迫于美国禁令,台积电已于9月15日之后不再为华为代工生产麒麟芯片,而在一个多月后的华为手机发布会上,华为消费者业务CEO余承东也亲口坦诚, “麒麟9000将成为麒麟芯片绝唱” 。
从 科技 圈的整体反响来看,对于麒麟芯片被迫停产自然更多是遗憾与惋惜,同时也对华为手机业务的境遇颇感愤慨和同情,毕竟很长一段时间里,麒麟芯片都象征着中国手机芯片发展的巅峰水平。
然而就在一片悲壮的氛围下,在这一个半月中,先后有六家芯片企业获得了美国商务部的许可,将可以继续为华为提供芯片,对于这一变化,是否意味着美国那边对于华为的钳制出现了某种转机?这种趋势对华为的发展又有何影响呢?我们或许从华为的动作中可以看到答案。
谈到芯片封锁,大家可能想到的都是华为手机处理器芯片麒麟系列,但实际上这只是华为海思芯片产品线之一,美国对华为芯片的制裁包含华为海思全部的芯片设计及生产环节,这些芯片产品线主要包括以下六类:
1、海思芯片:主要应用在移动终端设备上,包括麒麟990、麒麟980、麒麟970、麒麟960等高端芯片。除了高端的9系列外,麒麟还拥有6系,7系以及8系的中低端系列芯片,最新的麒麟9000芯片采用 5nm 工艺制程;
2、鲲鹏芯片:主要面向服务器领域,鲲鹏920芯片完全由华为自主研发,是全球第一款 7nm 的数据中心ARM处理器,主要适用于华为的泰山服务器;
3、升腾芯片:面向人工智能领域的处理器 ,采用自家的达芬奇架构,升腾芯片分为高端和低端两个系列,高端为升腾910 (7nm工艺制程) ,低端为升腾310 (12nm工艺制程) ,AI 芯片是人工智能时代的技术核心之一;
4、巴龙芯片:海思的5G基带芯片,目前最新的是支持5G双模的巴龙5000 ( 7nm工艺制程) ,主要应用在麒麟980和麒麟990上,其中麒麟990还推出了集成巴龙5000基带芯片的版本;
5、天罡芯片:海思的5G基站芯片,业界首款5G基站核心芯片,同时也是全球第一个超强集成、超强算力、超宽频谱的芯片,为AAU 带来了革命性的提升,最新的天罡芯片为 7nm工艺制程 。之前说到的台积电在禁令缓冲期为华为生产的200万颗5G芯片指的就是天罡芯片。
6、凌霄芯片:主要用于路由器上,其中Hi5651芯片是业界首款4核1.4GHz家庭路由处理芯片,内置IPv6/v4双栈硬件处理引擎获得电信级认证;支持256个连接节点,通过算法增强识别终端位置以及干扰情况进行优化。此类芯片对工艺制程的要求较低, 28nm工艺制程 已经能满足需求。
当前因为美国的禁令,上面六大产品线中,前五个基本上都已经停产。其中的麒麟芯片(手机Soc芯片)、巴龙5000(基带芯片)、升腾芯片(人工智能芯片)直接影响华为消费电子业务(手机、平板、智能家居等电子产品),天罡芯片直接影响5G通信设备业务,升腾芯片还对华为的工业级人工智能产品产生影响,这三大领域是华为的核心业务领域。相比较而言,服务器领域重要但不紧急,凌霄芯片则基本上没有受到影响。
前边说到的美国商务部前后批准六家芯片厂商继续供货,看到新闻媒体大家的评论都挺高兴,似乎这是个好消息。但实际并不是。
所以在我看来,美国此举作秀意义远远大于实际意义,毕竟 第一这无法解决华为核心芯片供应不足的问题——即便采购了AMD们的芯片也只能放着或者很快没用,那买来干什么?第二,无法解决华为在任一关键领域的基础需求,比如说对华为的消费者业务,如果是同意高通卖芯片给华为,那么对华为来说也算是一种解决方案。
美国在近期更明确解释了“放行”的先决条件—— “只要这些产品不被用于5G技术” 。
而众所周知,华为的消费者业务和通信设备领域目前最为核心的需求都集中在对5G相关零部件和芯片产品上。
所以说美国允许向华为出口的产品,实际上都是华为在现阶段需求度不高,或者跟其4G业务相关的产品——这无法解决华为的当务之急。
那么显而易见,美国此举并无诚意,那它的用意何在呢?只是为了恶心一把华为?显然不是。
从上边我们能知道两点: 第一,华为目前最要命的缺陷在于芯片无法生产,这种状况将导致华为领先的技术优势将停滞不前;第二,美国近期的动作根本不是为了要缓和跟华为之间的对峙状态,而是有它别的目的。
其中最大的目的就是 以空间换时间 。
这里的空间指的是美国凭借其在半导体领域领先中国数十年的技术实力而获得的绝对优势,它在半导体领域的势力范围远大于中国。而时间,指的则是美国或受到美国绝对控制的5G技术发展起来所需要的时间。
美国当然会担心华为被制裁后中国将开启自主研发,但是相比而言,美国更害怕不制裁华为的话,华为会踩在它们的肩膀上帮助中国获得5G通信时代的核心地位——所以其实美国也是在冒险,它要赌美国 科技 界能在中国搞定先进光刻机技术之前率先实现5G技术对中国的领先。
而实际上美国确实也占有很大的优势,目前华为或者说中国半导体面临的主要问题不仅仅包括高端光刻机所涉及的大规模技术及设备,还包括芯片设计工具——设计软件、芯片架构等,以及先进的工艺制程技术——台积电的先进不仅仅依靠EUV,他们自己对于制造工艺的技术研发也是关键因素。
所以当初摆在美国 科技 界众人面前的选择一目了然: 一边是中国需要赶上ASML、泛林半导体、德州仪器等等一系列光刻机相关企业的技术水平(甚至因为专利的存在还要走另一条路),赶上ARM、英特尔等网络架构及IP集群相关企业的技术水平,以及赶上台积电、三星等晶圆代工企业的技术水平; 另一边是美国只需要赶上华为在5G领域的领先优势。
中国需要多少年赶上这个差距?美国需要多久?美国精英们几乎不用多想,他们愿意冒这个险,他们不相信这一次中国还能赢, 因为在他们眼里,中国人已经不再像几十年前搞出“两弹一星”时候那样众志成城。
除了这个一直存在的终极目的之外,美国的另一个目的在于对华为影响力的进一步分化和切割。
其实就算通过了供货许可,这些企业所能提供的产品所涉及的金额也并不多,所以所谓的缓和美国半导体企业的经济压力,在我看来象征意义远大于现实意义,就这种程度的供货能缓和什么。
但是这个行为释放出来一个信号,那就是美国不再保持对半导体行业的粗暴干涉,它不打算继续扩大以及“株连”,但同时以此提出了一个隐性条件——“你们不能再跟华为眉来眼去”。
美国的意图很明显: 以后你们要适应一个华为逐渐边缘化的新时代。
换句话说,为了保障“以空间换时间”的终极目的,美国进一步削弱了华为能够以来的 科技 力量。
这是个阳谋,也是一个“闲手”,但未必无用。
当然如果我们以乐观的态度去看待这件事,也存在其他的可能,比如说美国是在防范我们国家以举国之力发展半导体相关技术,帮助华为攻克它所需要的各类技术难关,所以它缓和了态度——目的还是缓兵之计。
那我们就更应该加大力度推动芯片自主化的技术发展。
根据最新消息, 华为正计划在上海建设一家 不使用美国技术 的芯片工厂,据知情人士称,该工厂预计将从 制造低端的45nm芯片开始 ,目标是2021年底之前 为“物联网”设备制造28nm芯片 ,并在2022年底之前 为其5G电信设备生产20nm的芯片 。
从这个信息中,我们至少可以获得三个信息。
第一,国家在进行立足长远的半导体发展规划。
为什么这么说呢?关键在于华为建厂位置。上海是中国半导体产业最先进的区域,在苏州、上海两地,半导体相关产业链拥有长期的发展历程。在ICT领域,晶圆代工、EDA软件、封装测试等国内大厂几乎都集中在这一地带,同时这里也是跟国际同行先进技术和管理水平最为接壤的地带,华为在这里可以最大限度地进行技术突破,而不用过度担心资源调配问题。此外,上海优质的高等教育水平和科研人才,也能够为华为的发展提供助力。
而让华为建在这里,也能看到国家对于华为在之后半导体领域起到带头作用有所期待,华为也确实能给产业链企业带来一些改变。
第二,华为的布局重心在于5G相关芯片产品。
这说明华为在认清事实后,已经对业务进行了相当大的调整,之后华为5G业务估计也将收缩战线,暂时回归国内。但华为对于5G技术的布局并未停下,它在做物联网生态方面的研发,对芯片的生产也已经有了规划,比如说为物联网设备的芯片留下了自主生产的计划,而制程工艺提升的短期目标则是实现5G通信设备芯片的供应——这说明华为会优先保障通信设备领域的芯片供应。
而此前华为的天罡芯片因为工艺要求为7nm,这个水平短期内华为依靠自身无法突破,所以我认为华为在自救的同时,或许也会寄希望于国内光刻机企业的自主研发及技术突破,这对于中芯国际等晶圆代工企业来说也是一次机遇。
第三,华为在手机Soc芯片上或许另有打算,或者选择战术性的退却。
从这则信息中看不到关于手机芯片的内容,这里就存在两种可能。一种是华为仍然寄希望于美国能允许高通将其高端芯片销售给华为,这实际上也并非不可能,毕竟美国大选即将尘埃落定,存在一定的转圜机会,但这种“许可”无法解决华为的战略目标,所以即便真的可以使用高通芯片,那么华为也只是作为一种过渡。
另一种可能性更大——与国内企业共同攻关高端光刻机技术及制程工艺技术,这是一个需要更长时间与技术投入的工作,但这才是美国最为忌惮的倾向,一旦中国相关企业在这方面有了较大的进步,那么美国相关企业内部就要承压, 甚至美国会先于中国取得重大突破前给华为解封——以分化国内对于基础技术的研发——这一点也值得警惕。
这就需要我们对于战略目标的专注与坚持。
从以上三个消息来看,华为的处境实际上已经在发生本质上的好转——中国整个 科技 界包括国家力量已经注意到了我们的“短板”,并且意识到了发展半导体技术的必要性和重要性。
所以说 虽然麒麟停下了,但是华为没停下,中国 科技 更是开启了动员。
如果说五年后中国半导体产业能够跟美国分庭抗礼,甚至已经能望其项背,我觉得届时我们都会“感激”美国在近两年对华为的制裁与打击、对中国 科技 界的制裁与打击,正是因为美国不留余地的制裁,才让我们又一次被“唤醒”。
在这两年之前,中国 科技 新兴力量崛起,其实已经有浮躁的风气盛行,那时候的繁华更像是空中楼阁,但是作为局中人的我们却乐在其中。
正是在这个时候,美国强硬地给中国企业泼了一盆带着冰渣子的冷水,虽然我们受伤不轻,但终究清醒了过来,看到了许多我们之前没有看到的真相—— 我认为当前受到的“技术欺压”从这个层面讲更类似于“交学费”,虽然学费十分昂贵,但我们并非一无所得。
我们当前需要做的就是趁着再次清醒,不遗余力地抓住机会,去迅速补上这个被美国人发现并指出来的“短板”。
当前国内比较大的问题在于市场上的声音过于混乱,国家层面对于半导体行业的支持其实已经开始启动,但在舆论上还存在着许多“杂音”。在我看来,国家对半导体行业的支持,并不是只是为了帮助华为解决芯片生产难的问题,根本在于对整个5G产业的支持,所以它对于国内许多 科技 企业来说都是一次重大的机遇,而华为因为技术领先在当下阶段反而属于“付出”较多的企业。
我们必须要认清一个事实—— 中国5G的腾飞不能只靠华为一家企业,华为也不可能凭借一家之力将业务布置到半导体相关的每个环节上,因为发展半导体技术受益的更不是只有华为一家。 所以光刻机企业要给力一点,配合国家走高性能光刻机的研发路线;EDA软件企业也要给力一点,芯片架构技术研发企业也要给力一点,甚至手机企业也应该大力支持国内企业基础技术的研发…… 因为以后对于美国的赶超,必然是以集群的模式赶超。
用一句话来说,美国是以硅谷众多企业的力量围剿中国 科技 ,那中国 科技 也必然要诞生许多跟硅谷中那些公司能相提并论的企业,到时候华为面对的不再是硅谷,而可能只是硅谷中的一家公司,比如说苹果,那么中国 科技 不胜也胜了。
幸运的是,中国市场目前存在这样的机会,也有这样的市场容量以及发展环境,对中国 科技 企业来说,这绝对是一个好时代。
可能唯一欠缺的,是很古老的一种精神——路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。
用不着着急,只要方向对,只要持之以恒并众志成城,我想美国有机会再经历一次“中国速度”。
从2019.5.15至今,美国制裁华为已经两年,这两年华为的业务表现出很强的韧性,但如果美国一直这样制裁下去,华为到底还能挺多久。
华为的业务已经不是简单的业务,包含端、管、云、车、芯、能源等几大板块。我们先来谈一下端。
端指的是终端,目前华为是1+8+N的战略,1代表手机,8代表平板电脑、PC、VR设备、可穿戴设备、智慧屏、智慧音频、智能音箱、车机,N代表泛IoT设备。其中手机是终端的核心。那么我们先来分析下华为手机还能走多远?
我们先来看一下手机硬件的成本构成。其中,屏幕占15%~30%,芯片10%~20%,内存10%~20%,摄像头10%~15%.
日本、中国台湾、中国大陆等厂商积极布局AMOLED市场,市场竞争实力也在逐渐增强,但目前还不足以撼动三星的霸主地位。其中以京东方为典型代表,京东方在成都第6代OLED产 线2017年投产,2018年成为华为Mate 20 系列主力供应商之一,2019年为华为供应可折叠显示屏,反映了其OLED技术实力的不断进步。京东方这几年的进步离不开华为在背后的支持与鞭策。
京东方提供给华为的OLED面板,很多都是采用了“周冬雨排列”,也即是delta排列,在屏幕清晰度和效果上都赶不上LG和三星的标准RGB钻石排列。这甚至让很多用户在购买华为手机时,都担心自己遇上了京东方的屏幕。但依旧这样,华为还是坚持用京东方的屏幕,可见华为培养国内厂商的良苦用心。
但苹果似乎就看不上京东方了,iPhone 12 Pro两款手机,苹果都采用的三星的面板,而在iPhone 12以及iPhone 12 Mini上,LG和京东方才获得少量的订单。
iPhone 13 Pro两款高端机型上,目前传来消息,苹果在这两款高端机型上,将会全部独家采用三星的OLED面板,LG和京东方依然分不到什么的订单。
随着大陆厂商规模化效应的显现,早年被韩企、台厂霸占的显示面板市场逐渐被大陆厂商突破,生产线上的技术优 势和成本优势也渐渐消磨殆尽,纷纷计划退出相关产业或转产,营业收入下滑明显。
看到这大家以为手机屏幕我国已经自主可控了吗?其实不然,面板的上游依然被美日等公司垄断。上游主要为材料制造(主要包括液晶 材料、玻璃基板、偏光片、背光源、自动化设备,光阻材料,膜材料,靶材, 化工材料等),上游环节因为技术水平高容易形成行业垄断,因而可以获得较高的毛利率。例如玻璃基板作为液晶面 板最关键的原材料,在液晶面板成本中 占比为20%-30%。目前全球只有 美国康宁、 日本旭硝子、日本电气硝子 等拥有生产技术。
所以,如果美国在面板市场卡华为的脖子,华为可能连屏幕都买不到。但美国还没被逼到这一步,因为他们找到了卡华为脖子的关键,那就是芯片。
从芯片的制造流程上,有设计、制造、封测3个环节。设计的上游主要有IP核,EDA软件。制造的上游有设备、材料。而华为仅是在设计领域排在世界前列。基于这一点,美国死死的卡住华为芯片上游的IP核、EDA软件和下游的制造。
IP核主要集中在arm,Synopsys,Cadence这几家公司。三家占据了70%的市场份额。
其中ARM是英国公司,其他两家都是美国公司,虽说arm是英国的,但大家都懂。所有手机芯片设计都离不开arm公司,就像你做加法运算离不开1+1=2一样。几乎华为所有主流芯片都采用arm架构,手机的麒麟系,基带的巴龙系,服务器的鲲鹏系,AI的升腾系,基站的天罡系等都是arm架构。好在目前华为获取了armV8的永久授权,同时arm公司也表示授权华为使用armV9。如果一旦arm授权这条路被封死,华为的芯片设计将没有希望。
国内做IP核最好的 芯原微电子 也就勉强占1.8%的市场份额
EDA软件主要集中在Synopsys,Cadence、Mentor Graphics这几家公司,清一色的美国公司,2019年美国制裁华为后,已不能再跟华为合作。好在只是暂停了软件的更新,还可以继续使用,没有彻底要命。任总为什么在媒体面前呼吁国家重视教育,EDA软件就是很好的例子,砸人,砸钱是解决不了的,要砸数学家,化学家,物理学家,材料学家才有用。
放眼国内的EDA软件相关公司,像 华大九天、概伦电子、广立微电子 做的都是特定细分领域,短期无法赶上。华为自己也在做EDA软件,但都是在夹缝中生存,什么时候能顶上,还不得而知。
说完IP设计跟EDA软件,我们再来看下制造,目前手机芯片已经全面进入5nm时代,而5nm芯片只有台积电与三星具备量产能力。
在美国制裁之前一直都是台积电为华为提供5nm芯片,传言断供前,台积电为华为提供了800多万片麒麟9000芯片,目前剩余数量一直是个谜。华为一直都在省着用,宁愿Mate40销量大幅下滑,也要给P50预留一些芯片,为的就是保留手机研发的有生力量,等待转机。那么三星能为华为代工芯片吗?答案是不可能,因为 美国商务部禁止全球所有含有美国技术或设备的企业为华为芯片代工,三星敢说自己的芯片制造不含美国技术吗?
1950年,图灵发表《计算机器与智能》,提出了著名的图灵测试: 如果机器与人类进行对话而人无法辨别机器身份,则该机器具有 智能 。
图灵测试的提出对后来人工智能的发展具有不可忽略的意义。
达特茅斯会议之后,人工智能开始爆发,经过多起多落,终于旭日升腾。
升腾AI处理器是华为公司为了满足当今飞速发展的神经网络对芯片算力的需求,于2018年推出的AI处理器,可以对整型数或者浮点数提供强大高效的乘加计算力。其本质上是一个片上系统,主要可以用在与图像,视频,语音,文字处理相关的场景。
该处理器大致可划分为:控制CPU(Control CPU)、AI计算引擎(AI Core和AI CPU)、多层级的片上系统缓存(Cache)或缓冲区(Buffer)、数字视觉预处理模块(Digital Vision Pre-Processing,DVPP)等。
升腾AI处理器集成了多个CPU核心,每个核心都有独立的L1和L2缓存,所有核心共享一个片上L3缓存。
升腾AI处理器真正的算力担当是才用了达芬奇架构的AI Core。AI Core经过特别的设计,特别适合处理深度学习中神经网络必需的常用计算,比如矩阵相乘等。
DVPP:主要完成图像视频的编解码,支持4K分辨率的视频处理,支持JPEG和PNG等图像格式得处理。
DVPP主要实现了视频解码(VDEC),视频编码(VENC),JPEG编解码(JPEGD/E),PNG解码(PNGD),和视觉预处理(VPC)等功能。
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