中国那么多芯片，唯独华为的麒麟芯片完全追上了世界最前沿，而且有一定的引领作用。作为行业的后来者，华为如何打破魔咒，从跟跑变成了领跑呢？芯片研发到底是简单，还是困难呢？我是东城观星，今天我们继续复盘中国芯片的探索之路。 一、唯一从跟跑到领跑的中国芯片 说到中国芯片，不管是龙芯，还是申威，虽然都有不错的成绩，但总的来说都属于追赶者的范畴，性能始终做不到领先世界，真正做到领先的只有华为的麒麟芯片，这也是国人的骄傲。华为芯片，从2014年麒麟910开始，经历了短短的六年时间，就从追赶变成了领先。六年里，旗舰芯片推出了11款，中高端芯片也推出了6款，工艺制程从28nm提高到了5nm。这可是比摩尔定律还快的节奏啊，是不是有点像中国军舰下饺子的感觉啊。 二、麒麟芯片和ARM 但是大家看到华为芯片取得成就的同时，也该想想华为能取得这样的成就是一帆风顺的吗？我相信很多朋友都知道，华为最早设计的手机芯片并不算太成功。华为的第一款手机芯片不叫麒麟，名字叫K3，为了跟第二款区别开，也可以叫K3V1。这是华为海思成立以后设计的第一款通用手机芯片，是为了华为的终极战略而研发的。这个终极战略就是不能在配件上被国外卡脖子，尤其是芯片。 万事开头难，华为也一样。2006年开始进行手机芯片的研发，用了两年时间到2008年正式拿出了K3V1。按说两年研发一款芯片，速度也算可以了，毕竟是第一款芯片。但是，这第一款芯片的电路结构并不是海思自己设计的，而是直接从英国的ARM公司购买的。英国的这家公司设计出了大名鼎鼎的ARM指令集，他们自己设计芯片，但并不生产和销售成品，而是把芯片设计方案和知识产权卖给其他公司，让他们去生产和销售。华为就是买到了他家的CPU内核设计方案，进行生产的。需要说一句，这家英国的公司先是被日本软银收购，最近又被美国的英伟达公司收购了。一个金饼子，被日本美国买来买去，但如果中国人要买，一定会有人出来反对，不是吗。 有朋友会说了，购买人家的内核，这也叫华为设计的芯片吗？不就是买的人家的芯片模板，自己生产吗，跟套牌有什么区别啊？还需要用两年的时间吗？不是那么简单，虽然不像龙芯和申威那样是从头设计的，但也不是完全拿来就用。华为买到的方案，是类似毛坯房的设计图纸，需要进一步设计装修方案，并设计建设方案。在完全没做过的时候，给你一个图纸，让你去盖房子，恐怕你也是无从下手的。不要以为只有华为是这样的，三星的自主芯片是这样，联发科的芯片也是这样的。 所谓的装修，就是在内核之外，要增加各种配套设施，比如要在芯片上增加显卡、声卡、内存、电源管理等模块，还要设计无线猫、GPS、蓝牙、Wifi、收音机、无线电视等功能模块的接口，这些都是要在最终的芯片上合理设计的，买到的CPU图纸往往是不包括这些的。这还不算完，设计好最终方案以后，还要研究采用什么样的工艺制程，比如K3V1这款芯片采用的是180nm工艺。然后需要设计工程方案，必须根据代工厂的工艺特点进行设计。代工厂拿着你的图纸得能设计生产模板，然后生产样片，样片生产出来经验证没有问题，再进一步量产。在没有经验的情况下，两年的时间能生产出产品来，也算不容易了。 三、前两款芯片被人看了笑话 但是这款产品投入市场以后，并没有取得预期的效果。由于工艺水平和芯片性能都不突出，这款产品的定位是当时正在兴起的山寨机市场。当时山寨机市场的芯片王子是联发科，虽然联发科跟华为一样购买ARM的芯片设计方案，但是人家有更丰富的经验和更广泛的客户。华为入场以后，并没有成功抢占市场，只有两个山寨里面都不出名的小品牌采用了，后果可想而知，第一款芯片成为了市场上的笑话。 第一款芯片从研发来说，成功了，从市场来说，失败了。这时候，如果放弃，还是挺可惜的，但如果不放弃，继续研发，很可能会继续赔钱。这时候不得不佩服任老爷子的眼光和魄力。他决定，要继续研发第二款芯片，而且要研发先进的芯片。更不可思议的是，人家决定，既然别人不愿意用，那就让华为自己的手机来用，而且直接安装到中高端手机上。这个决定，别说外界，就是华为内部也是难以理解的，搞不好，就会把华为的手机品牌给毁掉了。但这个决定却树立了华为芯片的高端定位，冲向了联发科一直向往的市场地位。 这次用了4四年时间，2012年终于研发出了K3V2。这是世界上第二款四核手机芯片，比高通还要早，使用比较先进的CPU内核，搭配使用了业界最强的GPU嵌入芯片，选择了台积电的40nm加工工艺。一切为了追求高端而设计。但是，后来的事大家也都知道了，虽然这款芯片如愿搭载在华为的中高端手机上，但是，性能却遭遇了翻车。 手机芯片最在乎的是功耗，因为手机电池容量有限，如果芯片耗电太多的话，电池就不经用了。ARM之所以能站稳手机芯片市场，最主要的原因就是功耗低，更省电。但是华为这款芯片的功耗却明显偏高，首先是因为40nm的工艺选择，太保守了，当时台积电已经有了28nm工艺，但华为选择了相对落后的40nm工艺，虽然比上一代K3的180nm工艺水平提高了好几代，但跟竞争对手比起来还差一代。这是功耗高的一个原因，还有一个重要原因是GPU功耗太高。这款GPU不仅功耗高，而且在实际使用中，兼容性比较差，看视频玩游戏都不太好使，可以说是跑分高性能差的一款产品。因此，这款芯片，不仅不算成功，而且拖累了华为高端手机的销量和口碑。 我们不得不说，华为手机在这件事中充当了一个扶弟魔的地位。为了弟弟的前途，差点把姐姐给毁了。但扶弟魔也不总是那么失败，如果弟弟有能力，又有上进心，姐姐的付出是值得的。历史上有不少姐姐全力扶持弟弟，弟弟成功以后回报姐姐的故事。华为的芯片也是一样的，后来华为手机销量越来越好，跟芯片的成功是分不开的。 四、麒麟芯片打了翻身仗 前两个芯片，都不算成功，还被别人看起了笑话。华为没有就此放弃，相反他们继续使用K3V2芯片长达两年之久。通过大量使用自己的芯片，华为收获了宝贵的经验，收获了珍贵的客户反馈数据，得到了芯片设计的经验，这些都是无价之宝。从哪里跌倒就从哪里站起来，华为下一款芯片叫做麒麟910。麒麟910保留了上一代CPU核心，换掉了性能不佳的GPU，改换了28nm工艺，提高了主频。通过这个改进方案，我们可以看到华为的执着与英明。通过对上一代主要问题的简单改进，解决了费电和兼容性差的问题。同时保留成熟模块，继续探索使用数据，以便为后面更激进的设计方案打下扎实的基础。 当然，核心的简单改进，不代表麒麟910就是K3V2的简单升级，事实上是革命性的升级。这是华为第一款系统级芯片SoC，在芯片上除了CPU、显卡以外还集成了无线通讯基带，大大提高了芯片的集成度。高通之所以能成为手机芯片领域的老大，完全得益于他在芯片上集成了无线通讯基带。很多人开玩笑说，高通的芯片完全就是买基带送芯片。华为的麒麟910借鉴了高通的经验，在芯片上集成了通讯基带，而且是完全自己研发的基带。 华为早在2005年就已经自己研发出了通讯基带芯片，经过多年的迭代，已经非常成熟，形成了基带的品牌巴龙芯片。麒麟910跳跃性地集成了4G基带，比高通还要早一年，给华为手机带来了差异化的体验优势。这种优势，相对于高通只能设计芯片来说，华为还能自己生产手机，芯片用在自己的手机上，可以及时获得第一手用户数据，方便后期改进。相对于苹果、三星、联发科来说，集成自有的通讯基带，明显提高了手机用户的使用体验。 打电话用的手机，如果总是打不通电话那就太搞笑了。华为在麒麟芯片上集成了巴龙基带，手机信号好成为华为手机的口碑。另外，我们知道，现在的手机多数都支持全网通，但是当年由于只有华为和高通的基带支持全网通，所以华为和高通的芯片就有了先天的竞争优势。 后面就是麒麟芯片奋起直追的故事了，麒麟芯片使用“挤压式发展”策略，以明显快于摩尔定律的速度更新换代，从2014年到2016年，陆续推出了12款处理器产品，而且麒麟960处理器已经完全赶上了主流芯片水平。基本完成了技术追赶。 五、麒麟芯片开始引领潮流，但也有明显的短板 到2017年的麒麟970处理器，已经开始引领芯片潮流了。麒麟芯片融入了人工智能模块，通过人工智能技术改进芯片的使用性能。这样的技术后来被高通等其他芯片厂商陆续学习。再到麒麟9000则直接成了全球第一款使用5nm工艺的高端5G芯片。从学习到引领，华为真正实现了超越。 由于华为公司在通讯领域的领先地位，引起了大国的猜忌，更采取了一系列打压措施。同时，由于华为海思的深厚底蕴，彻底破坏了第一波制裁效果。麒麟芯片更是中国第一款从跟跑到领跑的芯片，以前人家可以从容地保持技术领先两代以上的地位。每当我们进步一代，人家就可以放出低价的同代技术进行挤压。可是华为麒麟一不小心变成了最领先的地位，原有的措施已经不好使了。 于是，在第一波限制没有成功之后，出台了更加严格、甚至以前从来没有对一个公司采取的措施。只要是使用美国技术的公司，就不能给华为提供服务。这样不仅台积电、三星不能给华为生产芯片，就连中芯国际也不行！于是，这次制裁凸显了华为芯片，甚至是国内芯片产品的一些短板。 华为芯片，第一个短板，就像前面说的，它的CPU和GPU都是购买别人设计好的方案，并非自己设计的。这就意味着可能被人家卡脖子，只要人家停止后续更新版本的授权，华为就很被动。相对来说，高通和苹果的芯片，则是在ARM指令集架构的基础上自己设计的芯片方案，具有完全的自主权，不容易受制于人，也更容易根据自己的需求进行深度设计。 第二个短板是众所周知的生产短板，当台积电不能接收华为订单的时候，麒麟芯片就面临着无法继续生产的尴尬境地，就算能设计出来更先进的芯片，也没有公司能给华为生产，这就非常痛苦了。 六、未来的方向 不管怎样，华为芯片都是国内芯片行业的典范，从研发策略到销售策略，再到迭代策略，都值得国内同行学习，也打破了后进者难以领先的魔咒，给后来者点亮了一盏明灯。眼下可以深入改进的就是自有CPU的研发，像龙芯、高通、苹果一样，真正自己设计内核，而不再使用别人的现成方案。 眼下来说，海思暂时不能把图纸送去生产，恰好可以集中精力研发完全独立的CPU和GPU。也许这就是华为正在执行的长远战略，只是还没有拿出产品而已，毕竟华为和高通一样也是拿到了ARM指令集永久授权的。有一天，我们查看麒麟芯片介绍的时候，CPU内核不再是ARM提供的某个最新版本，而是像巴龙一样的自有品牌，那就说明华为的自主化研发成功了。 我们期待，有一天华为能带动国内的芯片行业一起，形成从芯片设计、到配套技术和设备研发、再到芯片生产的全高端产业链，彻底打破芯片被卡脖子的困局。为中华之崛起攻克最难的一块技术短板。 您觉得华为麒麟芯片的两大短板多长时间能够克服呢？近期有可能被解禁吗？