麒麟芯片還能挺多久?
麒麟芯能挺多久?在美國的打壓下,你是不是也在擔心華為的麒麟芯片?一起來了解一下華為麒麟芯吧!
麒麟芯片是如何一步步發展壯大的?2004年4月華為海思半導體公司成立,華為走上了自主研發芯片的道路。
2009年,華為海思發布K3V1,這是麒麟芯片的前身,也是第一款麒麟芯片,該芯片采用了110nm工藝制程,而競爭對手已經達到了55nm工藝,甚至45nm工藝。由于工藝過差、性能太低,市場并不認可,就連華為自己也不愿意使用,K3V1宣布失敗。
2013年,華為K3V2芯片,搭載在D1手機上,這款芯片相比上一代K3V1,有了很大的進步。
搭載海思K3V2的華為D1,一經發布就引起業界的強烈關注,海思K3V2也躋身頂級智能手機處理器行列。K3V2號稱是當時最小的四核A9架構處理器,性能上與當時的三星獵戶座Exynos4412相當,盡管存在一些發熱和GPU兼容問題,但仍不失為是一款成功的芯片,代表著華為在手機芯片市場技術突破。
隨后這款芯片應用在了旗艦手機P2、和Mate1上。
2014年,麒麟芯片正式登場
麒麟910是華為首款以“麒麟”為名的芯片,該芯片工藝制程為28nm;CPU采用了4核Cortex-A9架構,主頻達到1.6GHz;GPU采用了Mali-450MP4系列。同時麒麟910首次集成了華為自研的巴龍710基帶,也就是這款芯片支持4G網絡,麒麟910也是全球首款四核SoC芯片。
麒麟910同樣應用在了華為旗艦系列P6S和Mate2上。
里程碑芯片—麒麟920
真正讓華為的手機芯片走向成熟的是麒麟920芯片。
2014年6月麒麟920正式發布,采用了28nm工藝制程,CPU為:4×A15 1.7GHz+4×A7 1.3GHz,GPU為:Mali-T628MP4,集成了音頻芯片、視頻芯片、ISP,集成華為自研的巴龍720基帶,可支持TD-LTE/LTE FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GSM共5種制式,300M峰值極速下載。
而首次搭載麒麟920的榮耀6成為全球第一款支持LTE Cat.6的手機,榮耀6在各跑分軟件上數據為第一名,使海思麒麟芯片第一次超越了高通驍龍芯片。
也是從麒麟920開始,麒麟芯片真正開始成熟了,成為了芯片界最大的“黑馬”。
隨后華為海思陸續發布了麒麟925、麒麟928、麒麟930、麒麟935、麒麟659、麒麟950、麒麟960、麒麟970、麒麟710、麒麟980、麒麟985、麒麟990、麒麟9000芯片。
而搭載著麒麟芯片的華為手機銷量也水漲船高,從2014年的7500萬部,增長到2019年的2.4億部,超越了蘋果手機的1.9億臺。也正因如此,華為受到了美國的打壓。
2020年華為全年銷售收入8914億元,其中,消費者業務總體達到了4289億元,可以說華為手機業務占了很大比例,麒麟芯片更是功不可沒。
麒麟芯片的自主成分有多少?是否值得華為繼續堅守。目前的手機芯片準確地說應該叫SOC。因為它不僅僅是一個處理器、一個芯片那么簡單了,麒麟芯片也叫麒麟Soc
麒麟芯片準確地說是麒麟Soc,SoC是system on chip的縮寫,中文翻譯就是系統在芯片上,片上系統。一般來說,SoC要有進行數據處理的CPU,進行圖形處理的GPU,進行圖像處理的ISP,進行通訊的基帶,音頻處理的DSP等等,將這些東西封裝在一塊芯片上,就是SoC。
諸多元器件集成在一起,構成一個整體。保證各個元器件之間能夠協調、穩定地運行,這樣的設計技術也不是隨隨便便就能做到的。
一起來看一看麒麟芯片的自主程度如何?
· CPU:架構采用了ARM的v8架構,ARM公版指令集,核心一直都是ARM Corter A系列核心,自研只有一小部分;
· GPU:同樣采用了ARM的Mail G系列架構;
· NPU:自麒麟990開始采用了華為自研達芬奇架構,早期采用了寒武紀的NPU;
· 基帶:采用了華為自研的巴龍5G基帶;
· DSP芯片:華為自主研發
· 主射頻芯片:華為自主研發
· DDR:采用了國內長江存儲,華為研發了存儲管理系統;
盡管CPU和GPU采用了ARM的架構,但是華為麒麟芯片仍然稱得上自主研發。
很多人會認為,CPU和GPU都用的ARM的,能算自主嗎?但是,大家要明白世界上沒有哪一家公司能夠做到CPU、GPU、基帶三大件全部自研的,就連高通和蘋果也不能。
衡量一個手機SoC設計公司的實力,要分三部分來看。AP設計能力、BP設計能力、整合能力。
AP(CPU)設計能力:
蘋果第一,因為蘋果在2008 年4 月23 日,花費了2.78億美元,并購了PA Semi,該公司專注開發高效能Power 處理器,之后重組了處理器研發團隊,并在2012年9月發布的iPhone 5上搭載了自研的A6處理器。
高通第二,高通是在RAM公版A73,A75上進行修改,并號稱“魔改”。
華為最弱,華為的麒麟芯是直接拿來公版設計好的直接用。
BP(基帶)設計能力:
華為高通旗鼓相當,華為的巴龍5000,高通的X55都是世界上數一數二的基帶,而蘋果沒有基帶,只能外掛高通的基帶。
整合能力:
華為最強,早在麒麟990時,華為已經將5G基帶集成了,麒麟9000是世界首款5nm 5G Soc。
高通次之,高通有處理器,有基帶,但是至今仍然沒有把5G基帶集成到處理器中。
蘋果最弱,基帶都沒有,拿什么集成呢?
可以看出,華為的麒麟芯片絕對稱得上是自研,性能也達到了世界前三的水平,因此麒麟芯片絕對值得華為繼續堅守,繼續發展。
麒麟芯片的三大“痛點”我們知道麒麟芯片因為代工問題,導致華為無“芯”可用,其實除了代工外還有兩個問題,同樣需要華為解決,否則即便解決了代工問題,麒麟芯片仍無法使用。
1、芯片設計軟件
芯片設計必須要用EDA軟件。
EDA軟件是設計電子芯片,電路板必需的軟件,覆蓋了 IC 設計、布線、驗證和仿真等所有方面,是IC設計,電路板設計最上游、最高端的產業,目前沒有其他軟件工具可以替代。
世界三大EDA軟件公司有兩家是美國公司,另外一家也和美國有著千絲萬縷的聯系。
· 美國的Synopsys(新思科技),技術最全面,優勢在于數字前端、數字后端和 PT signoff。
· 美國的Cadence(楷登電子),優勢在模擬或混合信號的定制化電路和版圖設計,PCB 相對也較強,但是 Sign off 的工具偏弱。
· 西門子旗下的 Mentor Graphics(明導國際),優勢在在 Calibre signoff 和 DFT,后端布局布線和PCB也有優勢,但在集成度上偏弱。
國內EDA軟件現狀:三大EDA公司占了95%份額,國產僅占5%,而且國產EDA軟件和先進工藝的結合不好,對先進工藝的芯片支持不夠。
為了設計一款近似完美的芯片,往往需要三家公司的軟件,取長補短,相互結合。華為也不例外,因此如果美國卡住EDA軟件,那么華為連設計芯片的能力也要失去了。
2、ARM架構
ARM 架構,也可以稱為 ARM 指令集,所謂指令集就是一整套底層指令的統稱。分為RISC(簡單指令集)和CISC(復雜指令集),相比較而言簡單指令集的指令格式統一,種類比較少,尋址方式也比復雜指令集少,而復雜指令集的效率比較高,目前市場上基本都在使用 ARM的V8架構,V9架構要到年底才會發布。
可以說在手機芯片領域,ARM 架構是絕對的王者,X86也曾進軍手機芯片領域,最后失敗。目前高通、蘋果、華為、三星、聯發科等都在使用ARM架構,而且誰也離不開ARM架構。即便是號稱“魔改”的高通,即便怎么改,也改不了最基礎的核心。
ARM 授權方式主要有這三種:架構授權、內核授權、使用授權。
架構授權:是指企業購買了架構級的ARM處理器設計和制造許可,可以從整個架構和指令集方面進行整改,對ARM架構進行大幅度改造,甚至可以對ARM指令集進行擴展或縮減,以便達到更高性能、更低功耗或更低成本等不同目的。
內核授權:內核授權則是指用戶可以將其所購買的ARM核心應用到其自行設計的芯片中,但不得對其購買的ARM核心本身進行修改。
使用授權:擁有使用授權的用戶只能購買已經封裝好的ARM處理器核心,而如果想要實現更多功能和特性,則只能通過增加封裝之外的DSP核心的形式來實現。
目前華為已經購買了ARM V8 架構的永久權限,也就是華為可以從整個架構和指令集方面進行整改,也可以對ARM指令集進行擴展或縮減。
自研架構絕非一朝一夕的事情。
國產架構與ARM架構除了技術上有很大差距外,生態上同樣具有差距,即便是實力如高通,在自研架構上也沒有成功,因為幾代研發還不如ARM的公版。蘋果的自研架構雖然在性能上超越了ARM的公版,但是芯片面積和成本都居高不下。
而最近傳聞的ARM V9架構要年底才會推出,商用也需要一段時間。不過近日市場上也傳來了好消息。
在華為授權問題上,ARM強調:“ARM既有源于美國的IP,也有非源于美國的IP。經過全面的審查,ARM確定其Armv9架構不受美國出口管理條例(EAR)的約束。ARM已將此通知美國政府相關部門,我們將繼續遵守美國商務部針對華為及其附屬公司海思的指導方針。”
雖然國產自研架構上,與ARM差距巨大,但是目前華為仍然可以使用ARM的架構。
3、芯片制造
芯片制造就是不斷地挑戰物理極限,不斷提高精密度,再加上200種特殊設備,幾千道制作工序,絕對稱得上是人類的極限工作。
芯片的制作流程主要包括:清洗、預烘、涂膠、前烘、對準、曝光、顯影、豎膜、刻蝕、去膠。
而這些流程絕對不是一遍就能完成的,需要反復的,多次的制造,目前上百億的晶體管數量就要經過近5000道工序,任何一道工序出現問題,都有可能造成這批芯片報廢。
而華為尚未涉足芯片制造領域,麒麟芯片也是依靠代工完成的,臺積電和三星明確表示不會給華為代工芯片,因此從2020年9月起,麒麟芯片再沒制造出一顆。
國內芯片制造龍頭,中芯國際目前的工藝水平在28nm制程,麒麟芯需要5nm、7nm工藝,因此即便中芯國際有心為華為代工芯片,恐怕也是能力不夠。
造成這樣的局面就是缺少關鍵設備—EUV光刻機
AMSL生產的EUV光刻機,可以稱為人類科技的巔峰之作,目前這款光刻機和零部件對中國大陸禁售。
芯片制造所需的材料也大量依賴進口,有的材料如光刻膠需全部進口。國內半導體材料產業總體規模偏小、技術水平偏低,國產材料的銷售規模占全球比重不到5%,與發達國家相比仍存在較大差距。2020年10月4日晚間,中芯國際發布公告稱:美國BIS已根據美國出口管制條例EAR744.21(b),向中芯國際的部分供貨商發出信函,對于向中芯國際出口的部分美國設備、配件及原物料,會受到美國出口管制規定的進一步限制,須事前申請出口許可證后,才能向中芯國際繼續供貨。
中國芯片制造唯一的希望“中芯國際”,目前也受到了美國的限制。
可以說麒麟芯片最大難點依然在制造上。
華為對麒麟芯片的態度2021年4月13日,第18屆全球分析師大會上,華為輪值董事長徐直軍表示:海思在華為是芯片設計部門,不是盈利的公司,對它沒有盈利的訴求。現在是養著這支隊伍,繼續向前,只要我們養得起。這支隊伍可以不斷研究、開發,為未來做準備。
可以看出,麒麟芯片對華為是很重要的,華為也明確表示,只要養得起就會一直支持海思芯片設計公司。
那么華為養得起海思嗎?一起來看看!
養不養得起,就看資金如何?先來看一組數據:
華為2018年銷售的總收入為7212億元人民幣,凈利潤為593億元人民幣,研發投入1015億元人民幣。
華為2019年銷售的總收入為8588億元人民幣,凈利潤為627億元人民幣,研發投入1317億元人民幣。
華為2020年銷售的總收入為8914億元人民幣,凈利潤為646億元人民幣,研發投入1419億元人民幣。
華為研發投入不斷地加大,這需要持續的龐大的資金來支撐,那么華為的資金足夠嗎?
發行債券:
2019年華為發行30億債券,用于補充公司本部及下屬子公司營運資金,票面利息為3.48%,需持有3年時間,隨后當年還發行了第二次債券。
2021年開年以來,華為已兩次出手發債,募集資金補充公司及子公司的營運資金。1月29日發行第一期40億中期票據后,3月3日,中國貨幣網披露,華為發行今年第二只中期票據,40億元,期限為3年,發行日期3月3日至4日。
而事實上華為在海外發行的債券更多,僅2015年至2017年,3年期間就在海外發行了45億美元的債券,約合人民幣300億。
出售子公司:
2020年11月17日,華為官宣出售榮耀100%股權。華為在聲明中稱,交割后的榮耀,華為不占有任何股份,也不參與經營管理與決策。
有媒體報道稱,此次的交易作價約1000億元人民幣,但也有媒體稱,交易價格或超過2000億元。
征收專利費:
2021年3月16日,華為宣布以上限2.5美元的價格收取5G的專利費。
根據Gartner的預測表明,2021年智能手機的發貨量將達到15.35億部,而這些手機基本都是5G手機,按照最高的價格2.5美元計算,華為能收的專利費最大值在每年37.5億美元左右。
進軍新能源汽車領域
2019年的5月29日,由華為總裁任正非簽署文件,正式宣告華為的智能汽車解決方案BU(業務部門)正式成立。
華為在汽車領域的布局有:HiCar平臺、自動駕駛、車聯網、電池。
華為并不生產車,它將操控平臺、自動駕駛、車聯網、石墨烯電池等技術完美地結合起來,和車企一起打造更加出色的智能汽車,讓汽車成為行走的電腦。
華為不再悶頭自研了,看到了新的機會就上,顯然,在壓力之下,華為的戰略更靈活了!
華為多管齊下,戰略靈活,加上強大的研發實力,絕對有能力支持海思和麒麟芯片繼續發展下去。
問答總結麒麟芯片是國產手機芯片的頂峰,是華為手機熱銷的賣點,無論是性能,還是自主程度,都是國產芯片的驕傲。
雖然目前華為受到美國的打壓,導致麒麟芯片無法代工,但是根據華為的戰略部署,華為在資金方面仍然是充足的,因此海思仍然會繼續發展,繼續前進,麒麟芯片也一樣會繼續走下去。
我是科技銘程,以上是我的回答,希望可以幫到您,如有不妥之處,敬請批評指正!