华为海思：未来芯片之路，如何突围？（下）

    【CPS中安网 cps.com.cn】　在上一篇文章中《华为海思：29年，“备胎”终于“转正”！谁在掌舵？（上）》 ，我们介绍了海思在29年发展中起重要作用的“关键人物”。

　　接下来，我们从产品的角度，来了解海思目前的成果以及接下来的芯片突围之路。

　　1、关键成果：产品覆盖多个领域

　　海思一开始做的是SIM卡芯片，当时市场行价大约一片几美元，但等做出来后，价格已经跌到一两元了。

　　主要原因是这类芯片技术门槛较低，谁都能做，没有优势，价格也拼不过别人，只能开发更多的芯片类型。

　　2005年，海思定义了几颗消费电子芯片的规格，包括SIM卡、机顶盒芯片、视频编解码芯片等。

　　2006年开始启动智能手机芯片的开发。以下这张图就是海思在这些年里研发的手机芯片。

　　▲海思移动处理器列表

　　搭载第一款海思自研芯片K3V1的手机系列：华为P2，华为Mate1和华为P6，都不算成功。

　　这是因为，这款芯片的制程比较落后，与GPU的兼容也很差。因此，这几款华为手机也并不算成功。

　　2012年推出的海思K3V2芯片是最早真机演示、体积最小的四核处理器，成为首颗千万级规模的国产高端智能手机芯片。

　　华为芯片真正为人所知的也是这款华为D1，它搭载的是海思K3V2芯片，性能上与当时主流的处理器如三星猎户座Exynos4412相当。

　　不过，“麒麟”这个代号真正出现是在4G时代。

　　2014年，华为发布智能手机芯片麒麟Kirin920。这款芯片采用业界领先的8核big.LITTLE架构，支持TD-LTE/LTE FDD/TD-SCDMA /WCDMA/GSM共5种制式，全球率先实现LTE Cat6手机商用，支持峰值300M极速下载，性能、工艺、功耗、通信能力等各方面均达到业界领先水平。

　　可以看出，海思的芯片与华为手机是互相成就的，这也奠定了华为手机强大的技术壁垒。

　　此后，华为几乎每一部旗舰系列的手机都搭载自家的“麒麟”芯片，比如最新的华为P30手机，就搭载了海思Kirin 麒麟980处理器。正是这块处理器，赋予了华为手机运行的流畅和拍摄强大的性能。

　　2016年起，海思依靠强大的硬件研发优势，让华为手机全面崛起。

　　2018年，海思先后推出了麒麟、巴龙等系列芯片。

　　麒麟系列是华为在手机上搭载的CPU处理器芯片，从麒麟920开始与同期高通骁龙805处理器性能不相上下，到最新的麒麟980处理器，在手机性能上都不落后于同期的骁龙处理器。

　　在5G战场上，巴龙系列芯片承担重大作用，在2019年推出的巴龙5000基带芯片，也是华为将在众多5G手机上搭载的调制解调器，并且全球率先支持NSA和SA组网方式，超过了高通x50基带。

　　巴龙5000采用的是7nm制程工艺，体积更小、集成度更高，能够在单芯片内实现2G、3G、4G和5G多种网络制式，有效降低多模间数据交换产生的时延和功耗，显著提升5G商用初期的用户体验。

　　在下载速率方面，华为巴龙5000在Sub-6GHz频段实现4.6Gbps下载速率，2.5Gbps上传速率。

　　2、关键事件：海康大华等安防企业的青睐

　　华为海思虽然从事芯片的研发，但并不仅限于手机芯片。

　　▲海思官网列出的部分解决方案领域

　　除了手机芯片外，还有移动通信系统设备芯片、传输网络设备芯片、家庭数字设备芯片等，提供的是数字家庭、通信和无线终端领域的芯片解决方案。

　　在智能手机芯片方面，海思大多是“内供”给自己用，但是在智能电视、视频安防方面，华为早已实现对外销售。

　　海思在2005年，第一次参加安博会（全国规模最大的安防专业展览会），可看出当时海思已经在为大举进入安防市场做准备。

　　那时在数字安防市场，最大的痛点是，前端模拟摄像机存量过大，同轴电缆连接也很难改造。幸好在后端的传统磁带录像机因为相对集中，比较容易改造成硬盘录像机。

　　在平安城市、数字城市、智能城市、智慧城市建设的推动下，中国的安防市场迫切需要数字化和支持IP的网络摄像机。

　　一年后，2006年6月，在TAIPEI COMPUTEX展会，海思推出了H.264视频编解码芯片Hi3510，这款产品奠定了海思未来在视频芯片领域的地位。

　　随后，在2007年，海思就迎来了一个大客户，大华和海思签订了20万片H.264视频编码芯片的合同（3510、3511），用于当时快速发展的第二代硬盘录像机上。

　　三年后，海思从单独的编解码芯片出发，做出了系统芯片SoC（System-on-a-Chip，即“片上系统”）。

　　有了SoC之后，海思的整体解决方案在成本控制等方面就获得了很大优势，在国内同类的视频监控解决方案中遥遥领先。

　　于是，在2010年，海思终于成功吸引了全球最大的安防摄像头厂商——海康威视的注意。

　　海康和大华加起来的芯片订单就有一千多万片，海思开始赚钱了，也改变了中国视频领域芯片全靠进口的局面。

　　2014年，海思基于H.265/HEVC标准，推出业界第一颗高清网络摄像机处理器Hi3516A。

　　华为海思相关负责人当时曾介绍，他们的视频编解码芯片系统非常全面，从65纳米的3518A到28纳米的3519，芯片产品囊括了消费市场、商业市场和行业市场，分辨率从D1到4K，帧率高达60fps。

　　有业内人士分析称，海思芯片采用了一种特殊的设计架构，以减少底层运算对CPU资源的消耗，这种硬化的算子可以承载各种视觉算法，而最新一代的海思芯片，已经有超过100个算子。图像质量更好、噪点更低、产生的数据更小。

　　在智能电视方面，海思还向夏普、海信、康佳等在内的多个品牌提供芯片。海思研发的自主超高清智能电视核心芯片，2016年出货量近1000万颗，进入国内六大彩电厂商供应链。

　　目前，海思设计的产品覆盖无线网络、固定网络、数字媒体等领域的芯片及解决方案，成功应用在全球100多个国家和地区；在数字媒体领域，推出SoC网络监控芯片及解决方案、可视电话芯片及解决方案、DVB芯片及解决方案和IPTV芯片及解决方案。

　　特别值得一提的是，2017年，海思在安防领域的芯片出货量已达5亿，全球市场份额甚至达到90%之多。

　　数据显示，从2010年到2017年，海思的营业收入增长了10倍，从30亿增长至370亿元，不过鉴于高额的研发投入，其毛利率一直不高。

　　任正非曾公开表示：“我们是最没有钱的公司，可怜得不能再可怜，我们交税将近是两百亿美金，我们的科技经费将近是两百亿美金，人工工资加起来也快三百亿美金，在这种情况下我们还拿出大量的钱来做事情是很艰难的，咬着牙做了这么多年，慢慢也挺过来了。”

　　华为公布的财报显示，2018年，华为在研发方面的费用达到了1015亿元，这个数字占到了总收入的14.1%。

　　而海思在整个华为内部，更是被戏称为“烫手的吸金娃娃”，是最烧钱的，从之前的ASIC到后来的海思成立，华为在芯片上的研发累计投入保守估计超过几十亿美元，一千多位高级半导体专家参与研发，历经无数次的工程验证。

　　从2018年开始，海思在推出麒麟、巴龙系列芯片之外，还推出了鲲鹏、昇腾系列芯片。

　　昇腾系列是华为推出的人工智能芯片，也是华为在AI技术上的布局，昇腾910的“达芬奇架构”，能支持全场景的人工智能应用，是全球首个实现全栈全场景的AI芯片，也是华为四大芯片之一。

　　▲海思AI处理器昇腾系列

　　鲲鹏系列是ARM处理器，是华为在2019年研发设计的处理器芯片，鲲鹏920基于7nm工艺打造，支持64个内核，这款高性能数据中心处理器，是华为在计算机电脑领域的布局。

　　▲海思服务器处理器鲲鹏系列

　　安防从数字化、IP化、高清化到智能化时代，芯片是构建产业链的第一步，在智能分析应用中发挥着巨大的作用。

　　安防视频设备中所需要的处理器芯片，主要包括网络摄像机中的SoC芯片、后端DVR/NVR中的SoC芯片以及深度学习算法、加速器芯片以及前端模拟摄像机中的ISP芯片四种类型。

　　海思聚焦安防领域，刚好踏准了这几大技术革新的重大时间节点，将算法固化到ASIC专用芯片上来提升效率和降低功耗。

　　这也给华为进入智能安防市场增强了信心，华为在2017年年底开始战略性投入做监控摄像机，在2018年正式成立智能安防产品线，发布人工智能战略。

　　2019年，华为发布了“2+4+N”智能安防业务战略，用软件定义摄像机，智能安防平台全面升级，并发布HoloSens全新品牌，诠释全息感知的定位；

　　2020年，华为HoloSens战略升级，将智能安防更名为机器视觉，并发布安防分销市场的四大产品。以机器视觉作为万物感知入口，重新定义智能世界的“端”。

　　这些都得益于海思高端芯片解决方案的强大优势，这也让华为机器视觉领域总裁段爱国在5月份，华为摄像机新品发布会回答记者提问时，能够豪横地说：“华为机器视觉要在2020年做到行业第三，三年内要做到行业第二，五年内要做到中国行业第一，如果做不到，那就是对不起华为两个字。”

　　虽然段爱国的底气十足，但海思未来的路真的会给华为的智能安防市场带来更多血液吗？

　　3、海思的未来之路，如何突围？

芯片是一个高度垂直分工的产业，从设计、制造、到封装测试，每一个环节，都有相关领域的公司在负责。

　　华为海思是芯片设计公司，被称为“无晶圆半导体设计公司”，被分在Fabless公司类。

　　在半导体芯片行业，企业的模式主要分三种：IDM、Fabless、Foundry。

　　第一种，从设计、制造、封装测试以及投向消费市场，都是一条龙全包，被称为IDM(Integrated Design and Manufacture)公司，例如英特尔Intel。

　　第二种，只做设计这块，没有制造工厂，通常就叫做Fabless（无工厂），例如ARM、AMD、高通、华为海思等。

　　第三种，不做设计，但有制造工厂，只做代工，被称为Foundry（代工厂），例如台积电等。

　　在美国禁令发布后，海思的芯片设计方面基本不受影响，但是制造方面，则受较大影响。

　　首先，海思芯片全部是基于ARM架构来设计，ARM是全球芯片架构巨头，自己不生产芯片，只提供设计方案，占据了全球九成份额。

　　华为早在2013年已经取得了ARM的架构授权，即华为可以对ARM原有架构进行改造和对指令集进行扩展或缩减。从2013年至今，华为麒麟处理器已经从910更新到960。

　　也就是说，在华为麒麟处理器中所使用的A53+A72架构中已经拥有自己的技术和创新。业内人士推测，华为麒麟处理器以后肯定会出自己的架构，不过这需要长时间的研制和技术的积累。

　　制约海思的主要是在制造环节，此前都是依靠全球最大的芯片代工企业台积电帮忙代工。

　　目前，台积电有能力代工7nm和5nm芯片，是技术最好的一家。因此，在2020年9月之后，如果台积电不提供代工，那海思芯片可能会面临倒退的趋势。

　　在制造层面，还需要用到全球最大的光刻机生产商荷兰ASML公司的最先进光刻机，这家公司也受美国制约。

　　在封装测试环节则没什么难度，上海微电子集团等国内企业，技术已经成熟。

　　目前，全球芯片行业分工合作很明确，很少有公司能够做到独立将一块小小的芯片设计制造出来。唯一的一家是美国的英特尔，主要用于电脑芯片。

　　只做设计的包括ARM、AMD、高通、华为海思、三星；做代工生产的有台积电、三星。

　　如今，海思自成立到现在已经16年，在全球到底处于什么水平？

　　据海外调研机构Insights发布的数据显示，2020年第一季度，海思首次跻身全球前十，排在第十位，销售额达到26.7亿美元。

　　而据CINNO Research数据显示，在中国市场，华为海思首次超过高通，成为中国市场手机芯片第一名。也就是说，华为海思目前是中国第一，全球第十。

本文部分内容根据公开资料整理

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