“备胎”海思的蛰伏与挑战
发布时间:2019-06-05 15 来源: 互联网 浏览量:27


华为接连遭受打击,海思由此走到前台。作为备胎计划的核心,海思半导体开始为华为这架飞机提供主要动力。5月16日,美国商务部把华为列入“实体名单”,这意味着没有美国政府的许可,美国企业不得供货给华为。华为再一次站在风口浪尖上,风口之下,是挑战也是机遇。


5月17日凌晨,华为旗下的芯片公司海思半导体总裁何庭波发布了一封致员工的内部信:“公司在多年前就预计有一天,美国的全部先进芯片和技术将不可获得,因此早期就在研究开发、业务连续性等方面进行了大量投入和充分准备,能够保障在极端情况下,公司经营不受大的影响。”



一夜之间, 之前为公司的生存打造的“备胎”,全部“转正”,海思半导体从幕后走向前台。

海思半导体的前世今生


海思成立于2004年,其前身是华为1991年成立的ASIC(超大规模集成电路)设计中心,已有不少人知道华为高端机型的麒麟芯片,但是鲜有人知道海思半导体,其实华为的芯片史从1991年已经开始了。



当时,华为创始人任正非从港资企业亿利达挖来了徐文伟(现华为董事、战略研究院院长)。那时候华为还处于一穷二白的状态,徐文伟擅长电路设计和汇编语言,来到华为后,建立了器件室,牵头做了第一颗ASIC,但是这款数据卡芯片只需支持纯3G,只用做基带。相比手机芯片而言,不用做GSM基带,不用做应用处理器(AP,CPU+GPU),对功耗也不敏感。但这就是海思的开始也是华为的开始。


当时和华为同时起步的,还有现在的业界巨头——台积电。半导体诞生之初,Intel、IBM等少数美国公司包揽了芯片的设计和生产,小型企业根本无法插足。台积电的出现打破这一切,1987年张忠谋创立台积电,开创性创造了了Foundry(芯片代工厂)的生产模式,1991年任正非成立ASIC的时候也正是台积电的事业上升期。


后来随着发展进入快车道,华为成立了“中央研究部”,其下成立了基础业务部。这个部门存在的唯一目的就是为通信系统做芯片,用任正非的话,叫“为主航道保驾护航”。


2004年,成立了全资子公司海思半导体,独立核算,独立销售。HiSilicon是Huawei Silicon的缩写,循着“silicon”的发音而定下了“海思”这个名字。正式成立后的海思团队主要专注三部分业务:系统设备业务,手机终端业务,对外销售业务。由于常年与通讯巨头合作,海思的3G芯片在全球范围内获得了巨大的成功,在通讯领域的积累,也为后来海思soc的成功奠定了不可或缺的基础。


2009年,海思麒麟推出了首款移动处理器K3V1,这个处理器的特点是极高性价比,主要面对中低端市场。


2012年,海思发布了首款四核处理器K3V2,采用40nm制程制造,1.5GHz主频四核Cortex-A9架构,集成GC4000的GPU,同时成为当时业界体积最小的一款高性能四核处理器, 被认为是华为处理器史上的里程碑。


自此之后,华为手机开始建立自己的品牌,为此不惜砍掉了欧洲运营商数百上千万台的定制手机。2013年6月发布华为P6旗舰手机,搭载的就是海思的AP应用处理器K3V2E(K3V2芯片的改进版)。P6的定位是中端手机,却采用了大量最前沿的工艺,在厚度上达到了6.18毫米,为此华为花费了大量人力物力在这款手机上,这个时期,是华为的手机拉着海思的芯片在重重阻碍中飞奔。


P6的安全着陆给了海思很大的信心,K3V2继续升级,不久之后,麒麟910横空出世。麒麟910,升级了前代各项指标,解决了功耗和兼容性等等很多问题。从其具体产品华为P7和Mate2来看,获得了很多系消费者的认可和喜爱。麒麟芯片终于站稳了脚跟,等待起飞!


芯片助力手机,由Kirin925与MATE 7开始,2014年发布的MATE 7,代表华为第一次突进了高端机市场。MATE7用了Kirin925芯片,这一年,华为Mate7大卖,从各项参数上来说,麒麟920相较于前代可谓是大升级,首次采用真八核即四大四小核心架构,在不牺牲性能的前提下又有十分抢眼的续航表现。


图片来源网络


2017年9月2日,华为发布全球麒麟970,是全球首款内置独立NPU(神经网络单元)的智能手机AI计算平台,采用台积电的10纳米工艺。搭载这款芯片的华为Mate 10系列全球出货量累计达1000万台,创华为Mate系列出货量同期新高。


2018年,华为发布麒麟980芯片,采用7纳米工艺。这一大进步说明麒麟芯片已经进入了世界先进行列,也使华为有了与苹果A系列芯片和高通骁龙8系列芯片叫板的基础。2018年, 华为卖出了2亿台手机,销量排名全球第三。


目前能自主完成手机芯片设计的手机企业,只有华为、三星、苹果三家,若是算上通讯基带,能完整设计整个手机SOC的企业只有三星和华为。


据报道,麒麟980芯片历经了36个月研发、投入1000多名高级半导体工艺专家,开发成本至少20亿人民币。在这件事情上,华为创造了两个高度:一个是从创立初期开始就坚持不懈地贯彻着部分销售收入用于科研开发;另一个就是占比之高,任正非坚持将每年销售收入的10%用于科研开发,这在国内企业已属非常少见。


至此,可以说海思崛起了,从刚开始华为带跑真正成长为了一个成熟的芯片企业,但是在华为手机中依旧可以看见高通的处理器,任正非表示:在和平时期,我们从来都是“1+1”政策,一半买美国公司的芯片,一半用自己的芯片。尽管自己芯片的成本低得多的多,我还是高价买美国的芯片,因为我们不能孤立于世界,应该融入世界。我们和美国公司之间的友好是几十年形成的,不是一张纸就可以摧毁的。

两块短板


美国商务部把华为列入“实体名单”之后,支持华为的人都为它捏一把汗,在美国政府宣布禁令的次日,海思总裁何庭波发内部信表示海思不受影响,作为一家发展了多年,在手机芯片方面能够和苹果、高通比肩的企业,华为确实无惧。这架主要零件没有受损的飞机正处于风口,如果吹不坏,华为必将起飞。


“我们是边缘的翅膀有可能有洞,但核心部分我们完全是以自己为中心,而且是真领先世界。越高端,“备胎”越充分。”任正非这样描述华为的现状。


但是华为这架飞机要想起飞,还需要解决两个关键性问题,为飞机装好翅膀:其一是芯片架构,其二是晶圆代工。


英国芯片设计公司ARM表示,其设计包含了源自美国的技术,必须暂停与华为的业务。ARM公司是一家来自英国的半导体IP(知识产权)提供商——它不生产芯片,只设计芯片。ARM的所谓“断供”,实际上是“停止授权”。ARM的知识产权覆盖了高通骁龙、苹果A系列处理器,以及全球4G,甚至是未来5G基站的技术底层。ARM架构在智能手机和调制解调器方面占比均超过了99%,一个简单的比喻:获得ARM架构就相当于买到一张毛坯房的建筑设计图,而华为要做的,就是基于这个图纸,刷墙、装修、布电路……最后造出一个可直接出售的精装房。


ARM断供对华为来说意味着什么?


笼统来说,ARM的授权分为三个层级:使用层级授权、内核层级授权架构、指令集层级授权,这三个层级的权限是依次上升的。如果用一个比较粗略但是好理解例子来说明这三个层级的权限,大体上我们可以这样理解:假设我写了一篇文章,我只授权了你转发,不能更改,不能添油加醋,便是使用层级授权;我授权你可以在文章中引用我的文章,便是内核级授权;我授权你可以拿去修改、重组我的文章,形成一篇新的论文,便是架构层级授权。


如果蓝图都不能用了,那么基于蓝图所生产的产品自然也就面临“停产”。但好在事情还远没有发展到这么严重的地步。2013年,华为已经获得了目前最新版本Arm指令集架构ARMv8的永久授权,换言之,基于旧蓝图的研发和成型产品,都不受到此次断供的影响。


而目前,“新蓝图”的发布并没有具体时间表,业界预期新的ARM指令集架构发布时间会在2020或2021年,也即1-2年之后。这给华为留下了一定的缓冲时间。


另一方面ARM基础架构的更新频率并不算高,但目前的最新版本ARMv8发布于2011年,距离目前已经8年之久。这种更新频率一定程度上保证了ARM整体生态的秩序,维护了软硬件生态的良好兼容,但也意味着,每一次新版本的发布,都有可能会出现性能上较大幅度的提升。


ARMv9的正式发布时间预计将在2020到2021年,而ARM和被授权对象签订合同的用时一贯需要相当繁杂的工作保证,类似架构层级的最高层级授权模式,签约谈判耗时可能长至长至两到三年。


随着时间的推移,华为对形势的控制力会逐渐下降。ARM的“断供”影响会越来越大。即使重新恢复签约合作,对华为处理器的技术升级和研发节奏,都会是一个不小的拖延。长期层面上降低华为未来的处理器产品以及智能手机的市场竞争力,甚至是华为在5G芯片领域的领先优势,都有可能会受到重大的影响。


备胎计划的另一块短板在于晶圆代工业务。


晶圆代工简单来说就是指半导体芯片的生产环节,海思、高通和英伟达这些芯片设计公司只做设计部分,产品生产成型需要像台积电这样的公司来做代工。与一般行业的代工不同,芯片行业的代工背后技术含量非常高,评价的标准主要是制程工艺的高低。


台积电作为世界最大的晶圆代工厂,市场份额占比高达55.9%,也是海思半导体最主要的合作伙伴,几乎包揽了华为5nm、7nm、14nm制程的晶圆代工,目前台积电表示不会停止对华为的供货计划。也就是说,台积电给华为代工的麒麟980以及下半年面世的改进型麒麟985处理器都不会受到影响。


然而台积电目前不会断供,不代表永远不会,对此,台积电方面的说法是: “内部已经建立一套完整系统,经初步评估后,应可符合出口管制规范,决定不改变对华为的出货计划,将继续出货华为;不过,后续仍将持续观察与评估”。


对于华为来说,台积电是华为海思芯片的代工企业,一旦断供,将危及华为的“备胎”计划,原因在于华为并没有除了台积电以外更合适的选择。在芯片代加工行业里,唯一有实力与台积电并驾齐驱的企业是三星,而不可忽视的是,华为和三星是商业上的对手,韩国亦为美国的盟友。在这种情况下,三星并不是那么可靠。


从另一方面来讲, 台积电与华为的合作由来已久,最早可以溯源到2000年。 这时的台积电为了谋求进一步发展,决定在全世界范围内寻觅合作伙伴,由此而与华为结缘,尽管当时的华为名气不大且产品主要集中在安防、通信领域,张忠谋看中的是它日后的潜力。


在华为进军手机领域并自研芯片之后,其和台积电的合作愈发紧密。华为每一款高级芯片都会和台积电提前三年研发。2015年,华为和台积电合作研发7nm工艺麒麟980,研发总金额超10亿美元。从这一层面来讲,台积电也不想失去华为这样一个重量级合作伙伴。


除此之外,华为已在短期内加大了库存,预计采购库存够6-12个月使用。


任正非接受采访时称,即使高通和其他美国供应商不向华为出售芯片,华为也“没问题”,因为“我们已经为此做好了准备”。



【 THE END 】—


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