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十年磨一劍的華為海思能否沖破封鎖

2019-10-10
關(guān)鍵詞: 華為 海思 處理器 高通

暗潮洶涌

9月25日,,Arm中國在深圳舉辦的媒體溝通會上表示:華為海思是Arm長期的合作伙伴,,經(jīng)過實體名單之后,,已經(jīng)理清,,不論是之前的V8架構(gòu)還是以后的V9架構(gòu),,都是基于英國的技術(shù),,Arm與華為和海思的合作,,不會受到目前形勢的影響,。

除了Arm公開宣布對華為的支持,美國時間24日,,高通公司首席執(zhí)行官史蒂夫·莫倫科夫表示,,高通非常看好中國在5G領(lǐng)域的領(lǐng)先勢頭,,希望繼續(xù)加強(qiáng)與中國伙伴在移動通信領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作,,共同推動全球5G部署和技術(shù)創(chuàng)新。

今年5月,,華為被美國列入“實體名單”,,禁止華為在未經(jīng)美國政府批準(zhǔn)的情況下從美國企業(yè)獲得元器件和相關(guān)技術(shù),谷歌,、高通,、Arm等企業(yè)相繼宣布中止與華為的部分業(yè)務(wù)往來。但近日Arm,、高通兩大世界級芯片商又相繼發(fā)聲對華為表示支持,,無疑讓華為面臨的處境變得緩和不少。

5月17日,針對美國的壓制,,華為海思總裁何庭波的一封“華為總裁凌晨致員工信”讓國人激情澎湃,。原來華為在多年前就做出了極限生存的假設(shè):有一天所有美國的先進(jìn)芯片和技術(shù)將不可獲得。為了應(yīng)對這個假設(shè),,華為一直在潛心打造“備胎”,。這讓大眾明白和了解到華為的高瞻遠(yuǎn)矚,居安思危,,蟄伏十多年的海思也進(jìn)入大眾視野,。

崛起歷程

任正非曾在2012實驗室指出:“我們在價值平衡上,即使做成功了,,(芯片)暫時沒有用,,也還是要繼續(xù)做下去。一旦公司出現(xiàn)戰(zhàn)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(zhàn)略旗幟,,不能動掉的,。”因此,,上世紀(jì)90年代,,在華為還在通信設(shè)備行業(yè)為生存而努力之時,任正非就已經(jīng)意識到芯片的重要性,。在1991年,,華為就成立了自己的ASIC設(shè)計中心,專門負(fù)責(zé)設(shè)計「專用集成電路」(Application-specificintegratedcircuit,,ASIC),。

到了2004年,有了一定底氣的華為,,在ASIC設(shè)計中心的基礎(chǔ)上,,成立了深圳市海思半導(dǎo)體有限公司,也就是——華為海思,。海思的英文名是HI-SILICON(HUAWEI-SILICON的縮寫),。因為硅是制造半導(dǎo)體芯片的關(guān)鍵材料,所以硅這個詞也就成了半導(dǎo)體的代名詞。在當(dāng)時的海思主要是為華為的通信設(shè)備研發(fā)芯片,,2005年華為就研發(fā)出自己的通信基片,,在這個過程中華為也積累了技術(shù)研發(fā)實力和在通信領(lǐng)域芯片的基礎(chǔ)。

到2009年,,海思推出第一款手機(jī)應(yīng)用處理器——K3V1,。這款處理器原本打算賣給山寨機(jī)市場與聯(lián)發(fā)科等芯片廠商競爭,華為自身的手機(jī)并沒有使用,,但因為產(chǎn)品不夠成熟,,其研發(fā)成功之時已經(jīng)與當(dāng)時主流芯片形成了足足一代多的性能落差,所以并沒有獲得成功,。

在2012年,,華為手機(jī)芯片首次實現(xiàn)商用,華為K3V2芯片開始使用在自家手機(jī)上,。但同樣,,這款芯片的性能也并不突出,推出后也并沒有產(chǎn)生良好的市場反饋,?!捌叫亩摚琄3V2雖然是麒麟芯片當(dāng)時較為成熟的一款產(chǎn)品,,但相比同時期高通的旗艦處理器仍有明顯差距,。”華為高級副總裁艾偉曾這樣表示,。

2013年底,,華為海思推出麒麟910,這是華為海思第一款手機(jī)SoC芯片,,但是因為性能和兼容性等方面的原因,,并沒有得到市場的認(rèn)可。

所以時間直到2014年9月,,應(yīng)用了麒麟925芯片的MATE7在市場上大獲成功,,此時華為麒麟芯片才真正成熟。華為海思生產(chǎn)的手機(jī)芯片從這時開始才真正大放光彩,。新版的麒麟芯片在華為榮耀多款手機(jī)以及P7等手機(jī)中開始放量使用,。從2004年到2014年,華為海思花了整整十年的時間才開始躋身手機(jī)芯片領(lǐng)域主流,。

此時,,華為海思手機(jī)芯片終于趕上了華為手機(jī)的發(fā)展步伐。中國手機(jī)聯(lián)盟秘書長,、芯片媒體集微網(wǎng)的創(chuàng)始人王艷輝曾提出這樣的觀點:前三年(從海思手機(jī)芯片首次實現(xiàn)商用到麒麟925芯片的成功)是華為手機(jī)拖著麒麟芯片走,,后面則反了過來,。的確如此,麒麟芯片自麒麟925之后便開始了迅速發(fā)展,,后來海思接連推出了為大家所熟知的麒麟930,、麒麟960、麒麟970等,,產(chǎn)品性能越來越令人稱贊,,到目前已經(jīng)推出了麒麟9905G芯片。華為最近宣稱這款麒麟9905G芯片性能已經(jīng)超過蘋果的A13芯片,。

艱難困苦

從華為海思在手機(jī)芯片領(lǐng)域的發(fā)展歷程來看,,經(jīng)歷了十余年的努力研發(fā)和投入,華為海思才在手機(jī)芯片領(lǐng)域獲得市場承認(rèn),,再到如今能夠與蘋果,、高通、三星等在手機(jī)芯片領(lǐng)域深耕多年的廠商相爭,,這背后所需的付出可想而知,。

發(fā)展自己的手機(jī)芯片技術(shù)需要投入大量資金,而作為需要掙錢的企業(yè),,直接采用國外的技術(shù)必定相對投入少很多,,所以許多手機(jī)公司會放棄自主研發(fā)這條道路。而華為卻能夠一直堅持走這條必定艱難的道路如此長的時間,,正是因為華為意識到獨立自主掌握核心技術(shù)的重要性,。

眾所周知,半導(dǎo)體屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),,需要大量資金的投入,。華為海思的手機(jī)芯片能夠發(fā)展起來,,很大程度上得益于它背靠華為,。一方面是因為海思長時間以來得到了華為持續(xù)性不吝嗇的大量研發(fā)投入,而另外一個重要原因是海思研發(fā)的手機(jī)芯片能夠在自家華為手機(jī)上使用,,不需要其他市場的反饋,,自家芯片和移動端的捆綁策略讓兩方都能夠有更大的壓力和責(zé)任,同時也能相輔相成,、不斷迭代技術(shù),。

手機(jī)芯片的研發(fā)不僅需要投入大量資金,同時也具有很大的風(fēng)險,,困難重重,。盡管小米在芯片領(lǐng)域的投入已經(jīng)超幾十億,但繼小米發(fā)布澎湃處理器S1后,,時隔近兩年的時間澎湃S2依舊沒有發(fā)布的消息,,同時用戶對于已發(fā)布處理器的反饋也并不理想,,澎湃處理器在研發(fā)方面依舊有很多的不足和缺陷。同樣,,芯片巨頭英特爾今年4月份宣布退出手機(jī)5G基帶芯片業(yè)務(wù),,英特爾公司首席執(zhí)行官司睿博(BobSwan)表示:“我們對于5G和網(wǎng)絡(luò)‘云化’的機(jī)遇感到興奮,但對于智能手機(jī)調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)而言,,顯然已經(jīng)沒有明確的盈利和獲取回報的路徑,。”即便是投入巨額資金,,每一步發(fā)展策略和方向的選擇也會對后續(xù)產(chǎn)生極大影響,,很可能血本無歸。由此可見,,華為在芯片研發(fā)這條道路上堅持到現(xiàn)在屬實不易,。

亮眼成績

華為海思為大眾熟知,源于華為手機(jī)的緣故,,但事實上華為海思對于芯片的研發(fā)并不限于手機(jī),。在安防領(lǐng)域,海思芯片打敗了德州儀器,、博通等,,占據(jù)超七成的市場份額;在機(jī)頂盒市場,,海思打敗意法半導(dǎo)體和高通等,,僅次于博通;同樣,,電視芯片領(lǐng)域華為海思所占中國電視芯片市場的份額超過五成,。

而在手機(jī)芯片領(lǐng)域,中國信息通信研究院副總工程師史德年在行業(yè)峰會上曾表示,,智能手機(jī)核心芯片的國產(chǎn)化率從2014年的11.9%增長到了2018年的23.6%,,增長了一倍。同時根據(jù)國金證券研究創(chuàng)新中心的數(shù)據(jù)顯示,,由下圖中2018年各主要廠商市場份額可以看出,,23.6%的國產(chǎn)化率是由華為海思和紫光展銳兩家廠商貢獻(xiàn),最主要還是華為海思,。在2018年第四季度,,由于華為推出了麒麟980芯片,同時華為持續(xù)拉高其海思手機(jī)芯片的自用比重,,使得海思在第四季度的市場份額出現(xiàn)明顯增長達(dá)到了23%的份額,。

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正是由于華為海思在多個芯片領(lǐng)域取得的突破,根據(jù)ICInsights發(fā)布的報告顯示,,在2019年第一季度全球前25強(qiáng)半導(dǎo)體公司中華為海思表現(xiàn)突出,,營收達(dá)17.55億美元,,同比增長41%,排名自去年同期的第25位到今年的14位,,同時在全球前15大半導(dǎo)體廠商中業(yè)績增幅最大,。

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根據(jù)臺灣研究機(jī)構(gòu)DIGITIMESResearch發(fā)布的2018年全球前十大無晶圓廠IC設(shè)計公司排行榜單顯示,華為海思位居第五名,,前三名廠商分別為新博通,、高通、英偉達(dá),,第四名為聯(lián)發(fā)科,,其中海思在2018年相較2017年的營收增速達(dá)到34.2%,同樣位居第一,。

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由此可見,,華為海思近幾年保持較快速發(fā)展,營收規(guī)模不斷增加,,市場份額也有逐步擴(kuò)大趨勢,,保持著良好的發(fā)展勢頭。不過,,亮眼的成績并不意味著華為海思的手機(jī)芯片生產(chǎn)不受國外勢力的影響和阻礙,。

前路漫漫

芯片的生產(chǎn)由于技術(shù)的復(fù)雜性,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度專業(yè)化,,目前市場產(chǎn)業(yè)鏈主要分為芯片設(shè)計,、芯片制造和芯片封裝、測試,,然后再到下游應(yīng)用,。芯片生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈如下圖所示。

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由于產(chǎn)業(yè)鏈的特點,,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式主要分為兩種,,即IDM(IntegratedDeviceManufacture,集成器件制造)模式和垂直分工模式(主要包括Fabless(無晶圓制造的設(shè)計公司)+Foundry(晶圓代工廠)+OSAT(封裝測試企業(yè))),。

IDM模式即企業(yè)布局整條芯片產(chǎn)業(yè)鏈,,從最初的芯片設(shè)計,到芯片制造,,再到芯片封裝測試,最終給市場提供完整的元器件,,企業(yè)全部包攬,,獨自完成。這種模式在芯片行業(yè)發(fā)展之初廣為流行,,但隨著產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展,,追逐摩爾定律所需要的資金隨著工藝節(jié)點的提升會呈倍數(shù)甚至指數(shù)級增長,,越來越多的芯片廠商發(fā)現(xiàn)缺乏足夠的生產(chǎn)規(guī)模將入不敷出,于是這種模式隨著市場的擴(kuò)大發(fā)展逐漸消退,。目前全球僅剩一家純IDM廠商即Intel,。

而張忠謀創(chuàng)建的世界上第一家純做芯片制造的工廠(foundry)——臺積電(TSMC)的發(fā)展則對芯片行業(yè)的商業(yè)模式產(chǎn)生了顛覆性影響,使芯片行業(yè)產(chǎn)生了純設(shè)計公司(fabless)+純芯片代工廠(foundry)的商業(yè)模式,。這種模式成功解放了一大批中小型芯片公司,,讓它們能夠省下大量的工藝研發(fā)投入,從而專注于芯片設(shè)計,,很大程度上提高了芯片的研發(fā)效率,,從而促進(jìn)了芯片產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

毫無疑問,,華為海思是垂直分工模式中的一家從事芯片設(shè)計的半導(dǎo)體公司,。華為海思的芯片固然已經(jīng)實力不錯,但要實現(xiàn)技術(shù)的完全獨立自主不受國外勢力的遏制并非易事,,以下內(nèi)容將從芯片產(chǎn)業(yè)鏈角度分析華為海思目前可能受國外政策或企業(yè)決策影響的環(huán)節(jié),。

芯片設(shè)計

華為海思專注于芯片設(shè)計領(lǐng)域且取得了卓越成果,但華為海思的芯片設(shè)計也并非能完全獨立自主,。

像全世界很多企業(yè)如蘋果,、高通等一樣,華為也購買了ARM的授權(quán),。ARM的商業(yè)模式就是出售IP(IntellectualProperty,,知識產(chǎn)權(quán))授權(quán),收取一次性技術(shù)授權(quán)費用和版稅提成,。華為的芯片設(shè)計均需要向ARM公司獲取授權(quán),。盡管華為已經(jīng)獲得最新ArmV8架構(gòu)/指令集層級的永久授權(quán),擁有在ArmV8架構(gòu)上獨立開發(fā)32/64位處理器的基礎(chǔ)條件,,但若ARM終止架構(gòu)升級后對華為的授權(quán),,可能會導(dǎo)致華為在技術(shù)方面相對落后于其他企業(yè)。同時,,對于現(xiàn)在的市場格局來說,,許多軟件都是基于ARM指令集的,已經(jīng)形成生態(tài),,華為若脫離生態(tài)生產(chǎn)芯片也是很難融入市場的,。

而對于設(shè)計芯片使用的EDA軟件工具,目前行業(yè)已被國外公司高度壟斷,,據(jù)公開資料顯示,,前3家EDA公司(Synopsys、Cadence及Mentor)壟斷了中國本土芯片設(shè)計95%以上的市場,。即便目前國內(nèi)的EDA廠商同樣發(fā)展迅速,,但這些廠商中目前依然存在缺乏全面支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力,、產(chǎn)品不全、與先進(jìn)工藝結(jié)合存在不足等問題,。因此從短期內(nèi)來看,,華為海思的芯片設(shè)計使用工具依舊需要依賴于國外公司。

芯片制造

華為海思專注于芯片設(shè)計,,芯片的制造以及封裝測試要依靠這些領(lǐng)域的高度專業(yè)化企業(yè)來完成,。

臺積電是現(xiàn)今芯片代工領(lǐng)域最大的企業(yè),根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)顯示,,臺積電所占市場份額達(dá)到54.39%,,第二名的三星僅占14.4%,而國內(nèi)發(fā)展最好的企業(yè)中芯國際排名第五,,其市場份額僅占據(jù)5.34%,。臺積電目前的地位對于華為來說具有不可替代性。國內(nèi)企業(yè)中芯國際目前的技術(shù)和臺積電尚有很大差距,,例如臺積電已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)7納米芯片的量產(chǎn),,而中芯國際只能完成14納米級,12納米工藝才剛進(jìn)入客戶導(dǎo)入階段,,即如果華為選擇讓中芯國際代工高端芯片,,相當(dāng)于時間退后了幾年。

即便臺積電已經(jīng)兩次回應(yīng)會繼續(xù)供貨于華為,,不過依然存在風(fēng)險,。美國政府的規(guī)定是無論制造地是否在美國,所有銷售給華為的產(chǎn)品當(dāng)中,,涵蓋硬件,、軟件等的美國技術(shù)含量不能超過25%。但是由于進(jìn)行生產(chǎn)的機(jī)臺設(shè)備單價高且以美商居多,,如果把這些都算進(jìn)去可能會超過25%,。同時,雖然臺積電是臺灣本土企業(yè),,但荷資和美資控股達(dá)八成以上,,臺積電可能會受美國施壓的影響。

在芯片的生產(chǎn)原料方面,,例如對于二氧化硅的提純,,用于做太陽能發(fā)電的低純度硅我們可以做到出口,但對于能達(dá)到電子級別的極高純度材料則幾乎完全依賴進(jìn)口,。在芯片生產(chǎn)設(shè)備方面,,例如芯片生產(chǎn)中一個很重要的設(shè)備就是光刻機(jī),然而在全球范圍內(nèi)生產(chǎn)光刻機(jī)的企業(yè)極少,,而荷蘭的ASML公司在行業(yè)中占據(jù)絕對的霸主地位,,這對于想要獨立自主實現(xiàn)芯片生產(chǎn)的中國企業(yè)來說同樣是一個難以逾越的瓶頸。

芯片封裝,、測試

而相比于設(shè)計和制造,,封裝測試是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)門檻最低的環(huán)節(jié)。在封裝測試方面,,由于封測的技術(shù)含量相對較低,,國內(nèi)企業(yè)也是最早以此為切入點進(jìn)入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),國內(nèi)封測企業(yè)近些年獲得了良好發(fā)展,,目前技術(shù)實力和銷售已進(jìn)入世界第一梯隊,。2018年國內(nèi)企業(yè)巨頭長電科技、華天科技,、通富微電在全球行業(yè)中分別排名第三,、第六、第七,。因此,,在這個領(lǐng)域,目前國內(nèi)的企業(yè)發(fā)展程度基本能夠支撐國內(nèi)芯片封測需求,。

展望

至暗時刻也許就是曙光之時,。美國的壓制,或許能讓國產(chǎn)芯片受到更多的重視,,也會給國產(chǎn)芯片更多被市場接納的機(jī)會,,同時促使國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)不再習(xí)慣于依賴國外技術(shù)而奮力發(fā)展自身核心技術(shù)。倘若能夠投入足夠多的資源,,吸引更多的一流人才進(jìn)入這個領(lǐng)域,,伴隨著時間的發(fā)展,國產(chǎn)芯片的發(fā)展?jié)摿o窮,。

中國的芯片產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)獨立自主,,的確依舊有很長的路要走。ASML的成功并非一蹴而就,,而是經(jīng)過西方無數(shù)寡頭和財團(tuán)的鼎力支持和投資才形成如今的行業(yè)地位,。英特爾能夠維持IDM模式的原因也是在于它較為單一的產(chǎn)品線(幾乎只生產(chǎn)CPU)。大部分半導(dǎo)體企業(yè),,基本沒有能力形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,,這就導(dǎo)致大多數(shù)半導(dǎo)體企業(yè)習(xí)慣了分工合作的生產(chǎn)鏈條并對其產(chǎn)生強(qiáng)烈的依賴性。對于中國的芯片產(chǎn)業(yè)同樣如此,,雖然在各分工領(lǐng)域中國的芯片企業(yè)并不算完全空白,,但中國芯片目前仍強(qiáng)烈依賴于全球化的分工合作,在實現(xiàn)獨立自主道路上任重道遠(yuǎn)。

對于華為來說,,投入大量資源自研芯片,,未雨綢繆,預(yù)防被國外技術(shù)卡脖子無疑是一個正確的決定,。目前對于海思,,對于國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè),對于國家,,在發(fā)展國產(chǎn)芯片的道路上我們?nèi)杂泻荛L的路要堅持,,我們不僅需要掌握更多的核心技術(shù),還需要更多的本國芯片企業(yè),,更需要構(gòu)建更完整的芯片生態(tài),。我們需要更多的華為海思,需要更多具有社會責(zé)任意識的企業(yè)來共同構(gòu)建良好的國內(nèi)行業(yè)生態(tài)環(huán)境,。發(fā)展科技沒有捷徑,,我國的科技發(fā)展相較西方國家起步晚,唯有踏踏實實付出和投入,,才能讓我們更加接近建設(shè)世界科技強(qiáng)國的夢想,。


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