lǐng)域擁有 4 年的經(jīng)驗(yàn),目前是 Fractilia 的首席技術(shù)官,這是一家為芯片制造制造軟件的公司。他說(shuō) ASML 及其合作伙伴成功的原因——其他人甚至不敢嘗試——純粹是頑固的堅(jiān)持。?“他們剝了洋蔥,”他告訴我?!八麄冏吡耍?,現(xiàn)在我得到了下一層。然后他們拉那層。然后沒(méi)有人真正知道它的核心是腐爛還是會(huì)變好。他們只是不斷地剝皮。值得稱(chēng)贊的是,他們從未放棄。”?現(xiàn)在,他們有能力繼續(xù)制造越來(lái)越小的組件,英特爾、臺(tái)積電和三星等大公司可以制造更快、更節(jié)能的芯片。?“我們的設(shè)計(jì)師可以松一口氣了,”英特爾的 Sam Sivakumar 說(shuō)?!澳柖蛇€活著。”?隨著越來(lái)越多的 EUV 機(jī)器上線(xiàn)并且其成本攤銷(xiāo),該技術(shù)將滲透到越來(lái)越多的日常設(shè)備中。

回看過(guò)去多年的發(fā)展,ASML 在 EUV 方面的成功需要與從德國(guó)、美國(guó)到日本(這使得化學(xué)品對(duì)光刻掩模至關(guān)重要)等世界各地的公司進(jìn)行大量合作。?現(xiàn)在,ASML 已經(jīng)在開(kāi)發(fā)該設(shè)備的改進(jìn)版本。下一代產(chǎn)品有更高的數(shù)值孔徑,它將能夠?qū)?EUV 光聚焦到更清晰的程度,使其能夠蝕刻可能低于 10 納米寬的組件。這種“高數(shù)值孔徑”的 EUV 機(jī)器將具有更大的反射鏡,因此整個(gè)機(jī)器也需要變得更大。英特爾目前是這些下一代機(jī)器的第一個(gè)客戶(hù),它預(yù)計(jì)到 2025 年將銷(xiāo)售其第一批使用它們制造的芯片。?ASML 和大多數(shù)觀(guān)察家認(rèn)為 EUV 將幫助芯片發(fā)展至少到 2030 年,甚至可能更長(zhǎng)時(shí)間。畢竟,芯片設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)的一些讓深紫外線(xiàn)持續(xù)這么長(zhǎng)時(shí)間的技巧應(yīng)該可以用 EUV 重復(fù)。?但在未來(lái)十年左右的某個(gè)時(shí)候,芯片行業(yè)縮小功能的愿望將開(kāi)始遇到一些物理限制,這些限制甚至比他們目前所克服的更難。一方面,量子問(wèn)題開(kāi)始出現(xiàn)。事實(shí)上,他們已經(jīng)有了:使用 ASML 的 EUV 機(jī)器的芯片制造商必須與“隨機(jī)錯(cuò)誤”搏斗——EUV 光線(xiàn)自然會(huì)誤入歧途,在芯片上產(chǎn)生不正確的圖案。這些還不是引人注目的問(wèn)題,但隨著小型芯片制造商的發(fā)展,它們會(huì)越來(lái)越皺眉。?假設(shè)“高數(shù)值孔徑”使摩爾定律持續(xù)到2030 年,那么接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么?行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)為 ASML 將繼續(xù)探索更高數(shù)值孔徑的設(shè)備,使他們能夠?qū)?EUV 聚焦在越來(lái)越小的點(diǎn)上。與此同時(shí),芯片設(shè)計(jì)人員正在研究改進(jìn)芯片的策略,這些策略不那么依賴(lài)于進(jìn)一步的小型化,例如向上擴(kuò)展架構(gòu)并通過(guò)堆疊芯片層構(gòu)建到第三維。至于在 EUV 之后會(huì)出現(xiàn)什么光刻技術(shù),目前還沒(méi)有人知道。英特爾的 Sivakumar 也無(wú)法預(yù)測(cè);Mack 表示,除了High NA EUV 之外,“沒(méi)有其他東西”正在密集開(kāi)發(fā)中。?在威爾頓潔凈室里,Whelan讓我看了一眼他們的High NA EUV 機(jī)器。他卷起一扇巨大的車(chē)庫(kù)式門(mén),把我領(lǐng)進(jìn)了一個(gè)足球場(chǎng)那么大的全新無(wú)塵室。角落里有一張閃亮的鋁制標(biāo)線(xiàn)床。它就像我在最初的 EUV 機(jī)器上看到的那樣,但它不能再舒適地放在客廳里了;它幾乎和地鐵車(chē)廂一樣大,重達(dá) 17 噸。他們不得不在屋頂安裝起重機(jī)來(lái)移動(dòng)它。?Whelan說(shuō),“這將成為幫助我們繼續(xù)將摩爾定律推向未來(lái)的機(jī)器。”
原標(biāo)題:Inside the machine that saved Moore's Law,翻譯自MIT科技評(píng)論
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逆變器全球第一、中標(biāo)沙特紅海新城項(xiàng)目,將全球最大儲(chǔ)能項(xiàng)目收入囊中……
當(dāng)世人還將目光停留在華為之于通訊和IT業(yè)的逆襲和崛起,它已悄然在另一個(gè)世界性產(chǎn)業(yè)變革里成了執(zhí)牛耳之人。

在10月16日迪拜全球數(shù)字能源峰會(huì)上,華為力挫美日德和國(guó)內(nèi)對(duì)手,一舉簽下全球最大儲(chǔ)能項(xiàng)目沙特紅海新城,規(guī)模達(dá)到1300MWh(兆瓦時(shí))。
這將是人類(lèi)第一座新能源之城,未來(lái)城市運(yùn)轉(zhuǎn)全部電力來(lái)自新能源,實(shí)現(xiàn)100%碳中和,對(duì)全球新能源發(fā)展具有載入史冊(cè)的戰(zhàn)略意義和標(biāo)桿效應(yīng)。
儲(chǔ)能解決的是清潔能源如風(fēng)電光伏的不穩(wěn)定性,是全球能源變革的重中之重,沙特紅海新城儲(chǔ)能為代表的化學(xué)儲(chǔ)能則是儲(chǔ)能的重中之重。拿下這個(gè)項(xiàng)目,也標(biāo)志著華為已在全球能源大變革時(shí)代成了引領(lǐng)潮水方向的人。
化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)能電池系統(tǒng)、逆變器等硬件,材料包括鋰電、半導(dǎo)體和芯片等。華為在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),不但有整體方案的領(lǐng)先,也更有從硬件到軟件的核心支撐。
據(jù)伍德麥肯茲發(fā)布的2020全球光伏逆變器供應(yīng)商市場(chǎng)排名,華為當(dāng)年的光伏逆變器出貨量已占全球23%,超過(guò)第二位陽(yáng)光電源4個(gè)百分點(diǎn)。也就是說(shuō),華為已經(jīng)成為逆變器領(lǐng)域的全球老大。
也在十月,華為宣布正式成立四大軍團(tuán):海關(guān)和港口軍團(tuán)、智慧公路軍團(tuán)、數(shù)據(jù)中心能源軍團(tuán)和智能光伏軍團(tuán),向產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大舉進(jìn)攻,其中兩個(gè)都與能源直接相關(guān)。在軍團(tuán)成立大會(huì)上,華為高層把智能光伏軍團(tuán)目標(biāo)定為“全球王者”,數(shù)據(jù)能源軍團(tuán)目標(biāo)定為“領(lǐng)導(dǎo)者”。
除了自身的核心產(chǎn)品和技術(shù),更強(qiáng)調(diào)作為整體方案解決者的華為,還在新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域擁有眾多本土企業(yè)作為合作伙伴,很多企業(yè)也都樂(lè)于加入華為的陣營(yíng),形成合力走向世界并改變世界。
這次華為斬獲沙特大單,也意味著國(guó)內(nèi)一大批相關(guān)企業(yè)都能分到蛋糕。
捷報(bào)傳出當(dāng)日,相關(guān)概念股便迅猛拉升,掀起了一輪“華為新能源”行情。
而沙特訂單之外,華為新能源已開(kāi)創(chuàng)了多個(gè)全球第一和重大突破。
2021年9月,華為一次通過(guò)全球首條100%輸送清潔能源的“空中走廊”青海光伏電站“青豫直流”逆變器涉網(wǎng)性能測(cè)試;
2021年5月,華為助力全球單體最大水上漂浮式光伏電站——華能德州丁莊水庫(kù)一期并網(wǎng)發(fā)電;
2020年11月,全球最大的超低能耗體育建筑——五棵松冰上運(yùn)動(dòng)中心分布式光伏項(xiàng)目由華為承建;
2020年9月,華為助力全球最大的2.2GW單體光伏電站——青海省海南州特高壓項(xiàng)目成功并網(wǎng)……
接二連三的好消息都指向一個(gè)結(jié)論:一個(gè)新能源領(lǐng)域的華為,正在崛起。

雖然主打新能源和能源數(shù)字化的華為數(shù)字能源公司2021年6月才注冊(cè),但華為在能源領(lǐng)域的布局和拼殺已超過(guò)三十年。
華為的數(shù)字能源業(yè)務(wù)始于自身的通信電源。其間幾個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)分別是:華為成立之初的電源事業(yè)部,華為在深圳注冊(cè)莫貝克公司;華為電氣成立;華為電氣賣(mài)身艾默生,八年后競(jìng)業(yè)協(xié)議結(jié)束,華為重啟網(wǎng)絡(luò)能源業(yè)務(wù)。
這個(gè)過(guò)程中,能源業(yè)務(wù)從來(lái)不是華為的主角,但卻兩次在華為遭遇滅頂之災(zāi)時(shí)挺身而出。一次是2001年?duì)奚约簽槿A為過(guò)冬,一次是2019年華為遭遇美國(guó)制裁后成為華為新的增長(zhǎng)極。
華為剛成立之初,找不到能為華為通信設(shè)備生產(chǎn)配套電源設(shè)備、并配套提供電源解決方案的企業(yè),華為只能自己研發(fā)電源技術(shù)。
1993年,任正非赴美考察,發(fā)現(xiàn)一家叫CP的電源公司,當(dāng)時(shí)CP公司所生產(chǎn)的電源在國(guó)際市場(chǎng)占有率最高,不僅技術(shù)先進(jìn),且體積小、效率高。
回國(guó)后任正非馬上注冊(cè)了深圳莫貝克通訊實(shí)業(yè)股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng):莫貝克),為華為配套電源產(chǎn)品與解決方案。
莫貝克是華為以每年不低于33%的投資回報(bào)承諾,與全國(guó)21家省會(huì)城市郵電系統(tǒng)聯(lián)合成立的。通過(guò)這個(gè)與郵電系統(tǒng)以確定性利益保障的合作,華為一箭雙雕解決了當(dāng)時(shí)急缺的資金,也綁定了主要客戶(hù)源,為早期華為包括交換機(jī)的研發(fā)與市場(chǎng)拓展都起到相當(dāng)大的作用。
莫貝克原本不承擔(dān)盈利任務(wù),只是華為的寄生企業(yè),員工薪水、股東分紅等開(kāi)支均由華為買(mǎi)單。但善于由點(diǎn)到面的任正非,很快將其推向了更大的發(fā)展空間,并逼迫其不斷練出新的核心能力。
關(guān)鍵轉(zhuǎn)折是,1995年,入職華為沒(méi)幾個(gè)月的李玉琢被任正非派到莫貝克做總經(jīng)理。
李玉琢日后在文章里回憶,那是一段“瘋狂的日子”。
李玉琢回憶,1995年下半年剛接手時(shí),任正非給他的目標(biāo)是:“用兩到三年的時(shí)間把莫貝克做成中國(guó)第一。”但是剛過(guò)完年,在1996年2月的會(huì)議上,任正非就要求把莫貝克做成“亞洲第一”。
李玉琢當(dāng)面問(wèn)任正非:“不是中國(guó)第一嗎?”
任正非說(shuō):“我說(shuō)過(guò)這樣的話(huà)嗎?”
李玉琢感覺(jué)被當(dāng)頭一棒,他事后總結(jié):“這就是任正非,這就是華為的風(fēng)格?!?/span>
一個(gè)月后,第二次“當(dāng)頭一棒”來(lái)了。
李玉琢收到任正非的親筆信:“華為不再買(mǎi)莫貝克的電源了,太貴,我們買(mǎi)國(guó)外的,比你們便宜?!?/span>
李玉琢看了之后,咬咬牙對(duì)員工說(shuō):“華為市場(chǎng)不能丟。第一,盡快研究降低二次電源成本,質(zhì)量不能降半點(diǎn),但材料成本電路設(shè)計(jì)成本必須大降;第二,銷(xiāo)售部要開(kāi)發(fā)更多客戶(hù);第三,主動(dòng)找華為采購(gòu)部談判,同意降價(jià)。”
最后,莫貝克參考國(guó)外競(jìng)品價(jià)格,把價(jià)格降低了幾乎一半。
過(guò)了沒(méi)一個(gè)月,第三次“當(dāng)頭一棒”來(lái)了。
任正非找到李玉琢:“莫貝克包括你在內(nèi),都在華為拿工資,這不合適吧?”
李玉琢心里大驚,九個(gè)月前任正非“忽悠”他們?nèi)ツ惪藭r(shí),信誓旦旦地說(shuō):“你們?nèi)ツ惪耸莿?chuàng)業(yè),我保證你們的的待遇三年不變?!?/span>
李玉琢馬上問(wèn)任正非為何出爾反爾,任正非說(shuō):“三年不變是工資不降低,不是華為開(kāi)支三年。你們要做獨(dú)立公司,能養(yǎng)活自己的員工?!?/span>
李玉琢感覺(jué)任正非的要求實(shí)在過(guò)分,但是又無(wú)話(huà)反駁,一時(shí)血?dú)馍嫌?,脫口而出說(shuō):“好!從5月份之后我們自己開(kāi)工資?!?/span>
但剛應(yīng)承下來(lái),任正非馬上打下第四棒:“不是五月份,從今年1月份所有我替你發(fā)的工資都要退回來(lái)?!?/span>
于是從1996年5月開(kāi)始,莫貝克開(kāi)始自己養(yǎng)員工,并且在后來(lái)把該退的工資都退給了華為。
任正非步步緊逼的結(jié)果是,到了1996年底,莫貝克整整盈利5000萬(wàn)元。
李玉琢在年會(huì)上流下淚水,回憶任正非這一年四大棒,把一個(gè)寄生企業(yè)活生生打成了現(xiàn)金奶牛。
不久莫貝克公司更名“華為電氣”,并在四年后的千禧年以30%的中國(guó)市場(chǎng)份額成為國(guó)內(nèi)最大的通信電源生產(chǎn)商,是華為最賺錢(qián)的部門(mén)。
華為在能源領(lǐng)域的基礎(chǔ),也就此奠定,但隨后,任正非卻又再來(lái)了一次改變。
1999年底,任正非等領(lǐng)導(dǎo)層認(rèn)為,國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,華為必須集中所有能量與對(duì)手在通訊領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng),繼而決定:剝離非核心業(yè)務(wù)。
2001年,任正非寫(xiě)下那篇著名的《華為的冬天》,他在文章里寫(xiě):“誰(shuí)有棉衣,誰(shuí)就活下來(lái)了?!?/span>
與之對(duì)應(yīng),華為電氣被更名為安圣電氣,以7.5億美金的價(jià)格轉(zhuǎn)讓給艾默生,換取華為“過(guò)冬”的小棉襖。
安圣電氣并入艾默生后,華為繼續(xù)給予其巨大的支持,艾默生甚至因此實(shí)現(xiàn)了有史以來(lái)首次年度兼季度雙增長(zhǎng),其2002年第四季度收益2.39億美金。
但被“賣(mài)”給艾默生的安圣電氣核心骨干們,卻沒(méi)能真正成為艾默生的人,因自身攜帶的華為氣質(zhì),最終難以融入這家公司,紛紛選擇了離職。
這些從安圣離開(kāi)的人,相當(dāng)部分最終選擇了自主創(chuàng)業(yè)。如今,他們創(chuàng)辦的公司中,已有多家在A(yíng)股上市,這批創(chuàng)業(yè)者被稱(chēng)為“華為電氣-艾默生”系,這些企業(yè)則成了華為能源的伙伴。
也因此,有評(píng)論認(rèn)為,由于出售后的競(jìng)業(yè)協(xié)議限制,表面看,華為從能源市場(chǎng)上銷(xiāo)聲匿跡了。但實(shí)際上安圣舊部與華為的關(guān)系從未割裂,這也為日后華為重啟能源業(yè)務(wù)保留了火種。
坊間傳說(shuō),即便安圣被出售,任正非也都要求華為與安圣保持著密切聯(lián)系,包括一些重要的會(huì)議都必須帶上安圣的人。

2008年,與艾默生的競(jìng)業(yè)協(xié)議結(jié)束后,華為立刻以通訊能源配套為核心,按下了能源業(yè)務(wù)的重啟鍵,并將更能滿(mǎn)足通訊能源需求的新能源及儲(chǔ)能,能源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化作為發(fā)展重點(diǎn)。
已經(jīng)在行業(yè)“消失”多年的華為,面對(duì)強(qiáng)敵環(huán)伺,諸侯割據(jù)的局面,把大象送回巔峰分幾步?
答:分三步。
- 第一步,單點(diǎn)爆破。
在數(shù)次會(huì)議和研究后,華為選擇集中所有優(yōu)勢(shì),從光伏逆變器切入。
為什么選擇光伏逆變器?
首先,光伏有巨大發(fā)展前景,且可與華為通訊能源需求更好匹配。
逆變器是光伏產(chǎn)業(yè)的核心設(shè)備,左手連著光伏發(fā)電系統(tǒng),右手連著電網(wǎng)、儲(chǔ)能。逆變器也被稱(chēng)為“光伏電站大腦”,光伏發(fā)的電是直流電,必須經(jīng)過(guò)逆變器變成交流電才能使用,逆變器的質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)電量。

其次,逆變器制作與華為的老本行通訊設(shè)備業(yè)務(wù),以及華為電氣的電源管理業(yè)務(wù)具有相通之處,可以迅速?gòu)?fù)制遷移技術(shù)和供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì),導(dǎo)入現(xiàn)有供應(yīng)商,大大降低逆變器研發(fā)成本和采購(gòu)成本。
華為在能源領(lǐng)域的核心是提供面向新能源時(shí)代的整體解決方案,而逆變器則是華為可以將終端芯片與數(shù)字技術(shù)融入逆變器產(chǎn)品,把單一產(chǎn)品升級(jí)成以逆變器為核心的智能光伏解決方案的重要支點(diǎn)。
于是,2010年,逆變器業(yè)務(wù)獨(dú)立出來(lái),被設(shè)為華為企業(yè)BG網(wǎng)絡(luò)能源部門(mén)重點(diǎn)板塊。據(jù)華為官網(wǎng)資料,其中軟件團(tuán)隊(duì)配備上百人,超過(guò)80%有博士學(xué)位。
- 第二步,產(chǎn)品側(cè)翼戰(zhàn)。
華為進(jìn)入時(shí),逆變器領(lǐng)域已經(jīng)是一個(gè)成熟的內(nèi)卷市場(chǎng)。
光伏逆變器主要類(lèi)型有組串式、集中式與微型逆變器三種。當(dāng)時(shí),集中式逆變器的市場(chǎng)份額最大,市占率接近9成。

但華為最終選擇了小眾的組串式逆變器。
首先,華為判斷國(guó)家政策會(huì)推動(dòng)大型地面電站向分布式光伏電站轉(zhuǎn)型;其次,組串式逆變器短期內(nèi)價(jià)格高,但長(zhǎng)期看發(fā)電量回報(bào)高于集中式逆變器;最后,當(dāng)時(shí)集中式逆變器競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)激烈到打起價(jià)格戰(zhàn),如果華為正面競(jìng)爭(zhēng),無(wú)異于傘兵對(duì)著敵人密布的機(jī)槍口跳傘。
選擇被忽略的細(xì)分市場(chǎng),在對(duì)手來(lái)不及設(shè)防時(shí),華為已經(jīng)推出自己的第一款組串式逆變器。
2013年,華為逆變器以取代集中式逆變器的姿態(tài)出現(xiàn)在市場(chǎng),首年合同出貨量高達(dá)1GW。
一年后,華為不再只賣(mài)逆變器,而是賣(mài)以逆變器為核心的全套智能光伏解決方案,對(duì)電站進(jìn)行數(shù)字化改造,扛起光伏行業(yè)智能化升級(jí)的大旗。
例如傳統(tǒng)組串式逆變器出故障要工人去幾個(gè)足球場(chǎng)那么大的實(shí)地去排查,但是華為的智能光伏系統(tǒng)在電腦端動(dòng)動(dòng)手指就可以解決,由GPS、熱成像儀、無(wú)人機(jī)等傳回現(xiàn)場(chǎng)故障并分析原因,進(jìn)一步拉開(kāi)與對(duì)手的差距。
在2014年末,華為智能光伏電站解決方案的出貨量為4GW,距離行業(yè)第一指日可待。
陽(yáng)光電源奮起反擊。不僅大力推廣自己的組串式逆變器,且與多個(gè)光伏電站簽定協(xié)議,優(yōu)先使用陽(yáng)光電源的產(chǎn)品,與華為展開(kāi)“誰(shuí)是行業(yè)第一”的生死對(duì)決。
華為內(nèi)部也一直擔(dān)心產(chǎn)品被對(duì)手超越,定期展開(kāi)紅藍(lán)軍演練,模擬與對(duì)手的攻防轉(zhuǎn)換,不斷對(duì)傳統(tǒng)逆變器做改進(jìn),例如去掉熔絲、去掉外置電扇、硅進(jìn)銅退(銅質(zhì)原料換成硅制)等。
產(chǎn)品持續(xù)迭代創(chuàng)新的同時(shí),華為更以強(qiáng)大的銷(xiāo)售和市場(chǎng)執(zhí)行,異軍突起。
逆變器行業(yè)以傳統(tǒng)制造業(yè)工廠(chǎng)為主,電力行業(yè)以國(guó)企為主,都不擅長(zhǎng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和公關(guān)營(yíng)銷(xiāo)。
華為作為中國(guó)最知名科技公司之一,在品牌和銷(xiāo)售上,發(fā)出的是降維攻擊。
有同行稱(chēng),智能光伏方案并非華為首創(chuàng),但的確是華為第一個(gè)提出來(lái)的,風(fēng)頭都被華為搶走了。
他錯(cuò)了,華為要搶的不是風(fēng)頭,而是客戶(hù)。
華為銷(xiāo)售,比起對(duì)手給客戶(hù)的印象是:形象更好,英語(yǔ)更好,且有專(zhuān)業(yè)背景,能用技術(shù)交流的方式打動(dòng)客戶(hù)。
為了拿下客戶(hù),他們可以在對(duì)方公司蹲守幾個(gè)月。
更有業(yè)內(nèi)人士回憶,在線(xiàn)下招標(biāo)會(huì),通常是一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)帶一個(gè)助理就參加了,但是華為每次都是浩浩蕩蕩一支隊(duì)伍,高級(jí)經(jīng)理、經(jīng)理、銷(xiāo)售等各級(jí)別,去與客戶(hù)各個(gè)級(jí)別的人一對(duì)一溝通。
讓對(duì)手更羨慕的是,華為由于沒(méi)上市,財(cái)務(wù)承壓性好。
因此開(kāi)推介會(huì),線(xiàn)上請(qǐng)媒體宣傳,線(xiàn)下花錢(qián)砸活動(dòng),讓客戶(hù)先免費(fèi)使用甚至贈(zèng)送設(shè)備,眼皮都不眨一下,短期不盈利也沒(méi)關(guān)系。而對(duì)手通常是賣(mài)一臺(tái)機(jī)器賺一臺(tái)的錢(qián),要精打細(xì)算。
除了直銷(xiāo),華為還有遍布各地的代理網(wǎng)絡(luò),賬期靈活,相當(dāng)于請(qǐng)了攻占市場(chǎng)的外援,補(bǔ)充華為銷(xiāo)售力量。因此在第三步,華為以壓倒性的優(yōu)勢(shì)打贏(yíng)了銷(xiāo)售白刃戰(zhàn)。
在華為的大力推動(dòng)下,組串式逆變器性?xún)r(jià)比和市場(chǎng)接受度不斷提升,并在2017年實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn),組串式逆變器總出貨量高出集中式逆變器近4GW,且持續(xù)增長(zhǎng)。
在光伏行業(yè)站穩(wěn)腳后,華為橫向拓展智能光伏方案的應(yīng)用場(chǎng)景,進(jìn)入千行百業(yè)。
例如農(nóng)業(yè),在大棚或魚(yú)塘鋪設(shè)光伏裝置;在西北落后地區(qū)解決用電難題;與機(jī)場(chǎng)、高鐵、體育館合作,降低碳排放;甚至推出面向個(gè)人家庭的24小時(shí)綠電計(jì)劃。
除了致力于應(yīng)用新能源,華為也致力于為舊能源做智能化解決方案。率先在山西建立了煤礦創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,將5G用于提升礦山服務(wù)。
2019年5月開(kāi)始,美國(guó)對(duì)華為進(jìn)行了制裁,核心業(yè)務(wù)受到重創(chuàng)。同年,華為網(wǎng)絡(luò)能源業(yè)務(wù)銷(xiāo)售額突破300億人民幣,同比增長(zhǎng)40%,成為華為的收入支柱之一。
歸根到底,華為進(jìn)入各行各業(yè)的邏輯,都是研發(fā)先在整條產(chǎn)業(yè)鏈上尋找可切入點(diǎn),最大限度發(fā)揮既有優(yōu)勢(shì),在對(duì)手忽略的地方發(fā)起側(cè)翼進(jìn)攻,撕開(kāi)市場(chǎng)缺口,華為銷(xiāo)售鐵軍再一擁而上,與對(duì)手展開(kāi)白刃戰(zhàn),迅速攻占市場(chǎng),接下來(lái)就是產(chǎn)品和市場(chǎng)策略的不斷迭代,從0直接做到100,這就是戰(zhàn)功赫赫的華為模式。

一份金融危機(jī)時(shí)期華為的內(nèi)部資料中寫(xiě)道:“每次經(jīng)濟(jì)危機(jī)都會(huì)產(chǎn)生一家偉大的公司,希望這一次華為能抓住機(jī)會(huì)?!?/span>
在美國(guó)制裁危機(jī)中,能源成為了華為的又一次重大機(jī)會(huì)。
在碳達(dá)峰、碳中和背景下,減少碳排放的關(guān)鍵在于使用清潔能源和舊能源數(shù)字智能化。
全世界能源結(jié)構(gòu)正面臨“大洗牌”,其背后是一場(chǎng)新舊交替的技術(shù)革命,其結(jié)果將是推動(dòng)人類(lèi)告別化石能源時(shí)代并再掀工業(yè)革命。這是比5G更大更持久的產(chǎn)業(yè)變革,也是當(dāng)今世界最大的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇,世界主要經(jīng)濟(jì)體都面臨著轉(zhuǎn)型壓力和發(fā)展機(jī)遇。
2021年,任正非在華為年度工作會(huì)議上下令:“抓住數(shù)字能源大發(fā)展的機(jī)會(huì)窗,撲上去、撕開(kāi)它?!?/span>不久后,網(wǎng)絡(luò)能源部開(kāi)始密集招兵買(mǎi)馬。
6月,華為斥資30億元注冊(cè)華為數(shù)字能源公司,網(wǎng)絡(luò)能源部的員工統(tǒng)一換上了華為數(shù)字能源公司的胸卡,喊出“用比特管理瓦特”的口號(hào)。

華為數(shù)字能源產(chǎn)品線(xiàn)副總裁方良周曾揭示華為在數(shù)字能源的野心:“構(gòu)筑數(shù)字世界能源底座?!?/span>
目前,華為的能源變革之戰(zhàn)已相當(dāng)?shù)赝暾馗采w了從新能源到傳統(tǒng)能源數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心領(lǐng)域,擁有著從核心產(chǎn)品到整體解決方案的完整作業(yè)能力以及強(qiáng)大產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟資源,其業(yè)務(wù)版圖已覆蓋到全球170多個(gè)國(guó)家和地區(qū),并在多個(gè)領(lǐng)域擁有世界級(jí)地位。
憑借這一基礎(chǔ),華為將有望在這一場(chǎng)全人類(lèi)的能源大變革中成為最大最強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)贏(yíng)家之一。
當(dāng)碳中和為化石能源敲下喪鐘,地球第一座新能源之城始建,真正的能源革命才剛剛開(kāi)始。
像奔赴一場(chǎng)歷史性的盛大宴會(huì),華為的能源故事,也才剛剛開(kāi)始。
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