解读华为海思:你所不知道的麒麟处理器

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上个月,IHS发布了全球前25大半导体厂商排名,由于过去两年频繁的并购和厂商策略转型,榜单上的名单发生了很大的变化。而在榜单上我们看到了排名23的是海思半导体,作为一个唯一入围的大陆半导体厂商,华为海思的表现真可谓了不起。

  据不负责任传播,任老板有一次在研发的沟通会上说,海思的芯片要开发,哪怕只做备胎,也要投资做芯片业务。

  今时今日的成绩,证明了华为海思的正确性。

  了不起的华为海思

  华为海思成立于2004年,多年来集中在芯片领域的研发。近年来,借着智能手机的东风,海思麒麟芯片走进了大众媒体和消费者的目光,但海思生产的并不不止手机处理器。

  据不知名人士俱备,海思的芯片解决方案有光网络、无线芯片、视频编解码芯片、基带芯片以及K3系列芯片等,其中大部分芯片用于华为内部的产品如光网络产品、高端路由器等,也有一部分如视频编解码芯片用于外销,市场占有率还非常高,据说已经占到全球70%的市场份额(没有考证过)。

  成立十几年来,华为海思在芯片方面已经逐步体现出价值。比如说,在路由器业务上,华为在2013年11月发布的一款400G骨干路由器产品,成功商用于阿里巴巴集团的“双11”购物节,比以往一路领先的美国思科公司早一年以上。究其原因,海思在路由器芯片上的支持发挥了重要作用。

  再比如,在4G手机市场,中国移动此前对其4G手机终端选型时,最终入选产品的芯片供应商,除了高通、Marvell之外,就只有华为海思。由于联发科的4G芯片要到今年下半年才能商用,很多手机厂商的芯片供应受制于高通,而华为则可以藉由海思的芯片支撑推出手机,硬件性能不逊采用高通公司高端芯片的产品。

  而在4G核心专利上面,联发科还比不上海思,少太多了。摊开4G的标准专利分布,除了高通、诺基亚、三星等大厂,华为也占近10%,“但前十大的排名中,看不到联发科。”从联发科向欧洲电信标准协会提报的4G标准关键专利来看,占比低于2%。

  据接近海思的人士透露,目前海思的团队主要分为三部分:分别服务于系统设备业务、手机终端业务、对外销售部分。

       其中,对外销售的主要是安防用芯片和电视机顶盒芯片,尤其在国内安防市场的占有率极高,已经超过德州仪器成为第一名;团队规模最大的是服务于系统设备的团队。

  业界之前流传过很多有关海思的笑话,最典型的一个:据说海思成立之初,任总给海思定下的目标是尽快实现营收超30亿、员工超3000人,结果是第二个目标很快就实现了,第一个目标却迟迟不见没有实现,每当面对外界的质疑,海思员工给出的答案一般都是:做的慢没关系、做的不好也没关系,只有有时间,海思总有出头的一天。

  曾有华为员工抱怨,作为全球领先的电信设备提供商,华为在为运营商提供最先进网络设备的同时,却不得不拿着竞争对手的手机进行网络测试,原因很简单,华为没有自己的核心芯片,不清楚这是不是任正非力主坚持投入海思的主要原因,明显的是,一旦华为在芯片领域取得突破将有力地促进电信设备及终端的协调发展,这一点与三星、苹果投入芯片设计只是为了提高手机的核心竞争力有很大的不同。

  过去的实践也证明了任正非的策略没错,作为电信行业发展的前沿厂商,过去几年华为不仅在LTE上处于领先地位,LTE核心专利数量位居全球前列,在LTE芯片设计上也终于赶了上来,并在Cat6上实现了超越。

  海思之所以能够在LTE芯片上异军突起,也与华为作为电信设备的领导厂商相关,华为能在4G专利上占有一席之地,也与其行业地位决定了有更多机会参与标准制定有关,正是因为华为作为最先进电信标准的参与者,使得海思有了在LTE上突破的可能。

  八年磨一剑,华为海思的经历证明了要在集成电路领域领先,需要的是不仅仅是顶尖的人才、巨额的投入,还需要足够耐心的坚持。

  多年的投入,海思也取得了傲人的成绩,2014年收入为26.5亿美元,到2015这个数字则上升到31.2亿美元。

       为什么不应该喷华为海思

  来到手机处理器上,很多人会因为海思用了ARM的公版设计,从而喷华为海思不是自主技术,然而喷主们,你真的懂手机处理器?

  目前的半导体产业链已经细分,以前Intel那种覆盖了架构,设计,晶圆生产的企业已经买少见少了。现在流行的是fabless做设计,而foundry做生产,前者的杰出代表是高通,后者的最优代表是台积电,而ARM作为一个IP核提供商,是最重要的一环。

  IP核分为行为(Behavior)、结构(Structure)和物理(Physical)三级不同程度的设计,对应描述功能行为的不同分为三类,即软核(Soft IP Core)、完成结构描述的固核(Firm IP Core)和基于物理描述并经过工艺验证的硬核(Hard IP Core)。软核就是我们熟悉的RTL代码;

  固核就是指网表;而硬核就是指指经过验证的设计版图。ARM还是以软核为主的。直接拿到RTL的。

  大家熟悉的ARM授权的软核,在华为拿到后,它只规定了CPU的指令集,好比建桥,它只告诉你桥应该建多长、多宽、大概长什么样,但是具体细节没有,不告诉你电路在芯片上怎么摆放,怎么连线。所以说华为能够做出相关的产品也有很深的技术积累。

  而手机处理器也并不是单纯的CPU,而是soc芯片,这里面包括了cpu,gpu,通讯芯片,定位芯片,蓝牙,wifi等等。

  你买来架构,你还只是个CPU,一个AP需要搭配很多周边器件,GPU,LCD,USB都需要集成,至于集成什么是需要看你产品定位,需要什么功能,把这些东西都买齐了,你可以开始建模了,所谓建模就是把这些东西连起来,验证功能的正确性,然后用FPGA来验证硬件,FPGA没问题了,把生成的网表文件交给台电,中芯去代生产。流片回来之后,开始点芯片,移植操作系统,托Google的福,android已经把90%以上软件工作都已做完,软件生态系统也已经建好,当然你要用其他的操作系统你就得衡量一下工作量。后面就是用这个AP去搭配外设去生成终端消费产品了。

  目前流行大厂AP都有自己的独门秘笈,高通强在通信,做手机,特别是3G手机,你绕不开他专利,都得交份子钱,和基带集成好。MTK强在集成,廉价的生态系统,出货快。其他的都是小鱼小虾,宣传的不错,都有自己的卖点,但是量不大。

  华为能够在这些不同的工艺和集成过程中做好了平衡,这是华为的核心竞争力体现。

  另外手机还有一个重要的组成是基带。

  基带负责将从ap发送过来的数字信息经过处理后通过模拟信号发送出去,反之亦然。这里面难点就太多了,写几本书也写不完,特别是射频这块。

  技术上花钱花时间还能解决,还有更重要的专利和全球运营商的兼容性测试,没用大量的出货,很难把成本摊薄。

  现在基带处理器已经没几家能玩得起了,无论是老牌的德州仪器,博通,还是新进的nv,都纷纷割肉撤退。目前主要还有高通,联发科,海思和展讯在角逐,但很快就会有人掉队,芯片是一个赢家通吃的行业,老大吃肉,老二喝汤,老三完蛋。

       高通可谓是这个领域的专家(买基带送CPU的的美名可不是浪得的)

  然而华为也一直在做巴龙基带芯片,而且还是相当成功的,以前主要用于数据卡上。终于在2014年,华为把巴龙和K3合在一起,开始做SOC,就是把多个功能集成到一个芯片上去,K3甚至只能叫做AP而不能叫SOC,这才有了K910和K920的问世。

  华为真正核心价值力的,是海思基带芯片Hi6920, 要能支持2/3/4G,要把3gpp协议读透,然后结合写软件,结合硬件DSP,这真是不坐几年冷板凳做不出来的。

  在去年,华为更是推出巴龙750基带,有媒体甚至喊出了碾压高通这样的口号。

  Balong 750在全球范围内第一个支持了LTE Cat.12、Cat.13 UL网络标准,理论下载速率高达600Mbps,而上传也达到了150Mbps。

  相比之下,高通最新的MDM9x45也仅支持到Cat.10,下载450Mbps、上传100Mbps,而联发科预计年底才会有Cat.10基带。

  事实上,LTE Cat.12的下行速度就已经提升到600Mbps,不过上行只有100Mbps,而华为没有满足于此,Balong 750突破达到了150Mbps,从而符合LTE Cat.13 UL上行标准。

  据华为介绍,Balong 750能够根据运营商的频谱资源和网络覆盖,通过2CC(双载波)数据聚合、4x4 MIMO多入多出技术(一个无线信道中堆叠4个空间流),或者4CCA(四载波聚合)技术,提供高达600Mbps的下载速度。

  一般来说,运营商都会有至少两个频段区间,但每个频段带宽资源有限。频谱较少的运营商,需要通过载波聚合技术,提升LTE网络容量,达到更高的下载速度;即使是频谱较多的运营商,也需要通过载波聚合技术,提升网络覆盖,实现真正的网络无缝联接。

  针对频谱资源较少的运营商,Balong 750会采用2CC+4x4 MIMO技术,使下行速度达到600Mbps;针对频谱资源较多的运营商,则会采用4CCA技术,扩大网络的覆盖范围和带宽能力。Balong 750也是目前唯一一款支持4CCA的基带芯片。

  华为海思作为国内半导体领域一个代表厂商,是毋庸置疑的,展望未来,海思能够给我们带来什么惊喜呢?让我们翘首以待。

 

 

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