解密华为芯片旗舰海思：一个"备胎"的28年"转正"征途

　　5月15日，美国商务部宣布，把华为及其70家附属公司列入管制“实体清单”。这意味着，没有美国政府的许可下，美国企业不得给华为供货。

　　在半导体和高端器件全球供应链高度依赖，你中有我、我中有你的现实背景下，华为面临供应链“断供”风险，这可能使华为无法继续为客户提供最优质产品和服务。

　　对此，华为创始人任正非5月18日在深圳公司总部接受日本媒体采访时表示，华为公司将继续开发自己的芯片，减少生产禁令带来的影响。他还指出，即使高通和其他美国供应商不向华为出售芯片，华为也“没问题”，因为“我们已经为此做好了准备”。

　　“备胎”之一，就是华为旗下的半导体旗舰海思。

　　5月17日凌晨，华为旗下的半导体公司海思总裁何庭波的一封内部信刷屏网络。何庭波在信中称，华为多年前已经做出过极限生存的假设，预计有一天，所有美国的先进芯片和技术将不可获得，而华为仍将持续为客户服务。她宣布，之前为公司的生存打造的“备胎”，一夜之间全部“转正”。

　　海思这个原本在华为内部异常低调的部门，在华为陷入巨大生存危机的关口，站出来为华为正常业务开展保驾护航。

　　海思总裁何庭波

　　海思发展史

　　海思的前身是华为1991年成立的ASIC(超大规模集成电路)设计中心。

　　当时，华为创始人任正非从港资企业亿利达挖来了徐文伟(现华为董事、战略研究院院长)。徐文伟来到华为后，建立了器件室，从事印刷电路板(PCB)设计和芯片设计。开启了华为的芯片事业。

　　电信设备中芯片成本占比很高，购买通用芯片价格高，产品没有差异化，价格战“刺杀”后，企业的利润空间很小。这是华为决定开发自研芯片的大背景。

　　1991年，华为首颗具备自有知识产权的ASIC正式流片成功。这是一颗用在交换机上的多功能接口控制芯片。这就是华为芯片事业的起点。

　　有了自己的芯片，让华为的产品降低了成本。

　　1993年，华为第一颗用自己的EDA设计的ASIC芯片问世，成功实现了数字交换机的核心功能——无阻塞时隙交换功能。

　　后来随着华为进入快车道，华为成立了“中央研究部”，其下成立了基础业务部。这个部门存在的唯一目的就是为通信系统做芯片，用任正非的话，叫“为主航道保驾护航”。

　　2004年，华为决定成立海思半导体，把这块业务独立成公司发展。海思英文名为“HiSilicon”，大意就是华为的芯片部门。

　　任正非对芯片研发一直非常重视。他曾明确表示，芯片业务是公司的战略旗帜，一定要站起来，适当减少对美国的依赖。

　　在华为的架构中，一级部门找不到海思的身影，但海思的地位等同于一级部门。海思负责华为所有的半导体以及核心器件的开发和交付，与华为大名鼎鼎的2012实验室一样，都是华为“秀肌肉”的部门。

　　海思成立后，徐文伟曾主管后一段时间，后来徐直军(现华为轮值董事长)也主管过海思，随后就由何庭波担任海思总裁。

　　据一位前海思人士介绍，海思之所以独立发展，另一个背景是华为此时要做手机业务，海思借此可以进入消费级芯片业务。

　　2003年11月，华为终端公司正式成立。之前任正非曾表示“谁要说做手机就开除谁”，但由于手机庞大的市场，任正非冷静反思后决定接受下属的建议，决定开始手机业务。

　　在一次会议上，任正非指示公司负责财务工作的纪平说：“纪平，拿出十亿来做手机。”

　　海思成立后先进入了数字安防芯片市场，海康威视和大华都是海思的客户。

　　华为进入手机业务后也并非一帆风顺，为运营商做贴牌只赚取微薄的利润，2008年遭遇金融风暴，曾经一度有卖掉的想法。

　　据说，华为一度找来了多家投资机构，最终因价格未达到预期放弃了出售手机业务的计划。

　　2009年，海思推出了一个GSM低端智能手机方案，将处理器打包成解决方案提供给山寨机使用，芯片名叫K3V1。这个方案采用了Windows mobile操作系统，工艺采用110nm制程，当时竞争对手已经采用65nm甚至45至55nm，所以海思的第一代芯片谈不上成功。

　　FT中文网2019年的一篇报道提到，据普华永道(PwC)去年底公布的一份报告，中国当时有超过500家设计公司，但其中三分之二的公司雇员不超过50人，即使是其中最大的公司海思(Hisilicon)，2007年的收入也仅有1.70亿美元。

　　华为手机业务的转变开始于2011年，当年余承东从欧洲回归执掌华为消费者业务。

　　2012年，海思发布了第二款手机芯片K3V2，号称是全球最小的四核ARM A9架构处理器。

　　随后几年，随着华为手机的畅销，海思麒麟系列的知名度也越来越大。2018年，华为推出了麒麟980系列，有了与苹果A系列芯片和高通骁龙8系列芯片叫板的基础。

　　如今，海思旗下的芯片共有五大系列，分别是用于智能设备的麒麟系列;用于数据中心的鲲鹏系列服务CPU;用于人工智能的场景AI芯片组Ascend(升腾)系列SoC;用于连接芯片(基站芯片天罡、终端芯片巴龙);其他专用芯片(视频监控、机顶盒芯片、物联网等芯片)。

　　2019年初，Gartner发布了2018年全球前十大半导体厂商的排名，三星继2017年首次登顶之后，2018年又以26.7%的增速继续保持领先，收入达到758.54亿美元。根据芯榜发布的国内2018年半导体设计企业收入排名，海思2018年以501.18亿元人民币(折合73.9美元)依旧排名第一，遥遥领先第二名，但与国际巨头仍有不小差距。

　　海思总部位于中国深圳，在北京，上海，成都，武汉，新加坡，韩国，日本，欧洲和世界其他地区的办事处和研究中心拥有7000多名员工。

　　海思官方介绍：经过20多年的研发，海思已经建立了强大的IC设计和验证技术组合，开发了先进的EDA设计平台，并负责建立多个开发流程和法规。海思已成功开发了200多种拥有自主知识产权的模型，并申请了8000多项专利。

　　海思女掌门何庭波

　　何庭波执掌海思和2012年实验室两个研发关键部门，在华为的研发系统中是一位举足轻重的人物。但她本人非常低调，很少出现在媒体面前，喜欢称自己是一名“芯片工程师”。

　　华为的官网显示：何庭波出生于1969年，毕业于北京邮电大学，硕士。1996年加入华为，历任芯片业务总工程师、海思研发管理部部长、2012实验室副总裁等，现任海思总裁、2012实验室总裁。

　　何庭波曾经在给新员工的寄语中自我介绍，她最早加入华为是在深圳工作，做的第一颗芯片是光通信芯片。后来华为为了发展3G，认为无线很重要，1998年何庭波前往上海搭建了华为无线芯片部，并把3G无线网络芯片做起来了。

　　几年后，华为又派何庭波去硅谷工作两年时间，“我在硅谷工作了两年，这让我看到了半导体设计的很多差距，后来海思积极吸引很多的全球人才，和我当时在硅谷的一段经历也有关系。”

　　这次美国商务部对华为实施出口管制，何庭波5月17日在给海思员工的内部信中表态，华为有能力继续服务好客户。“是历史的选择，所有我们曾经打造的备胎，一夜之间全部转正!多年心血，在一夜之间兑现为公司对于客户持续服务的承诺。是的，这些努力，已经连成一片，挽狂澜于既倒，确保了公司大部分产品的战略安全，大部分产品的连续供应!”

　　“今天， 这个至暗的日子，是每一位海思的平凡儿女成为时代英雄的日子!”何庭波在内部信中这么写道。

　　麒麟芯片和华为手机的相互成就

　　2018年，华为卖出了2亿台手机，销量排名全球第三;从营收结构上看，消费者业务已经占据了华为总营收的半壁江山，2018年这一数据为48.4%。

　　这是麒麟系列和华为手机相互成就的故事。借助华为手机的畅销，海思旗下的麒麟芯片也开始打出知名度;而麒麟芯片本身，也为华为手机带来了差异化的竞争力。

　　手机芯片的核心主要是两块，一个是应用处理器(AP)，包括CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器);另外一个是基带处理器(BP)，负责通信信号处理。近年各芯片厂商都开发SOC芯片集成电路的芯片，把射频等核心部件都合在一起形成一块整体解决方案。海思麒麟系列就是SOC芯片。

　　海思麒麟系列芯片的突破不得不说余承东。

　　在美国商务部把华为列为“实体名单”后，余承东在朋友圈评论称“消费芯片一直就不是备胎，一直在做主胎使用，哪怕早期K3V2竞争力严重不足，早年华为消费者业务品牌和经营都最困难的时期，我们也始终坚持打造自己芯片的核心能力，坚持使用与培养自己的芯片，同时继续使用一部分美国芯片及部件。”

　　2012年，海思发布了K3系列第二款芯片K3V2，号称是全球最小的四核ARM A9架构处理器。与同时期的高通APQ8064和三星Exynos4412都已经用上了28、32nm的工艺。K3V2工艺是40nm，发热量大，游戏的兼容性不强，也没有获得市场认可。

　　但任正非一直坚持自家的手机搭载K3V2芯片，华为的D系列、P系列和Mate系列都搭载了这款芯片。这也是任正非的理论自家的狗粮自己先吃。

　　但正是这种大规模使用，不断改进，使得海思的芯片不断提升。

　　2014年9月，华为在柏林发布了Mate 7，搭载了麒麟925。这款手机迎合了消费者对大屏手机的需求，最终出货量超过700万台，开始扭转华为在消费者心中低端机的印象。

　　2015年11月，华为发布麒麟950 SoC芯片。该款芯片陆续用在华为旗下的Mate 8、荣耀8、荣耀V8运营商定制版和标配全网通版等手机上。2016年4月，华为发布麒麟955 SoC芯片，带领华为P9系列成为华为旗下第一款销量破千万的旗舰机。2017年9月2日，华为发布全球麒麟970，是全球首款内置独立NPU(神经网络单元)的智能手机AI计算平台，采用台积电的10纳米工艺。搭载这款芯片的华为Mate 10系列全球出货量累计达1000万台，创华为Mate系列出货量同期新高。

　　2018年，华为发布麒麟980芯片，采用7纳米工艺。半年后，高通同样采用7纳米工艺的骁龙855才正式发布，两者在性能上不差上下。

　　十多年的发展，海思麒麟芯片已经成为华为手机构筑竞争力的重要武器，加上华为近年积累的摄影优势和软件系统的优化，使得华为手机的销量一直保持快速增长。今年第一季度，华为手机销量超过苹果，成为全球第二。

　　备胎计划仍有短板

　　招商证券分析师方竞接受澎湃新闻记者采访时表示，针对美国的出口管制，华为短期内加大了库存背后，预计采购库存够6-12个月使用;长期来讲，华为一方面加大对海思的研发投入，芯片争取全面取代，另一方面寻找潜在供应商，要求部分供应商转移产业，放宽对国内供应商的认证资格条件。

　　据了解，华为向台积电提出要求，将部分芯片生产转移至南京，也希望日月光和京元电子等台企转移产地。

　　5月17日，余承东还透露，除了自研芯片外，华为还具有操作系统的核心能力。据了解，2012年华为开始开发自己的操作系统，可用于手机、平板电脑和个人电脑等。

　　即便如此，华为的供应链依然有短板。方竞表示，从拆机角度来分析华为手机业务自给率，目前主要表现在射频芯片领域有差距，对美系厂商依赖严重，华为之前采购Skyworks、Qorvo、博通三家美资企业的产品;无线充电采用是IDT的产品，尽管IDT在去年被日本瑞萨收购，但也受到美国禁令影响。

　　图中红字为美国公司。 图片来自招商证券研报

　　射频被认为是模拟芯片皇冠上的明珠，但模拟芯片一直是中国的弱项，主要是模拟芯片更加依赖研发人员的经验，中国属于后进者，经验较少。2017年国产射频芯片市占率只有2%。国内射频PA厂商唯捷创芯2018年打入了华为供应链。

　　方竞表示，基站中，射频芯片门槛高企，芯片的自给率极低。据产业链验证，海思早已开始射频Transceiver的研发，但前期测试结果相对不太理想。除海思外，国内还有金卓网络的射频Transceiver芯片在研发中，目前仍处于FPGA早期验证阶段。

　　华为还有以来美资公司是一个芯片设计工具EDA(电子设计自动化)。在集成电路发展的早期，人工即可完成集成电路设计。但随着摩尔定律的推进，要完成单位平方毫米内上亿个门级电路的芯片的设计，则必须通过EDA辅助工具进行芯片设计。

　　目前国际上主要有三大集成电路EDA公司，分别是Synopsys，Cadence，Mentor Graphics。三家在EDA行业的市占率几乎形成垄断，且均为美国公司。

　　方竞称据产业链调研了解到，由于EDA License授权是多年制的，所以目前海思使用EDA仍一切正常，与华为手机使用的安卓操作系统同理。

　　去年底，华为对外公布了供应商的名单，共有92家核心供应商，其中美国供应商最多高达33家，其次是大陆供应商25家，日本11家，中国台湾10家。

　　据媒体报道，目前高通、英特尔、GF、ARM、安森美、泰瑞达等公司收到邮件要求终止与华为交易，暂停已有订单。

　　5月18日，任正非接受日本经济新闻采访时称，即使高通和其他美国供应商不向华为出售芯片，华为也“没问题”，因为“我们已经为此做好了准备”。