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“備胎”海思的蟄伏與挑戰

 

“我們已經為此做好了準備”...

華為接連遭受打擊,海思由此走到前臺。作為備胎計劃的核心,海思半導體開始為華為這架飛機提供主要動力。5月16日,美國商務部把華為列入“實體名單”,這意味著沒有美國政府的許可,美國企業不得供貨給華為。華為再一次站在風口浪尖上,風口之下,是挑戰也是機遇。

5月17日凌晨,華為旗下的芯片公司海思半導體總裁何庭波發布了一封致員工的內部信:“公司在多年前就預計有一天,美國的全部先進芯片和技術將不可獲得,因此早期就在研究開發、業務連續性等方面進行了大量投入和充分準備,能夠保障在極端情況下,公司經營不受大的影響。”
一夜之間, 之前為公司的生存打造的“備胎”,全部“轉正”,海思半導體從幕后走向前臺。
海思半導體的前世今生

海思成立于2004年,其前身是華為1991年成立的ASIC(超大規模集成電路)設計中心,已有不少人知道華為高端機型的麒麟芯片,但是鮮有人知道海思半導體,其實華為的芯片史從1991年已經開始了。
當時,華為創始人任正非從港資企業億利達挖來了徐文偉(現華為董事、戰略研究院院長)。那時候華為還處于一窮二白的狀態,徐文偉擅長電路設計和匯編語言,來到華為后,建立了器件室,牽頭做了第一顆ASIC,但是這款數據卡芯片只需支持純3G,只用做基帶。相比手機芯片而言,不用做GSM基帶,不用做應用處理器(AP,CPU+GPU),對功耗也不敏感。但這就是海思的開始也是華為的開始。

當時和華為同時起步的,還有現在的業界巨頭——臺積電。半導體誕生之初,Intel、IBM等少數美國公司包攬了芯片的設計和生產,小型企業根本無法插足。臺積電的出現打破這一切,1987年張忠謀創立臺積電,開創性創造了了Foundry(芯片代工廠)的生產模式,1991年任正非成立ASIC的時候也正是臺積電的事業上升期。

后來隨著發展進入快車道,華為成立了“中央研究部”,其下成立了基礎業務部。這個部門存在的唯一目的就是為通信系統做芯片,用任正非的話,叫“為主航道保駕護航”。

2004年,成立了全資子公司海思半導體,獨立核算,獨立銷售。HiSilicon是Huawei Silicon的縮寫,循著“silicon”的發音而定下了“海思”這個名字。正式成立后的海思團隊主要專注三部分業務:系統設備業務,手機終端業務,對外銷售業務。由于常年與通訊巨頭合作,海思的3G芯片在全球范圍內獲得了巨大的成功,在通訊領域的積累,也為后來海思soc的成功奠定了不可或缺的基礎。

2009年,海思麒麟推出了首款移動處理器K3V1,這個處理器的特點是極高性價比,主要面對中低端市場。

2012年,海思發布了首款四核處理器K3V2,采用40nm制程制造,1.5GHz主頻四核Cortex-A9架構,集成GC4000的GPU,同時成為當時業界體積最小的一款高性能四核處理器, 被認為是華為處理器史上的里程碑。

自此之后,華為手機開始建立自己的品牌,為此不惜砍掉了歐洲運營商數百上千萬臺的定制手機。2013年6月發布華為P6旗艦手機,搭載的就是海思的AP應用處理器K3V2E(K3V2芯片的改進版)。P6的定位是中端手機,卻采用了大量最前沿的工藝,在厚度上達到了6.18毫米,為此華為花費了大量人力物力在這款手機上,這個時期,是華為的手機拉著海思的芯片在重重阻礙中飛奔。

P6的安全著陸給了海思很大的信心,K3V2繼續升級,不久之后,麒麟910橫空出世。麒麟910,升級了前代各項指標,解決了功耗和兼容性等等很多問題。從其具體產品華為P7和Mate2來看,獲得了很多系消費者的認可和喜愛。麒麟芯片終于站穩了腳跟,等待起飛!

芯片助力手機,由Kirin925與MATE 7開始,2014年發布的MATE 7,代表華為第一次突進了高端機市場。MATE7用了Kirin925芯片,這一年,華為Mate7大賣,從各項參數上來說,麒麟920相較于前代可謂是大升級,首次采用真八核即四大四小核心架構,在不犧牲性能的前提下又有十分搶眼的續航表現。
圖片來源網絡


2017年9月2日,華為發布全球麒麟970,是全球首款內置獨立NPU(神經網絡單元)的智能手機AI計算平臺,采用臺積電的10納米工藝。搭載這款芯片的華為Mate 10系列全球出貨量累計達1000萬臺,創華為Mate系列出貨量同期新高。

2018年,華為發布麒麟980芯片,采用7納米工藝。這一大進步說明麒麟芯片已經進入了世界先進行列,也使華為有了與蘋果A系列芯片和高通驍龍8系列芯片叫板的基礎。2018年, 華為賣出了2億臺手機,銷量排名全球第三。

目前能自主完成手機芯片設計的手機企業,只有華為、三星、蘋果三家,若是算上通訊基帶,能完整設計整個手機SOC的企業只有三星和華為。

據報道,麒麟980芯片歷經了36個月研發、投入1000多名高級半導體工藝專家,開發成本至少20億人民幣。在這件事情上,華為創造了兩個高度:一個是從創立初期開始就堅持不懈地貫徹著部分銷售收入用于科研開發;另一個就是占比之高,任正非堅持將每年銷售收入的10%用于科研開發,這在國內企業已屬非常少見。

至此,可以說海思崛起了,從剛開始華為帶跑真正成長為了一個成熟的芯片企業,但是在華為手機中依舊可以看見高通的處理器,任正非表示:在和平時期,我們從來都是“1+1”政策,一半買美國公司的芯片,一半用自己的芯片。盡管自己芯片的成本低得多的多,我還是高價買美國的芯片,因為我們不能孤立于世界,應該融入世界。我們和美國公司之間的友好是幾十年形成的,不是一張紙就可以摧毀的。
兩塊短板

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美國商務部把華為列入“實體名單”之后,支持華為的人都為它捏一把汗,在美國政府宣布禁令的次日,海思總裁何庭波發內部信表示海思不受影響,作為一家發展了多年,在手機芯片方面能夠和蘋果、高通比肩的企業,華為確實無懼。這架主要零件沒有受損的飛機正處于風口,如果吹不壞,華為必將起飛。

“我們是邊緣的翅膀有可能有洞,但核心部分我們完全是以自己為中心,而且是真領先世界。越高端,“備胎”越充分。”任正非這樣描述華為的現狀。

但是華為這架飛機要想起飛,還需要解決兩個關鍵性問題,為飛機裝好翅膀:其一是芯片架構,其二是晶圓代工。

英國芯片設計公司ARM表示,其設計包含了源自美國的技術,必須暫停與華為的業務。ARM公司是一家來自英國的半導體IP(知識產權)提供商——它不生產芯片,只設計芯片。ARM的所謂“斷供”,實際上是“停止授權”。ARM的知識產權覆蓋了高通驍龍、蘋果A系列處理器,以及全球4G,甚至是未來5G基站的技術底層。ARM架構在智能手機和調制解調器方面占比均超過了99%,一個簡單的比喻:獲得ARM架構就相當于買到一張毛坯房的建筑設計圖,而華為要做的,就是基于這個圖紙,刷墻、裝修、布電路……最后造出一個可直接出售的精裝房。

ARM斷供對華為來說意味著什么?

籠統來說,ARM的授權分為三個層級:使用層級授權、內核層級授權架構、指令集層級授權,這三個層級的權限是依次上升的。如果用一個比較粗略但是好理解例子來說明這三個層級的權限,大體上我們可以這樣理解:假設我寫了一篇文章,我只授權了你轉發,不能更改,不能添油加醋,便是使用層級授權;我授權你可以在文章中引用我的文章,便是內核級授權;我授權你可以拿去修改、重組我的文章,形成一篇新的論文,便是架構層級授權。

如果藍圖都不能用了,那么基于藍圖所生產的產品自然也就面臨“停產”。但好在事情還遠沒有發展到這么嚴重的地步。2013年,華為已經獲得了目前最新版本Arm指令集架構ARMv8的永久授權,換言之,基于舊藍圖的研發和成型產品,都不受到此次斷供的影響。

而目前,“新藍圖”的發布并沒有具體時間表,業界預期新的ARM指令集架構發布時間會在2020或2021年,也即1-2年之后。這給華為留下了一定的緩沖時間。

另一方面ARM基礎架構的更新頻率并不算高,但目前的最新版本ARMv8發布于2011年,距離目前已經8年之久。這種更新頻率一定程度上保證了ARM整體生態的秩序,維護了軟硬件生態的良好兼容,但也意味著,每一次新版本的發布,都有可能會出現性能上較大幅度的提升。

ARMv9的正式發布時間預計將在2020到2021年,而ARM和被授權對象簽訂合同的用時一貫需要相當繁雜的工作保證,類似架構層級的最高層級授權模式,簽約談判耗時可能長至長至兩到三年。

隨著時間的推移,華為對形勢的控制力會逐漸下降。ARM的“斷供”影響會越來越大。即使重新恢復簽約合作,對華為處理器的技術升級和研發節奏,都會是一個不小的拖延。長期層面上降低華為未來的處理器產品以及智能手機的市場競爭力,甚至是華為在5G芯片領域的領先優勢,都有可能會受到重大的影響。

備胎計劃的另一塊短板在于晶圓代工業務。

晶圓代工簡單來說就是指半導體芯片的生產環節,海思、高通和英偉達這些芯片設計公司只做設計部分,產品生產成型需要像臺積電這樣的公司來做代工。與一般行業的代工不同,芯片行業的代工背后技術含量非常高,評價的標準主要是制程工藝的高低。

臺積電作為世界最大的晶圓代工廠,市場份額占比高達55.9%,也是海思半導體最主要的合作伙伴,幾乎包攬了華為5nm、7nm、14nm制程的晶圓代工,目前臺積電表示不會停止對華為的供貨計劃。也就是說,臺積電給華為代工的麒麟980以及下半年面世的改進型麒麟985處理器都不會受到影響。

然而臺積電目前不會斷供,不代表永遠不會,對此,臺積電方面的說法是: “內部已經建立一套完整系統,經初步評估后,應可符合出口管制規范,決定不改變對華為的出貨計劃,將繼續出貨華為;不過,后續仍將持續觀察與評估”。

對于華為來說,臺積電是華為海思芯片的代工企業,一旦斷供,將危及華為的“備胎”計劃,原因在于華為并沒有除了臺積電以外更合適的選擇。在芯片代加工行業里,唯一有實力與臺積電并駕齊驅的企業是三星,而不可忽視的是,華為和三星是商業上的對手,韓國亦為美國的盟友。在這種情況下,三星并不是那么可靠。

從另一方面來講, 臺積電與華為的合作由來已久,最早可以溯源到2000年。 這時的臺積電為了謀求進一步發展,決定在全世界范圍內尋覓合作伙伴,由此而與華為結緣,盡管當時的華為名氣不大且產品主要集中在安防、通信領域,張忠謀看中的是它日后的潛力。

在華為進軍手機領域并自研芯片之后,其和臺積電的合作愈發緊密。華為每一款高級芯片都會和臺積電提前三年研發。2015年,華為和臺積電合作研發7nm工藝麒麟980,研發總金額超10億美元。從這一層面來講,臺積電也不想失去華為這樣一個重量級合作伙伴。

除此之外,華為已在短期內加大了庫存,預計采購庫存夠6-12個月使用。

任正非接受采訪時稱,即使高通和其他美國供應商不向華為出售芯片,華為也“沒問題”,因為“我們已經為此做好了準備”。
—?【 THE END 】—
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