11.23 华为的“中国芯”之路

华为是一家值得令人尊敬的企业,虽然某些营销手段...但是不得不说,华为的芯片应该值得所有国人骄傲。

相信大家都很熟知华为用于移动终端的“麒麟芯片”,但是华为从什么时候开始筹备芯片设计?为什么要造芯片?了解华为历史的人也许不陌生,但是大部分人只知道华为辉煌的现在,对过去不甚了解。让我们一起回顾华为的造芯往事,来理解顶级通信企业的战略眼光。

华为的“中国芯”之路

麒麟芯片


1.“婴儿”时期(打造产品差异化的摸索时期)

时间回到1991年,当时华为分析了核心产品——交换机的零部件数量,发现用户板的用量最大,一块板接8或16对用户线,接口控制和音频编解码(CODEC)芯片用量很大。如果华为使用大家都用的通用芯片,产品就会陷入价格战的汪洋大海中。要生猛甩开竞争对手,只能开发自己的芯片。

1993年,华为在资源极度匮乏的情况下,花大价钱购买了西方的电子设计自动化软件(EDA)设计系统,从此有了自己的EDA设计平台,对香港企业的依赖减少了。1993年,华为第一颗用自己的EDA设计的ASIC芯片问世,成功实现了数字交换机的核心功能——无阻塞时隙交换功能。

华为的“中国芯”之路

华为第一颗自主知识产权芯片

这成为了华为芯片事业的起点 ——降低了成本,提高了性能,产品自然也卖得越来越红火。为什么要研发这款芯片?——业务需要。当时,2000门的数字程控交换机(C&C08 A型机)只能用小容量的通用器件级联使用来实现时隙交叉(就是数字交换),要用整一个机柜的器件来实现。因此迫切需要瘦身,自研一款芯片就成了当务之急。该款芯片研发成功后,C&C08程控交换机的画风一下子从粗犷变得柔丽起来,一个模块用两个NET板(热备份)就可以轻松搞定时隙交叉功能!

2.“少年”时期(战略安全保障的艰难探索时期)

华为成立了气势磅礴的“中央研究部”,其下成立了基础业务部,李征任总工。这个部门存在的唯一目的就是为通信系统做芯片设计,用任正非的话说,叫“为主航道保驾护航”。

2000年,经过三年的努力,华为第一块高集成度数模混合芯片4COMB开发成功。贡献:海量出货的交换机和接入网产品不仅集成度更高,价格还敢比竞争对手低上一大截。在窄带数字程控交换机领域,C&C08 iNET (100万用户,128模块) 程控交换机终于坐上了世界第一的交椅。艰苦的研发过程还培养、锻炼了年轻的技术人员,年轻一代的芯片专家们迅速成长了起来。

很长的时间里,华为只为自己的系统设备开发芯片,包括光传输、3G、IP数据通信等。从第一块核心芯片开发成功,到后续一系列芯片相继成功推出,使得传送网“同步数字传输SDH”产品在成本和竞争力方面持续领先。

3.“青年”时期(成立海思,涉足芯片设计行业)

2004年,由于已经建立了优秀的芯片设计平台,受到巨大的消费电子芯片市场的吸引,华为成立海思。对通信系统芯片的研发仍在母公司中,后来归属到2012实验室。

华为的“中国芯”之路

华为&海思

海思的竞争对手被定义为:高通、联发科、博通、Marvell、TI、安霸、SONY、三星、ST、NXP-freescale等国际芯片巨头。(欲与天公试比高!)

一款芯片从启动到做成,至少要三年时间。2006年,联发科的GSM Turnkey solution方案推出,提供硬件和软件的一揽子解决方案,直接推动了GSM功能机产业的崛起。受此刺激,海思也想在这个市场有所作为,于是2006年启动了GSM交钥匙解决方案的开发。2009年海思如期出了一个GSM低端智能手机的TURNKEY(交钥匙)解决方案,用Windows mobile操作系统。这个方案里的基带处理器(BP)技术是自研的,技术源自华为的GSM基站。应用处理器(AP)芯片名叫K3V1,工艺上采用的是110nm,当时竞争对手已经采用65nm甚至45至55nm。由于性能不佳,这款芯片(解决方案)没能被市场接受。华为也因此改变了策略,决定将自研芯片用于自己的手机上。

2012年,华为发布了K3V2,使用了ARM架构,支持安卓操作系统。智能手机(包括苹果)的革命是美国的操作系统、英国的芯片架构和中国的整机设计和先进制造三方共同努力的结果。海思的副总裁艾伟认为,K3V2相比同时期高通的旗舰处理器仍有明显差距。工艺是40nm,发热量大,选用一家美国小企业的GPU(图像处理单元),价格便宜,但(游戏的)兼容性不强。同时期的高通APQ8064和三星Exynos4412都已经用上了28、32nm的工艺。为了弥补自家芯片的不足,软件研发人员夜以继日地从软件侧来弥补芯片上的众多漏洞和BUG 。当时K3V2的内外口碑都很差,华为终端的人也很痛苦,卓毅用了个形象说法,原来用高通芯片,华为终端公司只要两个人就能搞定,用联发科芯片需要三个人,而用海思芯片八个人都搞不定。当时华为手机不好卖,公司年终就每人发一台,然后从奖金包里扣除,相当于内部消化,支持发展。

华为的“中国芯”之路

鲲鹏920

4.“成年”时期(多领域位居世界领先地位)

2012年,华为和中兴就遭到美国的质疑,那些合规和战略安全的话题刺激任正非要摆脱对外界的依赖。应该是从这一年开始,华为加大了对芯片研发的投资力度。考虑到战略性问题和供应链安全的问题,华为做了梳理和调研:如果这个东西只有美国人能做,危险等级最高;如果美国人能做,欧洲人也能做,危险等级会低很多。而上述光通信芯片主要是北美公司在做,所以华为赔钱也得跟进。

海思一直在进步,2014年,研发出麒麟910,首次采用28nm制程,首次集成了应用处理器(AP)和基带处理器(BP)。无论是工艺、性能、低功耗技术还是模拟,全部都处于芯片领域的最前沿,由此麒麟芯片成为了华为高端手机的卖点之一,开始了二者联袂发展的光辉岁月。从28nm到16nm,到10nm,到最新的7nm,从最近几代的技术来看,海思已经是台积电每个先进工艺的首批客户。

发展至今,海思的核心芯片包括:麒麟手机芯片(SoC芯片)、巴龙、天罡基站芯片(5G通信芯片)、鲲鹏服务器芯片、昇腾AI芯片。这些领域都位居世界领先地位,有兴趣的读者可以自行搜寻证据。

华为的“中国芯”之路

昇腾910

华为的“中国芯”之路

麒麟990


综合上述过程,华为造芯的目的主要为:

(1)降低成本;

(2)摆脱对外部厂商的依赖,保证产品独立性;

(3)提高产品异质性,避免价格战;

(4)保障战略安全性,尤其近期美国对华为进行制裁,芯片的作用就凸显出来;

(5)战略先行性,自主研发能力的提高给了华为探索未知领域更多的可能性。


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