“備胎”芯片轉正 華為海思能否扛起中國芯大旗?

來源:新京報記者 梁辰    關鍵詞:芯片, 華為海思, 中國芯片,    發布時間:2019-05-23

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華為計劃啟用備用的海思芯片方案,應對美國政府將其加入實體名單,確保公司大部分產品的戰略安全和連續供應。5月19日,華為公共及政府事務部在華為心聲社區轉發了“華為不需要美國芯片:特朗普出口禁令下的總裁”。該文的作者是日本經濟新聞評論員中山淳史。

上述文章引述了華為創始人兼總裁任正非的話稱,即使高通和其他美國供應商不向華為出售芯片,華為也“沒問題”,因為“我們已經為此做好了準備”。

不過,上文的這一說法在5月21日的訪談中,任正非否認了。

“日本媒體整理稿子時有一點偏激,我們能做和美國一樣的芯片,不等于說我們就不買了。”任正非說,我們永遠需要美國芯片。美國公司現在履行責任去華盛頓申請審批,如果審批通過,我們還是要購買它,或者賣給它(不光買也要賣,使它更先進)。因此,我們不會排斥美國,狹隘地自我成長,還是要共同成長。

此前當地時間5月15日,美國總統特朗普簽署行政命令,禁止美國企業使用任何可能危害國家安全的公司生產的通訊設備。該限制令簽署后,美國商務部工業與安全局(BIC)對外宣布,已將華為和其70家子公司添加到實體名單中。

5月17日,華為海思總裁何庭波在致員工信中首次披露,“所有我們曾經打造的備胎,一夜之間全部轉‘正’!多年心血,在一夜之間兌現為公司對于客戶持續服務的承諾”。有華為工作人員向記者證實,該員工信曾在心聲社區發表。心聲社區于2008年6月上線,此前曾是華為內部論壇。2010年后,華為總裁任正非決定對外開放心聲社區。

同一天,作為華為消費者業務CEO的余承東轉發了這封信,并評論稱,消費芯片一直就不是備胎,一直在做”主胎”使用,華為始終堅持打造自己芯片的核心能力,堅持使用與培養自己的芯片。這一天恰好是國際電信聯盟成立日,也就是世界電信日。

“備胎、備胎,胎不壞,為什么要用?”5月21日,任正非表示,“海思是華為的一個助戰隊伍,跟著華為主戰隊伍前進,就如坦克隊伍中的加油車、架橋機、擔架隊一樣,是這樣的定位”。

芯片起步:從自研交換機開始嘗到甜頭

時間撥回1991年,集成電路發明33年后,華為總裁任正非從港資企業億利達挖來了硬件工程師徐文偉,后者主持了華為集成電路設計中心。在諸多華為的歷史記錄的文章中,將這一事件作為華為芯片的真正開端。

當時華為有能力進入芯片研發主要有兩個原因,其一,采用了反向開發方式,也就是根據某種產品的結構、功能和運作進行分析、分解,制造出類似但完全不同的產品;其二,臺積電的代工模式已經成熟,全球半導體產業開始分工,聚焦于半導體設計的公司開始出現。

任正非做出上述未雨綢繆的決策,1993年開始體現出影響。這一年,華為現金流吃緊,又不得不投入新產品研發,自研芯片幫助了華為明星產品C&C08數字程控交換機的研發,該交換機產品在市場上大賣,從而幫助華為擺脫了成立初期的困境。

華為前員工戴輝曾在一篇文章中提到,任正非咬牙花大價錢買來了EDA(電子設計自動化軟件)設計系統,不用再委托香港公司。上述自研芯片就成為了華為第一個自己EDA設計的ASIC(供專門應用的集成電路)芯片,用于實現無阻塞時隙交換功能。

成立海思之前,海思的前身華為集成電路設計中心對芯片的研發重心是構建其交換機所需要的諸多電路芯片。例如1996年何庭波剛進入華為的時候,是北郵碩士畢業,她的第一份工作是研發光通信芯片。

1998年,何庭波被委以重任,前往上海組建團隊,研發3G芯片。此時距離中國3G元年的2008年,整整提前了10年時間。

2004年,華為成立子公司海思半導體,開始系統研發半導體芯片,尤其是核心領域的芯片。彼時,任正非就已經認定華為未來的競爭力是芯片,而恰好華為開始逐步擺脫此前在小靈通和CDMA上的戰略失誤帶來的影響。

一位海思前員工向記者描述了海思早期的歷程:成立海思時諸多通信協議需要各種定制化,而傳統的ASIC芯片無法支撐。隨著華為體量的增加,各種芯片的重要性也隨之提升。任正非意識到了芯片的重要性,因為隨著華為不斷發展,供應鏈問題會越來越嚴重,所以就提出了大規模投資芯片,防止被別人“卡脖子”。

據通信圈人士介紹,高通曾針對華為數據卡業務進行過戰略性狙擊,為了防止華為壟斷全球數據卡業務,高通在基帶銷售方面對華為“卡脖子”。任正非要求做芯片也是受此影響。

海思率先量產的是安防市場芯片,其產品打敗了德州儀器、博通等巨頭,基本占據了全球70%的份額,做到全球第一;隨后,海思進入機頂盒芯片市場,并打敗意法半導體和高通等,基本上做到國內第一,全球第二,僅次于博通。此外,華為還研發了電視芯片。

不過在核心的手機芯片上,海思一直進展緩慢。從2006年開始著手研發手機芯片方案,海思一做就是三年。

與PC時代不同,手機芯片的王冠是“處理器+基帶芯片”,通常來說,基帶芯片所涉及的專利遠高于應用處理器芯片。

當時,華為基帶芯片研發出現突破。2007年,歐洲研發負責人王勁回歸上海研究所,開始帶隊研發基帶芯片。王勁曾參與華為企業用無線通信技術DECT的無線基站項目,其擔任產品經理的BTS30曾成為華為暢銷十年的王牌產品。

作為一家通信設備廠商,華為經過多年努力,開始具備生產WCDMA(3G)基帶芯片的能力。此時突破做手機芯片,海思似乎已經做好了相關技術準備。

進軍手機芯片:從嚴重失敗到普通失敗再到成功

海思做手機芯片,有其歷史原因。這一時間,聯發科交鑰匙(Turnkey)方案將手機主要功能集成在一塊芯片組上,大大降低造手機的門檻,各種手機廠商可以直接貼牌生產,從而推動了山寨機市場的大發展。聯發科也一躍成為能夠與高通展開市場競爭的芯片提供商。華為從聯發科身上受到了啟發。

2008年,海思推出了首款手機芯片K3V1,采用了110納米工藝。在當時,110納米與主流廠商的65納米相差一代,但問題是后者已經開發45納米的產品。這意味著,K3V1從一開始就注定無法滿足市場需求,華為自己的終端都沒有采用。最終,K3V1市場慘敗,甚至連工程樣機都沒有,更不用說有搭載該芯片的手機終端上市銷售了。

幸運的是,2009年,華為的營收達到1491億,已經超過了當時通信設備商巨頭諾基亞西門子和阿爾卡特朗訊(2016年這兩家公司合并),僅次于愛立信成為全球第二大通信設備制造商。“有錢”的華為對海思的支持并未動搖。

2010年,王勁領導的團隊經過刻苦研發,推出首款TD-LTE(4G)基帶芯片——巴龍700。

與此同時,何庭波和她的同事們決定棄用K3V1支持的Windows Mobile系統,改用安卓系統。2011年8月,海思獲得ARM授權。

2012年8月,海思K3V2上市。這款號稱全球最小的四核A9處理器,采用了40nm工藝,支持Mobile SDR/DDR SDRAM,提供片內8 層總線并行訪問,最高到30Gbps 的片內帶寬 。K3V2號稱內置了業界最強的嵌入式GPU,共有16個GPU單元,頻率為1.5GHz。從數據上看,K3V2是一款相當不錯的處理器,因此華為對其寄予了厚望。從實際出貨量來看,實現了千萬級商用的K3V2似乎已經打開了局面。

不過,搭載K3V2的華為手機D1剛一上市,就受到用戶 “暖手寶”、兼容性差等批評,有網友吐槽用華為手機玩游戲“一步一卡”。此后兩年,華為D2、P6、Mate 1等手機都使用了K3V2芯片,被業內嘲諷為“萬年K3V2”。受芯片影響,D2、P6、Mate 1手機銷售不佳,D3手機更是胎死腹中。

2014年初,華為發布了麒麟910,首次集成了巴龍710基帶芯片,第一次將基帶芯片和應用處理器集成在一塊SOC(系統級芯片)里,制造工藝也從40納米提升至了28納米,工藝上追平了高通,并替換了被人質疑的GPU,雖然維持了A9的架構,但是麒麟910在外界看來算是彌補了前代的短板。手機游戲兼容性等問題得到改善,華為P6S、 Mate2、榮耀3C 4G版等使用麒麟910的手機開始挽回市場信心。

2014年是海思麒麟芯片快速迭代的一年。當年4月,麒麟910T被應用在華為P7上,該手機以2888元價位開賣,銷量破700萬臺。6月,海思推出麒麟920,集成全球第一款LTE Cat.6的巴龍720基帶,應用于榮耀6。9月,麒麟925發布,首次集成“i3”協處理器,應用于華為Mate 7和榮耀6 Plus上。其中Mate 7成為華為歷史上首款真正意義上的爆款手機,引發搶購熱潮。

勝利后面伴隨著失敗。對于下一代麒麟芯片,是繼續使用成熟穩定的28納米工藝,還是冒險追趕競爭對手高通的20納米?最終保守的選擇占了上風。2015年麒麟930上市后,業內評測發現其性能跑分比高通等競爭對手落后不少,這也導致其智能手機產品P8系列銷量平平。

痛定思痛的海思直接跳過了940這一代產品,與臺積電合作規劃麒麟950。2015年11月,麒麟950發布,主頻 2.3GHz,采用16納米工藝,憑借高性能、低功耗、早面世,贏了高通半個身位。Mate 8、榮耀8、榮耀V8等延續了Mate 7的輝煌,幫助華為站穩了中高端市場。

此時開始,海思的更新周期與高通差異化,每年下半年更新,首發在其旗艦智能終端Mate系列。2017年推出麒麟970,采用了10納米工藝。搭載970的Mate 10上市10個月銷量就突破1000萬臺。

2018年發布的麒麟980采用了7納米工藝,已經走在了對手前邊。截止到2017年8月20日,搭載麒麟Kirin芯片的華為、榮耀兩個品牌的手機發貨量累計已超過1億部。

進擊的海思:射頻、產能、制造

手機芯片遠不只是一顆計算芯片,更重要的是通信模塊。雖然在這一領域有所投入,但一位前員工告訴記者,海思的投入局限于數字芯片,模擬芯片一直是短板,而在射頻等部分只能依賴進口,國內技術與之相差十年。

中國工程院院士鄔賀銓表示,海思仍有很多尚未涉足的技術,但要像蘋果,哪怕做不好也要培養出隊伍。

根據官網顯示,海思是一家半導體和IC設計公司,提供連接和多媒體芯片組解決方案,包括為無線通信、智能設備、數據中心、人工智能、視頻和物聯網應用等領域提供芯片。該公司官網顯示,其擁有7000多名員工,8000多項專利。

手機廠商向上游觸碰半導體業務并不少見,蘋果自iPhone 4上搭載了自身研發的第一顆A系列處理器以來,隨著其智能手機產品的迭代,處理器產品也在不斷提升性能;三星則早在2000年就推出了處理器,2010年隨著智能手機普及,產品進一步發力,以及向外銷售。

2019年4月,任正非曾在接受采訪時表示向競爭對手出售芯片,華為持開放態度。

不過,多位業內人士向記者證實,海思芯片目前產能并不足以向外發售,而是主要供華為自身使用。Canalys數據顯示,2019年第一季度搭載海思芯片的智能手機出貨量是4000萬臺,2018年全年為1.4億臺,同一時間華為手機的出貨量分別為5900萬臺和2.06億臺。

華為的智能手機并不僅采用海思芯片,也采用高通驍龍芯片。有券商分析師稱,高通內部已經通知,停止給華為供貨。另有半導體行業分析師表示,華為并未把芯片產業從頭到尾掌握,所以制裁會對華為有一定的影響。

在2018年華為的700億美元采購中,大約有110億美元是來自高通、英特爾和美光科技公司等美國公司。截至記者發稿時,高通方面尚未回復記者對此事的詢問。

對于海思芯片所受影響,上述半導體分析師表示,如果臺積電與華為保持合作,影響應該不大。臺積電是華為芯片的制造商。

一位深圳半導體公司副總裁告訴記者,從芯片設計領域,海思已經占據了中國半導體產業的市場的半壁江山。由于半導體產業的分工,芯片公司主要分為設計、制造和封裝測試幾個不同的類型,中國半導體協會數據顯示,2018年中國設計產業銷售額占比為38.57%。

由于現代半導體產業鏈高度分工,芯片設計和芯片制造往往由兩家不同的公司完成,除了華為,高通和聯發科等都是這一模式的典型廠商,英特爾與這些廠商不同,其擁有自己的生產工廠。

截至記者發稿時,臺積電方面尚未對此是否會暫停與華為的合作回復本報記者的郵件。

海思不滿足:進軍筆記本服務器芯片市場

5月16日,第三方研究機構IC Insights發布2019年第一季度全球前15大半導體銷售領導者排名(包含代工廠),英特爾以157.99億美元超越三星重回第一,海思則首次擠入這個榜單,為第14位。

IC Insights解釋稱,海思在這個季度銷售額同比增長了41%。從絕對數來看,海思的銷售額僅為17.55億美元,海思的直接競爭對手高通排名第7,銷售額為37.33億美元。從銷售額對比來看,海思僅是英特爾的一成左右,不足高通的一半。

顯然,華為并不滿足僅限于手機芯片,憑借ARM授權,華為開始切入筆記本、服務器等芯片市場。何庭波在上述信中提道,為了兌現公司對于客戶持續服務的承諾,華為將所有曾經打造的備胎,一夜之間全部轉‘正’,確保公司大部分產品的戰略安全和連續供應”。

2019年1月,華為曾在一次市場活動中解釋了外界對于其ARM架構自主權的疑問。華為稱,其擁有ARM V8架構的永久授權,而這是目前最新的商用架構。華為可以根據這個架構進行自主的處理器設計,而不受外部制約。

2018年開始,華為陸續宣布了各種不同芯片的進展。10月,華為發布了昇騰910和昇騰310兩款AI芯片,分別采用7納米和12納米工藝制程;2019年1月,華為發布了鯤鵬920以及基于該芯片的服務器,并且推出了首款5G基站核心芯片天罡和多模終端芯片巴龍。

但從服務器市場來看,根據DRAMeXchange數據,全球97%的服務器使用了x86架構的處理器,英特爾是這一領域的絕對霸主。有研究機構分析師曾告訴記者,因為英特爾的市場份額常年絕對領先,所以該機構已多年不單獨統計這一市場。

由此可見,華為的服務器芯片短期內主要供應其自身服務器產品。目前華為披露的使用鯤鵬920芯片的產品包括三款泰山服務器,分別面向均衡服務器、存儲服務器和高密度服務器市場。但ARM陣營下,Calxeda已倒閉,而高通也有所收斂,市場不如2018年那樣高溫。

新京報記者 梁辰

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