華為麒麟,扼腕嘆息

對于國內最大的行動電話廠商華為來講,最近這兩年雖然在智能行動電話上混得風生水起,但接踵而來的各種變故也讓整個公司籠上了一層陰影。

2018年底,華為副董事長兼首席財務官、創始人任正非的長女孟晚舟被傳出因公司涉嫌違反美國對伊朗的制裁協議,加拿大應美國政府要求對其進行逮捕和起訴。

2019年5月16日,美國總統特朗普簽署行政命令宣布進入國家緊急狀態,允許美國禁止“外國公司”擁有或掌控的公司提供電信設備和服務。隨后美國商務部宣布將華為及其70家公司列入出口管制實體名單之列,命令未經批準的美國公司不得銷售產品和技術給華為公司。

2020年7月14日,英國政府正式公布禁止華為參與當地5G網路建設。英國大臣杜永敦表示,電信運營商自2020年底起不能購買華為的5G設備,并要求電信公司在2027年前拆除所有華為5G設備。

2020年7月16日,臺積電(TSMC)宣布,受美國政府對中國華為公司禁令的影響,臺積電自5月15日起就未再接受過任何來自華為的訂單,而且如果美國政府對華為的制裁不變,公司將在9月14日之后停止對華為的供貨,其中包括華為旗下子公司海思半導體。

對于華為來講,這可以算到上是迄今為止最沉重的一次打擊了,沒有了臺積電的代工,就意味著華為行動電話中最重要的一環——麒麟SoC將快速落后于高通、三星和聯發科這些同期旗艦SoC,而華為行動電話也會陷入到無芯可用的尷尬局面。

從初次試水的K3V2到重整旗鼓的麒麟925,從奠定高端地位的麒麟950到5G市場中叱咤風云的麒麟990 5G,海思的麒麟芯片見證了華為在智能行動電話市場中一步一步走到如今的地位,經歷風雨磨難,方見今日彩虹。

但隨著9月15日的禁令正式實行,Mate 40 Pro上搭載的麒麟9000可能會成為旗艦麒麟SoC的絕唱,在心生惋惜的同時,也讓我們再次回顧一遍海思行動電話處理器在這十余年的發展吧。

海思K3V1——第一次嘗試

成立于2004年10月的海思半導體有限公司,前身是華為集成電路設計中心,作為從事外銷芯片業務的這家公司,在市場推廣中會極力避免提及華為,突出“海思”這個自有品牌。

許多國際半導體巨頭都有一套獨特的芯片命名邏輯,英特爾會以設計組周邊的地名、街道名、河流名、山名等等作為產品或者項目的代碼,如Coppermine(科珀曼河)、Willamette(威拉米特河)、Nehalem(內哈利姆河)等。而AMD服務器平臺處理器則采用F1方程式賽車賽道命名,如Barcelona(巴塞羅那)、Shanghai(上海)、Suzuka(鈴鹿)等。

而海思則更熱衷于中國的雪山,在推出K3系列之前,海思已經推出或研發過Moiri(梅里)、Balong(巴龍)、Gongga(貢嘎)等多個產品項目,全部以中國幾座知名雪山來命名。

“K3”同樣名自高山,是喀喇昆侖山脈自西向東的5座主要山峰中的第三高峰——布洛阿特峰(Broad Peak)的代號。它也是全球第十二高峰,海拔8051米。

這個名字雖然飽含著海思和它母公司華為的期待,但實際上K3V1作為第一代自研行動電話芯片,可謂是命途多舛。

K3V1采用的是當時已經顯得落后的180nm工藝,遠遠落后于其他家處理器的65nm/55nm/45nm工藝,在系統上還偏偏選擇了Windows Mobile——這一后來被宣告死刑的智能行動電話操作系統。

此時的華為還忙于給其他運營商做定制行動電話,根本沒有辦法來大規模推動海思芯片在自家行動電話上搭載,只有寥寥數款華為行動電話能夠有幸用上這款處理器,比如下面這款華為C8300,支持的還是已經是日薄西山的Windows Mobile系統。

由于出貨量較小,初期的K3芯片想要做智能行動電話廉價化方案,介于當時的高端智能機與低端功能機之間,走做整機的路線,但是這個市場中早就有了聯發科與展訊這類強敵,產品競爭力不強,華為內部本身就不太看好,再加上銷售策略上的種種失誤,使得海思首款行動電話處理器K3V1很快就迎來了失敗。

K3V2——首款旗艦遭折戟

對于華為來講,K3V1的失利是一件不能容忍的事情,在吸取了教訓之后,華為向海思傾注了更多的資金,期許它能成為自己的行動電話業務的最大助力。

在漫長的兩年開發時間之后,2012年8月,海思的K3V2處理器正式推出,一改上代的低端走量策略,這款處理器打算對標的是同期的安卓旗艦,華為和海思也在它的身上寄予了厚望。

搭載K3V2的行動電話就有當年的旗艦華為Ascend D2、華為榮耀2、華為Ascend P6、華為Ascend P2和華為Mate 1等機型,而定位最高端的D2和Mate 1對標的就是HTC powered-by=”xiumi.us”>

先來看看這款處理器的規格吧,海思K3V2號稱是2012年業界體積最小的四核A9架構處理器。它搭載了四個頻率為1.5GHz的A9內核,嵌入了號稱是業界最強的嵌入式GPU,采用了臺積電 40nm工藝,芯片面積12mmx12mm,是繼英偉達tegra3之后第二款四核A9處理器。

聽著紙面數據還算不錯,但是制程工藝方面再次落后于同期的旗艦處理器,要知道同期的三星和高通已經用上了28nm的工藝,光是制程上,K3V2已然落后許多,導致發熱控制上非常不理想。

而K3V2為了追求GPU的強大,貿然采用了Vivante公司的GC4000,在兼容性上表現非常差,跟Tegra 3一樣,要么游戲壓根沒辦法運行,要么運行的實機效果很一般。

發熱和兼容性這兩點成為了K3V2的致命軟肋,在初期的消費者市場中口碑滑落至谷底,即使后來P6改用優化過后的K3V2E,依舊無濟于事。

麒麟 910和 920

——逆轉口碑,站穩市場

對于華為和海思來講,K3系列的口碑既然已經跌至谷底,不如另起爐灶,用全新的系列來一改消費對于國產處理器的固有印象,中國神話中的瑞獸——麒麟成為了這個新系列的名字,頗有和高通驍龍對標的意味在里面。

又經過一年多的辛苦研發,麒麟910 SoC面世,使用的還是四核 Cortex-A9 架構,頻率提升到了1.6GHz,變化不算太大。更重要的改變是用上了28nm HPM的制程工藝,并將GPU由原來的GC4000替換成了Mali 450 MP4 ,一舉解決了前代發熱量過大和GPU兼容性差兩個問題,雖然整體性能依舊難以企及同期的三星與高通旗艦,但已然走在一條正確的道路上。

除此之外,麒麟910首次集成了自研的巴龍710基帶,從而成為真正意義上的行動電話 SoC,要知道能做到這一點的只有寥寥數家,就連三星也是在幾年后才推出了集成基帶的SoC。不可否認的是,如果沒有華為在前幾年的不斷投入,沒有海思在芯片領域的深耕,麒麟910是絕無可能完成這一創舉的。

麒麟910系列不僅被用在華為Mate2、華為P7和榮耀3C這樣的行動電話上,甚至連惠普Slate 7 VoiceTab Ultra平板也用上了這款SoC。

搭載麒麟910T的華為P7以2000元以上的價位在10個月內就賣出了600萬部,大大超過了P6的400萬部,麒麟910T在其中有著不小的功勞。

而之后的麒麟920系列延續了910的成功,采用了4+4的 big.LITTLE架構,4個1.7GHz的A15大核與4個1.3GHz的A7小核,搭配以Mali-T628MP4的GPU,依舊使用臺積電的28nm HPM制程工藝。

在麒麟920上,海思帶來了全新的巴龍Balong 720集成基帶,這是第一款支持LTE Cat.6標準的集成基帶,甚至領先于當時的業界霸主高通。麒麟925將大核主頻從1.7GHz提高到了 1.8GHz,并且集成了“i3”協處理器。麒麟 928則把大核的主頻進一步提升到2.0GHz。

值得一提的是,搭載麒麟925的Mate 7在高端旗艦市場中成績斐然,售價3000多元的這款行動電話,總銷量達到了700萬部,得益于大屏大電池加國產處理器的組合,讓華為行動電話首次在高端市場中站穩腳跟。

麒麟 930至 960

——穩扎穩打到大步前進

在2015年3月發布的麒麟930系列采用8核Cortex-A53 的架構,GPU為 Mali-T628 MP4,臺積電28nm工藝制造,依然是集成 Balong 720 基帶,在發布之初還被人詬病過于保守,只是中規中矩的升級,沒有太多亮點。

但是正因為保守,恰好讓海思的麒麟避過了兩個大坑,一個是ARM最新的Cortex-A57 微架構,另一個是臺積電的20nm工藝,高通810、蘋果A8和聯發科Helio X20都是它們的受害者,好在華為沒有盲目追求指標,只做了類似半代更迭的升級,作為中高端處理器有著還算不錯的口碑。

真正的重頭戲還是在2015年11月的麒麟950上,首次和iPhone同步用上16nm臺積電工藝,首次采用了ARM的A72+ A53架構,首次集成自研ISP,這三個首次總算讓麒麟處理器不再落后于同期的旗艦,甚至相較于2016年上半年發布的高通驍龍820,還領先了小半個身位,這可以說是一次大跨越。

這樣的跨越同樣體驗在銷量中,Mate 8的銷量也達到了700萬部,搭載升級款麒麟955的P9系列甚至突破了千萬,讓華為在高端市場中牢牢站住了腳跟。

而麒麟960則是在前代的基礎上補齊短板,首次在麒麟處理器上支持了UFS 2.1存儲,并在CPU和GPU上進一步強化,用上了ARM的最新A73架構和Mali-G71 MP8 GPU,并且還支持了Vulkan API,在日常運行和游戲性能方面有了進一步提高。

麒麟960同樣帶來了華為行動電話的暢銷,包括華為Mate 9系列、華為P10系列、榮耀9和榮耀V9在內的多款行動電話創下了全新的銷售記錄。

麒麟 970和麒麟 980

——高端市場,叱咤風云

對于華為和海思來講,依靠著950和960這兩代的成功,可以說麒麟已經成功地在高端市場中站穩腳跟,剩下的就需要去思考如何創新如何突破,如何讓麒麟有更加獨特的賣點,并且這個優點是其他處理器廠商所不具備的。

麒麟970就在這樣的思考中,成為了全球首款內置獨立NPU(神經網路單元)的SoC,這款獨立搭載的NPU,能夠有效地分擔CPU和CPU的壓力,并且由于采用10nm的制程工藝,麒麟970在能效方面也比960提升了非常多,搭配上GPU Turbo的技術,讓麒麟970總算揚眉吐氣一回,一直被詬病的GPU短板也得到了補齊。

2018年9月發布的麒麟980更是首次采用臺積電的7nm工藝,領先于蘋果也領先于高通,將華為的高端芯片推向另一個高峰。

搭載這兩款旗艦處理器的行動電話有華為的Mate 10系列、P20系列、Mate 20系列和P30系列,每個系列都在當年創下了非常不錯的戰績,將華為高端行動電話的價位上探至五六千元,要知道這在以前是只有三星和蘋果能接觸到的價位。

華為在這兩代中,依靠著麒麟處理器不僅稱霸國內市場,也在國外市場攻城略地,吃下了不少國外行動電話廠商的份額。

麒麟 990和麒麟 9000

—— 慘遭制裁,恐成絕唱

前面可能疏于提到跟麒麟相輔相成的巴龍基帶了,實際上華為能夠在全網通4G的時代取下喜人的戰果,和海思的巴龍基帶也有很大的關系,雖然和高通相比,巴龍在基帶上稍遜,但這已經足夠將三星和英特爾這些廠商遠遠甩在后面了。

而到了5G時代,巴龍更是成為全球矚目的焦點,原因無它,麒麟990 5G不僅首次采用全新的7nm EUV臺積電工藝,還首次集成了巴龍5000 5G基帶,在5G時代即將來臨時,功耗和性能之間取得了一個平衡,而搭載它的Mate 30 Pro也成為了當之無愧的機皇。

只可惜天不遂人愿,變故接踵而來,伴隨著了美國商務部的一紙禁令,就讓華為最重要的代工廠,也是全球最大的代工廠臺積電在9月之后就再不能給海思代工任何一片芯片,這就基本斷絕了華為在旗艦處理器上繼續更新迭代的可能了。

等到9月之后,傳聞中的采用臺積電5nm工藝的麒麟9000很可能就此成為絕唱。華為消費者業務CEO余承東在此事上,也無奈地感嘆道「中國的半導體工藝、制造能力還沒上來」。

除此之外,他也略顯悲壯地回顧了華為自產芯片十幾年來的開拓過程:「(我們)從嚴重落后,到比較落后,到有點落后,到逐步趕上來,到領先,到現在又被封殺。(華為)走了這樣一個過程,我們投入了非常巨大的研發投入,也經歷了艱難的過程,但很遺憾的是我們在重資產投入、資金密集型的半導體制造領域,華為沒有參與,我們只是做了芯片的設計。」

當然,這一紙禁令不能直接扼殺華為的行動電話業務,在世界范圍內,還有很多可以替代的選擇,比如已經接下華為1.2億顆芯片訂單的聯發科,比如存在和解可能的老對手三星高通。

不過這些廠商畢竟不是自家的海思,華為要把相當一部分利潤留給這些廠商,最直接的反饋可能就是華為和榮耀行動電話繼續漲價,在銷量上可能也有一定的下滑。而海思呢,可能因為不再有處理器的大量訂單而轉向服務器領域,好不容易積累起的技術只能封存。

這實在是莫大的遺憾,從K3V1到麒麟990 5G,這條歷經艱難方見曙光的路轉瞬就被黑暗吞噬。

不過一切并非都是絕望,希望在中芯國際這家公司上,如今的它就在代工采用了14nm工藝的中端芯片麒麟710A。并且中芯國際還在在不斷提升28nm/14nm工藝的產能,不斷改善晶圓的良品率,爭取給華為提供更多14nm的芯片。

假以時日,中芯國際能在已有的基礎上攻克7nm和5nm的難關,追上臺積電和三星,趕超英特爾也不是一個奢望。

但是那可能又是一個10年了,麒麟處理器損失的時間又有誰可以來彌補呢?

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