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从K3到麒麟980,华为怎样走向了芯片的自主研究道路

五度易链 2019-05-23 1974 0

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华为的芯片研究和应用并不是一蹴而就,从最初的产品性能差距明显,到后期性能基本持平,华为的芯片研究和市场经历过大起大落,华为是怎样走向自主研究的道路的?


华为的芯片研究和应用并不是一蹴而就,从最初的产品性能差距明显,到后期性能基本持平,华为的芯片研究和市场经历过大起大落,华为是怎样走向自主研究的道路的?

华为海思的芯片布局

华为海思的芯片布局大致是什么样的,我们可以简单的分为5大类:1、手机Soc,2、连接类芯片(基带芯片,基站芯片等),3、服务器芯片,4、AI芯片,5、其他芯片。

先说说手机Soc,从2009年推出K3芯片为止,到如今的麒麟980,华为海思一步一个脚印,经历了这么10年的发展,在性能上都能够PK巨头高通了。而连接类芯片包含两个方向,一类是基带芯片,比如巴龙5000,是为手机及联网的设备服务的,一类是基站使用的芯片,比如前段时间发布的天罡,这是一款5G基站核心芯片。服务器芯片则是鲲鹏系列,比如今年推出的ARM服务器芯片鲲鹏920,面向的是均衡服务器、存储服务器及高密度服务器市场。AI芯片,则主要是昇腾系列,在去年华为发布了昇腾910和昇腾310两款AI芯片,之前传言说微软都有可能会采用华为的AI芯片,不过后面没新的消息了。

最后说说其他芯片,这一类覆盖的范围最广,但又最不知名,大家更多的只关注整机产品,不关注芯片品牌。比如物联网芯片,像NB-lOT,华为就出货2000多万片了;还有像IPC视频编解码芯片,用于电视、机顶盒等;还有图像信号处理芯片用于安防监控摄像头等;以及华为用于路由器、交换机等产品的芯片。

可见,这样一分析起来,华为海思的芯片基本上布局非常广了,远不是我们表面上看到的麒麟、巴龙系列芯片这么简单。也正因为如此,所以2018年华为海思的营收达到了500多亿。

芯片事业开始于1991年集成电路设计中心

事实上,华为从20多年前就开始做芯片,华为的芯片事业开始于1991年的华为集成电路设计中心;1993年,又成立了专门负责专用集成电路芯片技术的研发队伍,1993年年底华为推出了第一款芯片——用于C&C08交换机的ASIC芯片;1995年中研部成立,又升级为基础研究部来负责华为的芯片设计。随后,华为一直大力投入到ASIC芯片设计上,直到2004年后开始独立运作,改为华为控股的海思半导体公司,准备从3G芯片入手,并且将产品先后打入了沃达丰、德国电信、法国电信、NTT DoCoMo等全球顶级运营商,销量累计近1亿片,与当时的3G芯片老大高通大概各占据了一半的市场份额。

华为从2008年才开始正式进入手机芯片研发领域,并且一直采取购买ARM的技术授权,采用ARM的架构。据悉,海思在2013年取得了ARM的架构授权,即可以对ARM原有架构进行改造和对指令集进行扩展或缩减。任正非也向记者表示,华为拥有ARM架构(v8)的永久性授权。

到了2009年,海思发布了第一款智能手机芯片K3v1。虽然由于技术上的不成熟导致这款芯片最终没有走向市场化,但是它为麒麟的成长奠定了基础。2012年任正非对芯片业务提出新的指标:每年4亿美元的研发经费,发展20000研发人员。根据《华为研发》一书中介绍,2016年华为仅在手机自主芯片海思麒麟投入高达100亿元人民币,2017年,搭载华为海思麒麟Kirin芯片的华为和荣耀终端产品出货量已经突破1亿部。而华为在芯片生产领域采取的是与晶圆厂合作轻资产的芯片设计模式。即海思仅仅负责芯片的设计,而将生产、封装和测试等技术含量较低的环节外包给下游厂商。

麒麟芯片的研发道路

2009年底,手机应用处理器业务转到终端公司,直接配套华为手机。有了靠山,K3处理器才得以继续开发。3年后,改进版K3V2诞生,它采用了主流的ARM四核架构,并支持安卓操作系统。

然而,没有什么事能尽如人意,更哪来什么躺赢。由于研发时间长,采用的40nm工艺比问世时主流的高通和三星处理器工艺再次落后一代。性能跟不上,功耗却大的多。同时,K3V2采用的GPU GC4000游戏兼容性也不太好,稍微大点的游戏就卡顿。这些问题导致当年采用了K3V2的华为旗舰机D1和D2刚发售就被用户频频吐槽,“暖手宝”、“拖拉机”成为了代名词。

2013年6月,搭载K3V2改进版K3V2E的旗舰机P6发布。虽然仍有很多Bug需要靠软件来打补丁,但P6以当时最薄的机身和优秀的外观设计赢得了市场,销量高达400万部。这份还不错的成绩单让老余也松了一口气。

2014年6月,华为将应用处理器和自研的基带处理器巴龙720集成在一个芯片上,构成片上系统(SoC,System on Chip),并率先应用在荣耀6手机上。翻山越岭以后的华为,把这款芯片命名为麒麟920。

荣耀6发布后的三个月,华为发布了搭载了升级版麒麟925的Mate7。麒麟920和925采用先进的28nm工艺,ARMBig. Little架构。由4个A7核、四个A15核以及一个i3协处理器组成,针对不同应用切换不同的处理器工作模式,因此功耗很低。GPU采用ARM的Mali-T628,也比之前的性能有了很大提升。Mate7的指纹识别功能经过团队的反复优化,识别时间小于1s,达到了当时业界的最高水平。加之Mate7的金属机身,简约大气,无论内外,都很讨喜。

华为能够最后生产出麒麟这样的产品,和其在生产模式和产品研究上的不断进行的投入分不开,并完成了芯片技术和手机终端产业相互促进和进步。和高通处理器相比,麒麟处理器还有许多差异化设计,也为手机增添了新的应用功能和特色。


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