”華為Mate 40搭載了強(qiáng)大的麒麟9000芯片,是華為史上最強(qiáng)大的芯片。“余承東在華為Mate 40的發(fā)布會(huì)上介紹到。
根據(jù)余承東的介紹,麒麟9000是世界上首個(gè)采用5nm制程的5G手機(jī)SoC,集成153億個(gè)晶體管,相比于A14多了30%,集成8核CPU、24核GPU和NPU AI處理器,另外還搭載華為自研第三代5G移動(dòng)通信芯片,與同類旗艦芯片相比均有速度方面的提升,表現(xiàn)優(yōu)異。
不過這一款”世界尖端的5G SoC“,在備受打壓之下即將成為華為手機(jī)芯片史上的絕唱。
”絕唱“一詞,給予麒麟9000肯定的同時(shí)略顯悲壯。
悲壯之外,華為從自研手機(jī)芯片發(fā)展至今,還經(jīng)歷了什么樣的變化?
復(fù)盤華為手機(jī)芯片的發(fā)展歷程,可以用”一切皆有可能“概括之。
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從GSM到華為終端公司
在華為手機(jī)芯片發(fā)展史上,有兩個(gè)不可或缺的部分,華為終端公司和海思半導(dǎo)體。
華為最早以交換機(jī)起家,之后注重?zé)o線技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā),成立終端公司則是一次戰(zhàn)略失誤后的決定。
早在1995年,華為就看好無線通信網(wǎng)的未來,鑒于CDMA的高端技術(shù)幾乎被美國(guó)高通所壟斷,華為選擇了另一種無線通信技術(shù)——全球移動(dòng)通信技術(shù)(GSM)產(chǎn)品的自主研發(fā)。
1997年,中國(guó)移動(dòng)采用的GSM設(shè)備在國(guó)內(nèi)移動(dòng)用戶占有率達(dá)到42.5%,在國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信市場(chǎng)取得巨大成功??粗羞@塊市場(chǎng),同年7月,華為用第一代自研GSM系統(tǒng)成功撥通第一通電話后,便立即集中火力投入到GSM商用產(chǎn)品的研發(fā),甚至為避免資源分散,放棄了已經(jīng)取得一點(diǎn)成績(jī)的CDMA的研發(fā)。至于當(dāng)時(shí)從日本傳來的小靈通(PHS)技術(shù),華為認(rèn)為該技術(shù)落后,很早就放棄了。
然而,世事難料,郵電拆分后,中國(guó)電信遲遲拿不到移動(dòng)牌照,選擇了PHS,而中國(guó)聯(lián)通也選擇了CDMA,華為既沒有打入中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通的市場(chǎng),也遲遲未進(jìn)入中國(guó)移動(dòng)的主流GSM市場(chǎng)。不過華為沒有屈服,而是反倒以更強(qiáng)的力量投入到GSM產(chǎn)品的更新?lián)Q代之中,順勢(shì)開始研發(fā)3G,這才有了后來的終端公司。
”當(dāng)年我們沒有想過做終端,是被逼上馬的。華為的3G系統(tǒng)賣不出去,是因?yàn)闆]有配套手機(jī)可以用?!叭握钦劶俺闪⒔K端公司的原因時(shí)說到。
2003年,華為斥資十億做手機(jī),并成立了獨(dú)立的終端公司。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里,華為手機(jī)的發(fā)展并不順利,為了在手機(jī)紅海中殺出一條路來,華為手機(jī)選擇做搭配自己的3G系統(tǒng)做運(yùn)營(yíng)商定制機(jī),但利潤(rùn)率極低,甚至險(xiǎn)些在2008年被賣掉。
但正是這在風(fēng)暴中存活下來的華為手機(jī),日后成為華為手機(jī)芯片成長(zhǎng)路上的”最強(qiáng)輔助“。
2
終端公司與海思手機(jī)芯片,從單干到合體
在華為終端公司成立不久后不滿一年的時(shí)間里,海思半導(dǎo)體也成立,其設(shè)計(jì)的芯片獨(dú)立核算、獨(dú)立銷售,內(nèi)部稱為”小海思“。
海思半導(dǎo)體的前身是1991年成立的華為集成電路設(shè)計(jì)中心,在華為的支持下,海思半導(dǎo)體成長(zhǎng)迅速。根據(jù)ICinsights數(shù)據(jù)顯示,2017年海思的銷售額已達(dá)47.15億美元(約317億元人民幣),躋身全球十大芯片設(shè)計(jì)公司,位居第七。
在做手機(jī)芯片之前,”小海思“做過SIM卡芯片、視頻監(jiān)控芯片、機(jī)頂盒芯片等業(yè)務(wù)。雖然海思半導(dǎo)體和華為終端公司成立時(shí)間間隔不久,但根據(jù)華為老兵戴輝的介紹,海思決定做手機(jī)芯片,是被渴望賺快錢所刺激的,與終端公司并沒有什么關(guān)系。從華為手機(jī)芯片初期的商業(yè)模式來看,確實(shí)如此。
2006年,聯(lián)發(fā)科推出GSM的交鑰匙解決方案,山寨的GSM功能機(jī)產(chǎn)業(yè)迅速崛起,海思看得眼紅,希望能夠復(fù)制聯(lián)發(fā)科的模式,同年著手啟動(dòng)GSM智能手機(jī)交鑰匙解決方案的開發(fā)。
歷經(jīng)三年,終于在2009年,海思推出第一個(gè)GSM低端智能手機(jī)解決方案,采用Windows Mobile操作系統(tǒng)。其中基帶處理器(BP)技術(shù)自研,技術(shù)源自華為GSM基站。應(yīng)用處理器(AP)芯片名為K3V1,采用110nm工藝制程,當(dāng)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的工藝制程已經(jīng)達(dá)到65nm、55nm甚至是45nm。
這里的工藝制程代表的是集成電路的精細(xì)度,一般而言,工藝制程越先進(jìn),器件的特征尺寸越小,集成度越高,功耗就會(huì)降低,器件性能得到提高。110nm相對(duì)于45nm而言,意味著高功耗和低性能,加上Windows Mobile操作系統(tǒng)也已日落西山,有方案沒客戶,華為第一代GSM戰(zhàn)績(jī)慘烈。
即便是借鑒聯(lián)發(fā)科找山寨廠做整機(jī)也沒能大賣,K3V1最終還是淪為”試錯(cuò)“產(chǎn)品。這也讓華為意識(shí)到,聯(lián)發(fā)科的模式無法復(fù)制,要想讓華為的芯片存活,就要依靠自己的手機(jī),移動(dòng)終端和手機(jī)芯片必須結(jié)合起來。
2009年,移動(dòng)終端芯片從海思半導(dǎo)體轉(zhuǎn)移到華為的移動(dòng)終端公司體內(nèi),也就是內(nèi)部所稱的”大海思“,為補(bǔ)償海思半導(dǎo)體的前期投入,移動(dòng)終端公司為其支付3千萬(wàn)美元。
自此,海思移動(dòng)終端芯片的商業(yè)模式徹底改變,并由有”拼命三郎“之稱的王勁負(fù)責(zé)移動(dòng)終端芯片的研發(fā)。
王勁帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出用于處理通信協(xié)議的”巴龍“芯片后,時(shí)隔兩年,即2012年開發(fā)出第二款手機(jī)SoC芯片K3V2,采用Arm架構(gòu),支持安卓操作系統(tǒng)。
這顆芯片有很多突破性的成績(jī),它是第一顆用在華為自家手機(jī)上的芯片,是當(dāng)時(shí)業(yè)界最小的手機(jī)芯片,也是繼英偉達(dá)tegra3之后的第二顆四核A9處理器。
突破性成績(jī)的另一面,是臺(tái)積電40nm工藝制程和比較少見的來自Vivante公司的GC4000 GPU,同時(shí)期的高通APQ8064和三星Exynos4412都已經(jīng)用上了28、32nm的工藝。相比之下,K3V2功耗高發(fā)熱量大,GPU兼容性差。
當(dāng)時(shí)分管海思市場(chǎng)營(yíng)銷的艾偉曾表示,K3V2雖然是當(dāng)時(shí)較為成熟的一款產(chǎn)品,但相比同時(shí)期高通的旗艦處理器仍有明顯差距。K3V2帶給手機(jī)用戶的糟糕體驗(yàn)并沒有獲得市場(chǎng)的認(rèn)可。
華為Ascend D 手機(jī),圖片源自愛搞機(jī)
盡管K3V2飽受詬病,但是華為一直堅(jiān)持在自家的手機(jī)上用這款芯片,不斷從軟件側(cè)和硬件側(cè)改進(jìn),從D系列開始,P系列、Mate系列均是搭載K3V2,直到P6,連余承東都開始動(dòng)搖了,任正非還是堅(jiān)持要用。當(dāng)時(shí)有網(wǎng)友調(diào)侃余承東:”海思恒久遠(yuǎn),一顆(K3V2)永流傳“。
至于為什么要堅(jiān)持用K3V2,這是華為相比于其他手機(jī)廠商的優(yōu)勢(shì),華為手機(jī)為海思芯片提供了試錯(cuò)的機(jī)會(huì),而海思芯片正是在不斷試錯(cuò)中一點(diǎn)一點(diǎn)改進(jìn)。在任正非看來,海思芯片是華為手機(jī)的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略投資,是需要聚焦的主航道,需要花大力氣投入,為此任正非還不惜砍掉了歐洲運(yùn)營(yíng)商上千萬(wàn)的定制手機(jī)。
華為將自研芯片最終賭注押在P6上。P6是一款定價(jià)較低的超薄旗艦手機(jī),厚度6.18毫米,采用大量前沿工藝,依然搭載做了少許改進(jìn)但本質(zhì)上并沒有太多變化的1.5GHz的海思K3V2四核處理器。
無論是從P6的生產(chǎn)上,還是從P6的傳播上,華為幾乎都耗盡全力,拼死一搏,生產(chǎn)時(shí)研發(fā)團(tuán)隊(duì)沒日沒夜地在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)蹲守、推廣時(shí)地毯式地廣告轟炸和媒體投放。
終于,P6成為中端機(jī)型中的爆款。不幸的是,王勁在此次”戰(zhàn)役“中勞累過度,因病逝世,幸運(yùn)的是,王勁及其團(tuán)隊(duì)的努力沒有白費(fèi),華為手機(jī)芯片開始走上坡路。
3
華為手機(jī)加麒麟SoC的高光時(shí)代
王勁之后,胡波接任,華為手機(jī)芯片厚積而薄發(fā)。
正如”麒麟“這一中國(guó)神獸的名字一樣,作為華為的”神獸“,麒麟芯片帶領(lǐng)華為走向新高度。
2014年初,華為海思推出了首款手機(jī)SoC麒麟910,作為全球首款四核SoC芯片,搭載4x A9 1.6GHz CPU,Mali-450 GPU,支持LTE 4G網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了性能與功耗的平衡,華為Mate2、P6 S、P7、H30等手機(jī)均搭載麒麟910,贏得得了良好的口碑。
這也是華為海思麒麟SoC時(shí)代的起點(diǎn)。
事實(shí)上,繼K3V2之后,2012年底,華為內(nèi)部針對(duì)要不要繼續(xù)開發(fā)K3V2 Pro版本討論過一段時(shí)間,但后來覺得其競(jìng)爭(zhēng)力弱,停掉此項(xiàng)目,并于2013年立項(xiàng)了名為”K3V3“的新項(xiàng)目,期望在做一顆規(guī)格領(lǐng)先的獨(dú)立芯片,外掛一顆全球首發(fā)支持的LTE Cat.6的巴龍720芯片,采用應(yīng)用處理器外掛基帶的模式交付終端客戶。
不過,就在項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行時(shí),華為芯片研發(fā)主管William指出這種交付模式的成本競(jìng)爭(zhēng)力不夠,希望能夠在保證規(guī)格競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)降低整體成本。團(tuán)隊(duì)最終決定,采用整合AP和BP的SoC方式,并確定于2013年4月投片。
麒麟910之后,與其并行開發(fā)的麒麟920也于同年推出,大膽采用四大核A15與四小核A7 CPU相結(jié)合的架構(gòu),性能與功耗均衡,取得突破性成績(jī)。當(dāng)時(shí)搭載麒麟920的Mate 7發(fā)布時(shí)十分火爆,華為手機(jī)部門的老員工都搶不到貨。
2014年,華為首款64位手機(jī)SoC麒麟620發(fā)布,搭載該顆芯片的榮耀6X成為華為首款出貨量超過一千萬(wàn)的手機(jī)。至于麒麟600系列首款SoC為何叫麒麟620而不是610,是因?yàn)槿A為此前規(guī)劃了32位的麒麟610,后來轉(zhuǎn)為64位,計(jì)劃終止。
2015年,華為海思相繼推出麒麟930和麒麟950,麒麟930是900系列從32位向64位轉(zhuǎn)化的節(jié)點(diǎn),麒麟950更是取得突破性成績(jī),直接跳過20nm工藝制程,是業(yè)界率先使用臺(tái)積電16nm FinFET(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)工藝的SoC。
盡管隨著摩爾定律的演進(jìn),16nm放在今天已經(jīng)不能算是特別尖端的工藝,但在2015年卻站在全球半導(dǎo)體工藝的最前沿。當(dāng)時(shí)的海思規(guī)模小,在臺(tái)積電的客戶排名上處于50名開外的位置,想要率先導(dǎo)入16nm工藝,不僅面臨著工程化難題,還面臨著合作難題。
麒麟能夠率先用上16nm工藝,得益于華為海思總裁何庭波的前瞻性,她很早就意識(shí)到手機(jī)芯片工藝的技術(shù)極限,在手機(jī)芯片主流市場(chǎng)普遍使用28nm的時(shí)候,就開始思考2年后的麒麟該何去何從。
2012年底,何庭波拜訪FinFET晶體管技術(shù)發(fā)明者胡正明教授,請(qǐng)教FinFET技術(shù)在16nm工藝上的可實(shí)現(xiàn)性,此后決定直接跳過20nm,專注16nm的技術(shù)突破。
2013年1月,何庭波帶領(lǐng)海思骨干成員去臺(tái)灣拜訪時(shí)任臺(tái)積電輪值CEO劉德音,盡管2013年的華為海思手機(jī)芯片產(chǎn)量不大,但臺(tái)積電卻看到了海思芯片在華為手機(jī)未來全球版圖規(guī)劃中的重要性,促使兩者在此次會(huì)面中達(dá)成戰(zhàn)略協(xié)議,海思成為臺(tái)積電16nm首發(fā)合作伙伴。
除了先進(jìn)工藝,麒麟950還有其他跨越性成績(jī):首次實(shí)現(xiàn)自研ISP(圖像信號(hào)處理)、DDR(雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)、Phy(端口物理層)、PMU(電源管理單元)并商用,采用新一代自研芯片,支持全國(guó)漫游……
據(jù)悉,相比于麒麟930,麒麟950在性能提升11%的同時(shí),功耗降低20% ,圖形生成能力提升100% 。
后來,從麒麟960到麒麟990的迭代,麒麟SoC也分別率先使用10nm和7nm+工藝,華為海思一次又一次站上世界半導(dǎo)體工藝的最前沿,躍升為臺(tái)積電的第二大客戶。
今年4月,國(guó)內(nèi)分析機(jī)構(gòu)CINNO Research發(fā)布的月度半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)報(bào)告顯示,華為海思在中國(guó)智能手機(jī)處理器市場(chǎng)的份額達(dá)到43.9%,首次超越高通。在之后IC Insights公布的2020年第一季度全球前十大半導(dǎo)體廠商中,海思首次位居其中,而這些成績(jī)也逐漸被國(guó)際科技巨頭視為有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
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重重打壓,麒麟9000或成絕唱
從古至今,似乎可以將打擊分為兩種,”落后就要挨打“和”槍打出頭鳥“,華為屬于后者。
2018年,美國(guó)政府開始針對(duì)華為采取制裁措施:反對(duì)華為與美國(guó)電話電報(bào)公司 AT&T 簽約,禁止華為手機(jī)進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng);美國(guó)政客多次表示華為手機(jī)留”后門“并竊取用戶數(shù)據(jù),呼吁盟友禁用華為設(shè)備;8 月簽署《國(guó)防授權(quán)法案》,禁止美國(guó)政府和政府承包商使用華為和中興的部分技術(shù)等等。
最終在2019年5月15日,華為公司及其 70 家附屬公司被美國(guó)商務(wù)部工業(yè)與安全局(BIS)列入出口管制”實(shí)體名單“,盡管海思的備胎一夜之間全部轉(zhuǎn)正,但不得不面對(duì)麒麟芯片原先所依賴的全球產(chǎn)業(yè)鏈斷裂、生產(chǎn)陷入困境的事實(shí)。
華為采取了許多補(bǔ)救措施,一邊瘋狂加碼產(chǎn)能,一邊尋找實(shí)體名單之外的公司尋求合作,但是美國(guó)政府的打擊力度越來越大,被列入實(shí)體名單的公司越來越多,華為最擔(dān)心的事情還是發(fā)生了:自2020年9月15日起,臺(tái)積電等代工廠不再為華為代工。
余承東在中國(guó)信息化百人會(huì)2020年峰會(huì)上遺憾地表示,今年可能是麒麟高端芯片發(fā)展的最后一代。與此同時(shí),原本應(yīng)該發(fā)布的麒麟1020處理器”憑空消失“,麒麟9000取而代之,這一行動(dòng)被外界解讀為是華為將原本的麒麟1020處理器改名為麒麟9000,期望在未來靠自己的力量來彌補(bǔ)從1000到9000的差距,不僅有設(shè)計(jì)芯片的能力,還有自己制造手機(jī)芯片,即從只做設(shè)計(jì)和銷售的Fabless模式轉(zhuǎn)變?yōu)檫€包括制造、封裝測(cè)試在內(nèi)的IDM模式。
不過,從全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式的發(fā)展來看,為了擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和提高競(jìng)爭(zhēng)力,從IDM轉(zhuǎn)變?yōu)镕abless的公司較多,礙于全球已有的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈格局和資金風(fēng)險(xiǎn),幾乎沒有Fabless成功演變?yōu)镮DM公司。
轉(zhuǎn)變或者不轉(zhuǎn)變,擺在華為面前的,都是難題。
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雷鋒網(wǎng)小結(jié)
縱觀華為手機(jī)芯片發(fā)展歷程,在不到20年的時(shí)間里,從堅(jiān)持不做手機(jī)到轉(zhuǎn)變觀念成立終端公司,從備受群嘲的K3V2到一騎絕塵的麒麟芯片。
雖然華為手機(jī)芯片之路暫時(shí)將在麒麟9000畫下句點(diǎn),但華為手機(jī)芯片的明天同樣值得期待,就像當(dāng)初華為堅(jiān)持在自己的手機(jī)上用K3V2時(shí),沒有人能夠預(yù)料華為能夠設(shè)計(jì)出業(yè)界領(lǐng)先的麒麟芯片。
華為手機(jī)芯路,一切皆有可能。