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關于華為海思,這篇文章值得一看

更新時間:2019-05-18 13:11:46    來源:正和島    手機版

關于華為海思,這篇文章值得一看

正和島 2019-05-18 13:11

作 者:小棗君

來 源:鮮棗課堂(xzclasscom)

1991年,華為成立了自己的ASIC設計中心,專門負責設計「專用集成電路」(Application-specific integrated circuit,ASIC)。

當時的華為,創立僅僅四年,員工只有幾十人,資金非常緊張,一度瀕臨倒閉的邊緣。奠定基業的C&C08數字程控交換機,還是三年后的事情。

這個ASIC設計中心的成立,意味著華為開始了IC設計的漫漫征途。

1993年,ASIC設計中心成功研發出華為第一塊數字ASIC。

隨后,分別在1996年、2000年、2003年,研發成功十萬門級、百萬門級、千萬門級ASIC。總的來說,每一步都算是沉穩有力。

時間到了2004年10月,這時的華為,實力已今非昔比,銷售額達到462億人民幣,員工人數也達到數萬人。有了一定底氣的華為,在ASIC設計中心的基礎上,成立了深圳市海思半導體有限公司,也就是我們現在經常說的——「華為海思」。

海思的英文名是HI-SILICON,其實就是HUAWEI-SILICON的縮寫。SILICON,就是硅的意思。眾所周知,硅是制造半導體芯片的關鍵材料。硅這個詞,也成了半導體的代名詞。

一直以來,華為海思都是華為公司百分之百全資控股的子公司。按華為海思內部某領導的說法,華為就是海思,海思就是華為。

海思總裁,何庭波,也是華為17名董事之一

因為華為海思和華為一樣沒有上市,很多信息都沒有公開披露,再加上行事低調的一貫風格,所以,就像籠罩了一層神秘的黑紗,多了很多神秘感。外界對華為海思的了解總是十分片面,甚至有很多誤解。

說到華為海思,很多人都會首先想到華為手機現在普遍使用的麒麟(Kirin)處理器,例如華為P20手機的麒麟970芯片。

其實,華為海思雖然從事芯片的研發,但并不僅限于手機芯片。準確地說,華為海思提供的是數字家庭、通信和無線終端領域的芯片解決方案。通俗一點,就是手機芯片、移動通信系統設備芯片、傳輸網絡設備芯片、家庭數字設備芯片等,統統都做。

海思官網列出的部分解決方案領域

值得一提的,是安防監控領域。在這個領域,華為海思經過十多年的深耕,全球市場份額甚至達到90%之多,確實令人大吃一驚。

此外,華為海思高端路由器的芯片,也相當有競爭力。華為2013年11月曾經發布過一款400G骨干路由器產品(NE5000E-X16A),采用的是海思芯片SD58XX,比思科同類型產品都要早推出一年。

還是來具體說說,大家最熟悉也最關心的手機終端芯片吧。

首先,請看一下這個表:

這是華為海思麒麟系列芯片主要型號列表,列舉了各大型號麒麟芯片的關鍵參數和推出日期。

我簡單介紹一下吧。

2009年,華為海思推出了第一款面向公開市場的手機終端處理器——K3。

這款處理器華為自己的手機沒有使用,而是打算賣給山寨機市場,和聯發科等芯片廠商進行競爭。因為產品還不成熟,所以并沒有獲得成功。

2010年,蘋果自研的A4處理器在iPhone4上大獲成功,這也在一定程度上刺激了華為海思。

于是,在2012年,華為海思推出K3V2處理器。

這一次,華為把它用在了自家手機中,而且是定位旗艦的Mate 1、P6等機型。

不過,這顆處理器選擇了臺積電40nm工藝制程,整體功耗高,兼容性非常差,很多游戲都不兼容。所以,用戶沒有接受,手機整體的銷量很差。

盡管如此,K3V2也算是一次勇敢的嘗試,為后續型號奠定了一定的基礎。

2013年底,華為海思推出了麒麟910。這是他們的第一款SoC。

前面我們也提到了SoC,那么,到底什么是SoC?

SoC,就是System-on-a-Chip,也就是「片上系統」。

從通信目的來看,我們的智能手機通常由兩大部分電路組成:一部分是負責高層處理部分的應用芯片AP,相當于我們使用的電腦;另一部分,就是基帶芯片BP。

基帶芯片,相當于我們使用的Modem,手機支持什么樣的網絡制式(GSM、CDMA、WCDMA、LTE等)都是由它來決定的。打個比方,基帶芯片就相當于一個語言翻譯器,他會把我們要發送的信息(比如:語音,視頻),根據制定好的規則(比如:WCDMA,CDMA2000),進行格式轉換,然后發送出去。

基帶芯片并不僅僅是基帶部分,它還包括射頻部分(RF)。基帶部分負責信號處理和協議處理,射頻部分負責信號的收發。而廠家通常直接把射頻芯片和基帶芯片放在一個芯片里面,物理上合一,統稱為基帶芯片。

基帶芯片

然后呢,基帶芯片通常又會被整合到手機主處理芯片上,成為其中一部分。

高度集成化的 SoC 芯片

這個高度集成的手機主處理芯片,就是一塊SoC芯片。SoC芯片相當于控制中樞,它既包括基帶芯片,也包括CPU(中央處理器芯片)、GPU(圖形處理器芯片)、其它芯片(例如電源管理芯片)等。

就以麒麟910為例,它的CPU是ARM的1.6GHz四核Cortex-A9,GPU是ARM的Mali-450,基帶芯片是自家的Balong710(巴龍710)。

介紹得這么詳細,大家應該都看懂了吧?

雖然910是第一款華為海思的手機SoC芯片,但是因為性能和兼容性等方面的原因,還是沒有得到市場的認可。直到2014年9月,麒麟925芯片推出,麒麟芯片才逐漸被大家所接受。

目前,經過一路的迭代,麒麟系列芯片已經發展到麒麟970,用在P20等華為旗艦機型上。

麒麟970的主要技術參數

一直以來,華為采取的是麒麟芯片和自己旗艦手機進行綁定的戰略。例如P7和麒麟910T,Mate7和麒麟925,P8高配版和麒麟935,Mate 9和麒麟960,乃至到最新的Mate 10、榮耀10和麒麟970。

之所以這么做,華為有很多方面的考慮。

一方面,早期的時候,麒麟芯片除了華為自己,根本就沒有人敢用。如果不是自家訂單帶來的出貨量,麒麟芯片早就涼了。

另一方面,直接綁定自家旗艦手機,給麒麟芯片帶來很大的壓力。這種倒逼的壓力,必定會迫使海思努力提升芯片性能和質量。

不過話說回來,這種綁定方式確實存在很大的風險,很可能一塊完蛋(前面說了,早期的時候K3V2就導致P6的失敗)。但是,在堅定不移的決心之下,華為終究是贏得了這場冒險。

華為手機總裁 余承東(設計臺詞)

華為孤注一擲投入海思,并不是頭腦發熱。現在來看,這種做法非常具有遠見。結合最近發生的狀況,相信大家都同意吧?

屬于自己的芯片,到底意味著什么?更低的研發和制造成本,更有底氣的議價能力,更可靠的供貨保障。每一條,都讓現在無數手機廠家羨慕嫉妒恨。

可以說,華為海思芯片,已經成為華為掌握競爭主動權的「逆天神器」。

任正非六年前說的那句話,也就成了大家拍案叫絕的神奇預言:

……(芯片)暫時沒有用,也還是要繼續做下去。一旦公司出現戰略性的漏洞,我們不是幾百億美金的損失,而是幾千億美金的損失。我們公司積累了這么多的財富,這些財富可能就是因為那一個點,讓別人卡住,最后死掉。……這是公司的戰略旗幟,不能動掉的。

關于華為芯片到底是不是自主知識產權的問題,實際上,之前我那篇關于ARM的文章就已經解釋過了。今天,再給大家解釋一下。

芯片是一個高度垂直分工的產業,從設計、制造、到封裝測試,每一個環節,都有相關領域的公司在負責。

芯片產業鏈

除了英特爾之外,世界上很少有集成電路廠家能獨立完成芯片的全流程設計制造。

華為海思顯然也不具備所有的芯片能力。嚴格來說,華為海思只是一家負責芯片設計的公司。它完成芯片設計之后,也是要交給晶圓代工企業臺積電進行制造的。

不知道大家有沒有注意到,通常行業內進行芯片企業排名的時候,都會進行分類。像華為海思這樣的公司,會被稱為“無晶圓半導體設計公司”,被分在Fabless公司類。

在半導體芯片行業,企業的模式主要分三種:IDM、Fabless,Foundry。

1、有的公司,從設計,到制造、封裝測試以及投向消費市場一條龍全包,被稱為IDM(Integrated Design and Manufacture)公司,例如英特爾Intel。

2、有的公司,只做設計這塊,是沒有fab(工廠)的,通常就叫做Fabless(無工廠),例如ARM、AMD、高通、華為海思等。

3、而還有的公司,只做代工,只有fab,不做設計,稱為Foundry(代工廠),例如臺積電等。

下面這個圖,是2017年全球排名前十的Fabless企業榜單。里面就有中國的華為海思和紫光入榜。華為海思營收47.15億美元,增長21%,排名第7。排名第一的,是高通(Qualcomm)。

即使只從設計的角度來看,華為海思也不可能是完全獨立自主,從零開始。

華為海思購買了ARM的設計授權。

之前我們介紹ARM的文章中,和大家解釋過,ARM是專門做芯片設計的。它的商業模式,就是出售IP(Intellectual Property,知識產權)授權,收取一次性技術授權費用和版稅提成。(限于篇幅,不多介紹)

全世界很多企業都購買ARM的授權,并在此基礎上進行設計。

說簡單一點,ARM提供了一間毛坯房,然后大家各自買回去裝修。絕大部分廠家,是不具備拆開毛坯房進行修改的能力的。只有像高通和蘋果這樣有雄厚實力的公司,才具備這個能力。

拆毛坯房進行修改,好處是可能會更好地改進性能,也一定程度上提升了安全性。但是,也有可能做得更爛,還不如ARM做的好。而且,如果某個公司要拆毛坯房,也要給ARM更多錢。

最開始,華為海思肯定不具備拆開毛坯房的能力,但是,現在是不是具備?有人說具備,有人說不具備,我也沒查到準確的說法。我個人覺得,隨著實力的增強,相信即使現在不具備,將來也會具備的。

而且,拋開“拆毛坯房”的能力,大家也不要小看了“裝修”的能力,這已經是很高的門檻,需要非常強大的技術實力,也需要很長時間的積累,還有巨額的資金投入。

大家也要知道,完全拋開ARM,對于現在的市場格局來說,即使做得到,也是沒有商業價值的。因為整個行業很多軟件都是基于ARM指令集的,已經形成了生態。如果脫離生態制造出獨有的芯片,是沒有軟件可用的。用這種芯片的手機,也只能是板磚一塊而已。

好了,關于華為海思,差不多就介紹到這。

總而言之,對于華為來說,創辦海思,自研芯片,無疑是一件正確的事情。但是,對于國家和產業來說,一兩家海思肯定是不夠的。我們需要更多的芯片企業,需要更完整的芯片生態。

即便如此,我們也要小心,不能情緒沖動,盲目開干。芯片之路,注定是漫長而艱辛的,相比于短期的情緒沖動,我們更需要持續的理性和耐心。

畢竟,能成功跑到終點的,才是最后的贏家。

排版| 吳恙審校| 葉開甫主編| 葉正新

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正和島
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