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華為造芯之路:不能讓別人斷了我們的糧食

2019-04-09  來源:礪石商業評論  作者:

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  華為芯片業務是任正非“萬事不求人”理念的重要一環,也是“不能讓別人斷了我們糧食”的重要保證。

  中興事件給中國企業敲響了警鐘。改革開放四十多年,我們的經濟高速發展,科技也在很多領域取得了長足進步,航天、高鐵事業一派繁榮,汽車自主品牌越來越強,手機產業不斷興旺發達。

  然而,關鍵時刻卻因為一塊小小的芯片被別人卡住喉嚨,美國一個禁令,像中興這樣的國有控股企業竟然癱瘓了!這時大家紛紛感慨,中國企業應該把核心技術的命門牢牢掌握在自己手里。

  為什么中國制造不出技術一流的芯片?偌大一個中國市場,竟被海外三家芯片公司壟斷了!

  而就在這時,很多人欣喜地發現,幸好,我們還有華為,在芯片領域默默耕耘了14年,如今能做出不錯的芯片。

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  華為芯片業務發展史

  中興事件深度曝光以后,輿論除了表達對中興的惋惜,更多的是在感慨中國芯片產業的落后。

  其實并不是中興不努力,早在2000年3月中興就合資成立了中興集成電路,在亞洲最先開始了3G手機基帶芯片的研發。

  但芯片是一個吃力不討好的行業,芯片的投入和產出在短時間內是不成比例的,未來收益不可準確預期。而且隨著軟件產業更受關注和硬件產業不再“朝陽”,專業人才也在大批流失。此種背景下,華為默默耕耘,能夠做出在高端手機處理器領域與高通、三星等PK的華為麒麟來,真的是非常耀眼的成績。要知道研發麒麟芯片的華為海思至今成立只有14年,而高通都已經成立33年了。

  華為海思芯片已經成為華為掌握競爭主動權的“利器”,因為擁有自己的芯片意味著更低的研發和制造成本、更有底氣的議價能力和更可靠的供貨保障。現在來看,華為的這種做法非常具有遠見卓識,但是在當年可不一定是這樣。

  做芯片是有著極其嚴格的標準與要求的,因為芯片體積小,工藝流程非常麻煩,如果因為失誤總是浪費器件,根本不可能賺錢。而且芯片之間的聯系非常緊密,各個部件只有組合在一起才能發揮作用。多個芯片組合在一起叫做集成電路,其單位值是以納米來計算的。

  所以這也是為什么中國大多數企業不做芯片生產的原因,一是不想投入大量的資金與精力,二是直接引進外國的芯片更方便。華為海思在剛開始做芯片的時候曾引來群嘲。

  那么,華為當年為什么非要孤注一擲地去做芯片呢?這里就要說到一個華為與高通和中興之間的故事。當年華為最早做出了USB數據卡而且在全球大賣,一度占到了全球市場70%的份額。數據卡芯片比手機芯片簡單,只需要基帶芯片。

  開始華為的數據卡全部基于高通的基帶解決方案,所以兩家公司每年都要討價還價,大概因為這個高通不爽了,后來轉而扶持中興。給中興供貨,華為也能接受,但當時高通的策略是優先支持中興,而給華為供貨不及時甚至會斷供。

  這給當時的華為終端公司提了個醒,讓任正非意識到“萬事不求人”才能確保安全,也就有了2012年他對華為實驗室說過的那段話,在中興事件后廣為流傳:

  “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。”

  在這里,我們可以看到任正非作為一個卓越領導人的遠見卓識,很久以前任正非曾對“如何平衡長期投資和短期利益之間的矛盾?”發表過看法,他認為,看不清短期投資和長期利益關系的人,實際上他就不是將軍。將軍就要有戰略意識,對未來的投資不能手軟。我們看問題要長遠。

  早在1991年華為就成立了自己的ASIC(Application-specific integrated circuit)設計中心,負責設計“專用集成電路”。當時的華為創立僅4年,員工只有幾十人,資金非常緊張,一度瀕臨倒閉的邊緣。

  1993年,華為成功研發出了第一顆自己使用EDA設計的芯片,并且在最后關頭獲得了電信局的入網證,從而進入了利潤豐厚的電信市場。隨后開發出來的數字程控交換機C&C08大賣,成為行內的主流機型,奠定了華為業務的根基。

  1995年“中央研究部”正式成立,“為主航道保駕護航”。據說當時任正非經常得意地帶著客人參觀EDA實驗室。研發人員都是非常投入的,某日郵電部一位處長訪問華為,當時公司所在的辦公樓樓下排隊買股票的人擠滿了整條街,而樓上華為做開發的年輕人卻平心靜氣無暇他顧。這位處長感慨說:“如果這樣的企業不能成功,天理難容!”

  1996年華為成立了產品戰略研究規劃辦公室,從戰略規劃、研發到技術商業化形成了嚴密的研發體系。隨后,分別在1996年、2000年、2003年研發成功十萬門級、百萬門級、千萬門級的ASIC。總的來說,華為一直沉穩有力地走在研發自己核心技術的康莊大道上。

  時間一晃就到了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,企業規模也達到數萬人。有了底氣的華為在ASIC設計中心的基礎上,成立了深圳市海思半導體有限公司,也就是現在備受關注的“華為海思”,目前是中國第一大IC芯片設計公司。

  據說,那時任正非找到海思總裁何庭波說,“你的芯片設計團隊能不能發展到兩萬人,我們用兩萬人來強攻。怎么強攻,這個要靠你說了算,我只能給你人、給你錢。”最后任正非拍板給出了每年四億美金(約20億人民幣)的研發費用,讓當時的何庭波都感到很意外。

  任正非說,一定要站起來,適當減少對國外的依賴。于是他們就開啟了麒麟芯片的研究,業界人士對他們的做法十分不理解,每當這時,何庭波都會安慰員工說,做的慢是沒有關系的,只要肯努力,肯付出時間,總有一天會見到成果的。

  這里能看出任正非作為一個卓越企業家的超強領導力,首先是對于戰略的把控,其次是用人的眼光,第三是對于既定目標的堅守,為了完成目標不惜任何代價和投入。

  華為海思是華為全資控股的子公司,產品包括無線網絡、固定網絡、數字媒體等領域的芯片及解決方案,成功應用在全球100多個國家和地區;在數字媒體領域,已推出SoC網絡監控芯片及解決方案、可視電話芯片及解決方案、DVB芯片及解決方案和IPTV芯片及解決方案。

  2007年,由于給華為提供通訊基帶芯片的高通經常斷貨,海思決定成立巴龍項目組,專攻通訊基帶研發。2009年華為推出了第一款面向公開市場的K3處理器,跟展訊、聯發科一起競爭山寨市場,沒有用于華為自己的手機。因為K3產品不夠成熟以及不合適的銷售策略,這款芯片沒有成功。

  2010年,蘋果自研的A4處理器在iPhone4上大獲成功,海思受到刺激,于2012年推出K3V2處理器和巴龍710,下行速率達到了150Mbps,支持五模及國際通用頻段,處理器還用在了自家旗艦機型Mate 1和P6手機中。

  這款產品在外界備受好評,被認為可以媲美高通及MTK。2012年,手機處理器已經開啟多核進程,海思搶在德州儀器和高通之前推出K3V2,出人意料地成了世界上第二顆四核處理器。但是因為選擇了臺積電的40nm工藝制造,整體功耗高,兼容性非常差,應用這款處理器的華為手機賣的不好。但是卻為麒麟910奠定了基礎。

  2013年,華為收購了德州儀器OMAP芯片在法國的業務,并以此為基礎成立了圖像研究中心。也是在這一年,華為全新品牌麒麟誕生,從命名看大有和高通“驍龍”一爭高下之意。

  同樣在這一年,海思首次實現盈利,智能手機芯片出貨量達到千萬級別,營收達到了92.74億人民幣。華為手機和海思芯片進入了發展的快車道。

  2014年,華為有多款麒麟芯片搭載自己的主力機型發布。其中,麒麟910是海思的第一款SoC,也就是片上系統,宣告了海思的處理芯片正式進入SoC時代,也是華為第一款開始被大眾接受的芯片。

  如果說CPU是手機大腦,那SoC就是集成身體各種機能并給它們分配任務的系統。一個移動SoC除了CPU還包括基帶(Baseband)、圖形處理器(GPU)、數字信號處理器(DSP)、圖像信號處理器(ISP)等重要模塊。

  英偉達、英特爾先后退出了移動處理器領域就是因為在基帶問題上遇到了麻煩。高通是突破基帶技術而逐漸成為移動處理器高端的,被戲稱SoC是買基帶送CPU。

  麒麟910還做了一件蘋果和英特爾當時都沒有做到、三星是2015年底才做到的事情,首次集成海思自研的巴龍710基帶。但是,麒麟芯片的高端定位被市場認可是到了2014年9月的事情。

  從K3V2以來部分華為手機特別是旗艦機一直使用自己的海思芯片,這是一項保證海思初期能夠獨立生存的戰略,自家手機采用一定程度上保證了海思芯片的出貨量。更重要的是,華為旗艦的綁定倒逼海思必須迅速進步并且穩定供貨。

  旗艦手機為自己的芯片做行業背書,自研芯片又保證了旗艦手機的競爭力。這種共生關系雖然有一定風險,但麒麟芯片在強大研發投入和研發實力的保證下,最終得到了市場認可。

  2015年MWC,海思又發布了2款搭載在自己主機之上的麒麟芯片,并于5月宣布與高通共同完成LTE Cat.11試驗,最高下行速率可達600Mbps。

  從麒麟950開始,海思的SoC芯片中開始集成自研的ISP模塊,搭載這一芯片的P9系列銷量超1200萬部,決定手機相機畫質的并不是攝像頭的像素,而是圖像處理器和算法,這一芯片使得華為手機可以從硬件底層來優化照片處理。

  到2016年華為已經建立了15所國外研發中心,用以整合全球技術資源,吸納全球頂尖人才。2016年2月23日,華為麒麟950榮獲2016世界移動通信大會GTI創新技術產品大獎,同年10月,海思發布麒麟960,GPU較上一代提升180%,主要搭載于華為mate9。

  2017年1月,麒麟960被Android Authority評選為“2016年度最佳安卓手機處理器”。

  芯片是一個高度垂直分工的產業,從設計、制造到封裝測試,除了英特爾之外世界上很少有集成電路廠家能獨立完成,嚴格來說,海思是一家只負責芯片設計的公司。但是即便如此,華為也成了國內唯一敢對高通說不的手機廠商。

  海思芯片是華為近30年來各種努力累積的結果。我們看到的華為技術優勢的背后,是它的公司理念和公司治理體系共同作用的結果,可以說,芯片業務是任正非“萬事不求人”理念的重要一環,芯片研發成功,華為才能真正無所畏懼,而組織化、制度化的方式讓芯片研發達成了現在的結果。

  任正非認為,盡量使用國外的好東西,包括高端芯片和操作系統,但是要有戰略備份,別人斷了我們糧食的時候,備份系統要能用得上。

  2017年中國IC設計估值達到人民幣2006億元,年增長率為22%,這一年有7000萬臺手機搭載了海思芯片。而海思收入突破了387億人民幣,坐牢了中心芯片設計公司的頭把交椅。

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  華為造了100多種芯片

  因為麒麟芯片的知名度很高,所以大家會誤解為華為只做手機芯片。其實不然,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,通俗地講就是手機芯片、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都做。

  海思芯片除了應用在智能手機上,其處理器還可以用在安防領域,經過十多年的深耕,已經占有了全球安防市場份額的90%。更讓人驚嘆的是,海思已經成功開發出100多款具有自主知識產權的芯片,共申請專利500多項。

  在2018年6月的世界移動大會上,華為輪值董事長徐直軍在演講時還表示將于今年3月份推出支持5G的麒麟芯片,6月份推出支持5G的智能手機。

  華為在芯片領域能夠取得如此成績的一個重要保障是華為在研發經費上的長期高額投入。過去十年,華為投入的研發費用總額超過3940億元,居于世界前列。2014年,華為的研發投入比A股400家企業的總和還多,2017年更是投入研發費用高達897億人民幣,大大超過蘋果和高通。

  多年持續的研發投入之下,海思自研麒麟處理器越來越強大,成為華為手機的核心競爭力之一,麒麟980甚至創造了六個世界第一。

  2018年12月26日,華為榮耀發布了全新一代榮耀路由Pro 2,引起了外界的極大關注。榮耀路由Pro 2的CPU與WiFi芯片全部都是采用華為自研的凌霄芯片。

  今年3月14日在上海AWE期間,華為正式發布了全新的凌霄系列芯片,并宣布凌霄系列WiFi芯片將于今年上市且對外銷售。

  這個系列產品主要定位于“家庭高速智能互聯”,是針對家庭路由器網絡方面設備掉線、游戲延時、直播卡頓等問題的解決方案。凌霄系列芯片有三大類產品線:其中網線類Hi565x系列就是人們常說的路由芯片,電力線類Hi563x為凌霄電力貓芯片,搭配PLC Turbo技術可以有效抑制電器噪聲。

  這些芯片在2018年就已經成熟并商用于華為子母路由Q2 Pro、WS5200增強版等產品。

  在華為系統中,自用產品被稱為大海思,比如麒麟芯片、巴龍系列基帶芯片、天罡系列基站芯片、鯤鵬系列服務器芯片、達芬奇架構的昇騰系列AI芯片等;而做出來是給產業用的產品被稱為小海思,凌霄芯片就是小海思做出來給廠家服務的,對外開放的視頻編解碼芯片、華為Boudica系列NB-IoT芯片等也都是小海思。

  2017年9月,華為的NB-IoT生態伙伴就已經有了60多家,覆蓋智慧水表、智慧電表、智能電網、智慧停車、資產追蹤等眾多領域。在視頻監控領域,自2012年網絡攝像機逐步市場化普及開來,華為海思在此領域持續發力,高頻率推出新的芯片以及解決方案,進一步擠占了之前屬于德州儀器、安霸等國際一線芯片廠商的市場份額。

  目前海思的產品實現了從前端IPC SoC到后端DVR/NVR SoC的全面覆蓋,在中國大陸、中國臺灣,韓國等地區,海思已經成為視頻芯片主流供應商,國內海康威視、大華股份、宇視科技等知名安防企業均是海思的客戶。目前其DVR SoC芯片在國內市場占有率第一,約為70%。

  小海思已經在為IoT、智能單車、停車場等廠商提供服務,另外,海思芯片還在攝像頭中普遍使用,海思的電視機芯片也應用于海信、創維等品牌的產品中。

  據不完全統計,華為現在在安防、手機處理器、arm架構的服務器處理器、網絡交換機、人工智能、車載導航、多媒體、接口IP、無線終端、家庭設備、SSD控制和電源管理等多個領域都有布局。甚至有傳言說華為正在研究用在電腦上的Arm PC處理器。

  看到海思從弱變強、取得這樣振奮人心的成績,你有沒有很受觸動?希望有更多的中國公司能夠像海思一樣,不是總想著走捷徑、急于求成,而是沉得住氣,一步一步踏踏實實把基礎夯實,那樣在不久的將來,中國的科技產業將會是另一番模樣。

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  華為芯片的未來

  華為芯片取得了耀眼的成績,但是很多國人特別喜歡黑自己國家的實力企業,嘲笑華為產品只供自家手機使用是因為沒人買。但是他們在噴的時候也是要把華為的芯片和蘋果、高通等的芯片產品來進行對比的,這就已經默認了華為的地位了。

  其實,華為開始造芯片就是想對外銷售的,但是沒有成功。海思是在2006年啟動智能手機芯片研發的,最初研發項目是中低端手機處理器K3V1,針對的是Windows Mobile系統,全部提供給第三方廠商使用,2009年才研發出來。

  而直到2016年,麒麟960才真正跟上主流,之后發布的970、980真要和高通同代的845、855相比,還是有些差距。隨著華為芯片越做越好,華為手機也跟著銷量大漲。

  而在2006-2016這十年間,外界對麒麟處理器是一片差評,魅族曾經和海思芯片有過接洽,但最后不了了之。其他廠商都有高通更好的處理器,當然不會選擇麒麟處理器。

  麒麟芯片的定位是,“不能讓別人斷了我們的糧食”,雖然華為依然采用上千萬的高通芯片,但為了不受制于人,華為就算幾十年不用海思芯片,也要堅持自主研發。華為高管多次強調,麒麟芯片更多的是作為防御手段,為了構建自己的核心競爭力。

  除了不必擔心被高通掐脖子,自研芯片還能降低手機成本,而且華為還能通過麒麟芯片制定游戲規則,構建品牌優勢,當國內所有手機品牌都在等國外的芯片供應時,華為能做到自給自足,不依附于別人,在關鍵時刻搶奪時間窗口。

  另外,麒麟芯片是華為手機高端品牌形象的有力支撐,天然就OPPO、vivo、小米具有更好的品牌優勢。如果華為向友商出售麒麟芯片,那么華為手機難以做出差異化。同時,華為的這一行為也會加劇惡化和高通等企業的關系,受到更嚴厲的封鎖制裁。

  目前華為手機銷量逆勢大漲,而麒麟芯片都是代工生產,產能不足也是個問題。如果華為把麒麟980賣給其他廠商,該廠商把該芯片用到中低端機型上,而把高通芯片用到高端機型上去,那對麒麟芯片的高端形象是毀滅性的打擊。

  還有人在“華為芯片到底是不是自主知識產權”的問題上糾結,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。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環節的能力。嚴格來說,海思是一家負責芯片設計的公司,制造要交給晶圓代工企業臺積電進行。

  在半導體芯片行業,企業模式主要分三種:IDM、Fabless、Foundry。IDM(Integrated Design and Manufacture)公司是從設計到制造、封裝測試以及投向消費市場的一條龍企業,例如英特爾。Fabless(無工廠類)是指那些只做設計的公司,例如ARM、AMD、高通等,華為海思也是在這個類別里,被稱為“無晶圓半導體設計公司”。還有的公司只做代工,不做設計,稱為Foundry(代工廠),例如臺積電等。

  2017年全球排名前十的Fabless企業榜單里,中國的華為海思和紫光上榜,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)。其實即使只從設計的角度來看,華為海思也不可能完全獨立自主地從零開始,它購買了ARM的設計授權。

  芯片生產不僅技術門檻高,投入也高。頂級光刻機要一億歐元一臺,一年產銷不過十八臺。投資一個工廠要幾十億美元。關鍵是從建廠到量產要五年,收回投資要十幾年,華為雖然賺了不少錢,但是投資這個資金能力還是不夠。

  目前芯片生產行業,只有美國的工廠是完全企業投資,臺灣的臺積電、臺聯電最早都是政府投資,韓國三星本身就是國家級企業,投資芯片廠還馬馬虎虎。海力士是韓國兩大國家級企業SK和現代的聯合投資。歐洲意法半導體是意大利和法國兩個國家投資。

  目前中國最先進的芯片制造企業中芯國際也是國家投資的,未來華為也會在中芯的芯片廠生產一部分芯片。

  全世界可以生產納米CPU核心技術的企業并不多,美國的英特爾和AMD是制造電腦CPU的,幾乎是壟斷,而手機CPU的生產工藝更高,目前可以生產并大量出貨的手機CPU生產商只有臺積電、三星、中芯國際,但中芯國際的技術遠不如臺積電。

  蘋果也研發了自己的CPU,為什么不自己制造呢?因為生產CPU的工藝非常高,投入一條生產線至少要100億美元以上,而且臺積電和三星是全球最大的代工手機CPU企業,他們的工藝才是最頂級的,要是華為投入巨資,幾年內也不一定有產量,一但失敗600億-700億人民幣就泡湯了,這還不如授權給臺積電生產,高通和聯發科也都是授權給臺積電生產手機CPU的。

  一條芯片生產線,特別是高世代的線,投入非常大。而且在生產過程中,能否把產能填滿,能否把良品率提的很高,對成本是決定性的。假如華為投入巨資搞了一條14nm的生產線,并把研發人員都搞到位,生產自己的麒麟芯片,就算年產1億枚,但對這條線的產能是根本填不滿的。那么能夠用上這條線的芯片設計公司,目前看也就是蘋果、高通和MTK,但作為競爭對手,他們怎么會把業務給華為?

  全世界能自己設計自己制造的公司就只有英特爾跟三星兩家。三星之所以又設計又自己生產是因為還能接到蘋果CPU和高通CPU的代工。英特爾雖然移動端沒趕上好時代,但仍然霸占著桌面處理器、服務器處理器等的絕大部分市場,為了使處理器性能更好,英特爾一直堅持自己設計自己生產。

  設計外包ARM也是同理,ARM是專門做芯片設計的IP(知識產權)授權公司,收取一次性技術授權費用和版稅提成。全世界很多企業都購買ARM的授權,并在此基礎上進行設計。

  說簡單一點就是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。

  對毛坯房進行改造好會更好地改進性能,也在一定程度上提升了安全性。但是,也有可能做得更爛,而且,如果某個公司要拆“毛坯房”,還要給ARM支付更多的錢。

  最開始華為海思是不具備拆開毛坯房的能力的,但是隨著實力的增強,即使現在不具備,將來也會具備的。即便拋開“拆毛坯房”的能力,“裝修”的能力也不可小看,在芯片行業這已經是很高的門檻,需要非常強大的技術實力、長時間的積累和巨額的資金投入。

  而且拋開ARM在現在的市場格局中是沒有商業價值的。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。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不會有人買。

  雖然以華為為首的中國內地芯片企業目前與臺積電以及存儲領域的三星電子和SK海力士都有不小的差距,工藝制程最少落后兩三代以上,并且短期內難以縮小這種差距,但是通過近年來的奮起直追,他們身上寄托了“中國芯”的夢想。

  如今華為高端機型Mate和P系列已經在市場上樹立了口碑,銷量不斷看漲,最新旗艦Mate 20系列發布四個半月,銷量就已突破一千萬臺。2018年,華為旗下智能手機品牌的發貨量首次超過2億部,取得了歷史性的突破。這一成績已經與蘋果手機的銷量非常接近。

  根據Gartner發布的全球半導體25強榜單,華為排名第21,營收同比增長35%。在這一榜單中,三星電子排名第一,蘋果排名第13,華為是唯一上榜的中國內地企業,營收達到503億元。未來國內的芯片還是要看華為的。

  對于華為來說,創辦海思自研芯片,是一件具有長遠眼光的事情,但是對于國家和產業來說,僅有一兩家海思肯定是不夠的,我們需要更多的芯片企業以及更完整的芯片生態。國產芯片之路注定是漫長而艱辛的,只有持續理性、耐心地投入和國家的大力倡導和支持,才有可能最終擺脫現有的處境。

  “板凳要坐十年冷”,正如業內傳言所說:芯片領域沒有彎道可以超車。

關鍵詞:造芯 華為 芯片

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