華為發布麒麟990系列芯片,華為海思芯片發展歷史

　　9月6日華為在德國柏林消費電子展上，面向全球推出最新一代旗艦芯片麒麟990系列，包括麒麟990和麒麟990 5G兩款芯片。

　　麒麟990 5G的發布引起輿論和公眾極大關注，小小芯片，卻是多個行業第一。它是華為推出的全球首款旗艦5G SoC，是業內最小的5G手機芯片方案，基于業界最先進的7nm+ EUV工藝制程，首次將5G Modem集成到SoC芯片中;率先支持NSA/SA雙架構和TDD/FDD全頻段，充分應對不同網絡、不同組網方式下對手機芯片的硬件需求，是業界首個全網通5G SoC。

　　而提到麒麟芯片，就不能不說起它的母公司——頗為神秘的華為海思。華為海思成立于2004年10月，它的前身可以追溯到1991年華為設立的ASIC設計中心，專門負責設計“專用集成電路”（Application-specific integrated circuit，ASIC）。海思的英文名是HiSilicon，Silicon是硅片、半導體的意思，而HiSilicon就是海量芯片的意思，我們可以看到海思在半導體行業深耕的目標和決心。

　　如今，海思已經掌握了國際一流的IC設計與驗證技術，擁有先進的EDA設計平臺、開發流程和規范，成功開發出200多款自主知識產權的芯片，申請專利8000多項，成為全球領先的Fabless IC半導體與器件公司。除了手機SoC芯片之外，海思的芯片與解決方案還覆蓋通信、智能終端、視頻、物聯網等多個領域，享譽全球。

　　然而在成立初期，海思卻面臨著很大的壓力，畢竟競爭對手一下子從愛立信、諾基亞等系統公司升級到高通、博通、Marvell等一系列國際芯片巨頭，迎接海思的是技術困境與資金困境兩座大山。海思是如何一步步打破困境，實現全面崛起的呢？今天，我們深挖麒麟芯片的歷史沿革，來看看一代芯片巨頭的攀登之路。

　　做一顆SoC到底有多難？

　　SoC是System-on-a-Chip的字母簡寫，也就是“片上系統”。通常來說，智能手機芯片主要由應用處理器AP（Application Processor）和基帶處理器BP組成。

　　AP負責操作系統、用戶界面和應用程序的處理，主要包括CPU和GPU等，其綜合水平決定了手機產品的性能邊界。而Modem主要包括基帶和射頻部分（RF）?；鶐Р糠重撠?a target="_blank">信號處理和協議處理，射頻部分負責信號的收發。大多時候，廠商通常會把射頻芯片和基帶芯片放在同一個芯片中，實現物理上的合一，將之統一稱為基帶芯片。

　　總結一下，CPU、GPU、ISP所在的AP部分，通信基帶、射頻所在的BP部分以及其他芯片（電源管理芯片、音頻等）部分，都會被整合到一起，形成一顆高度集成的SoC。

　　那么，做一顆SoC到底有多難呢？有業內人士曾經感慨，“手機芯片是民用消費品里面最難做的，基本上最尖端的科技、最影響用戶直觀體驗的技術要全部發揮到淋漓盡致，才有比拼的實力”。華為Fellow艾偉也曾表示，“每一代產品都會遇到工程技術上的挑戰，從麒麟 920、麒麟930、麒麟950、麒麟960、麒麟970，麒麟980……一路走來，甚至有九死一生的感覺”。

　　芯片研發是一條充滿選擇的道路，工藝的選擇，核的選擇，包括通信規格的選擇，每一步都如履薄冰。對于海思來說，一步踏錯的結果不僅會影響自身發展，更直接關系到千千萬萬華為手機用戶。這樣一條只許成功不許失敗的荊棘之路，絕對算得上九死一生！

　　自主研發 華為海思見真章

　　要在一部只有手掌大小的智能手機上實現滿足人類信息化生活的大部分功能，系統級芯片（SoC）設計極其復雜。

　　首先，一款手機SoC要集成上百種IP，要按時完成設計，架構設計上既需要避免各個模塊互相耦合以降低設計復雜度，同時還需要保證各個模塊配合工作時可以發揮出最佳性能，對設計人員是很大的挑戰。其次，要控制手機的功耗，提升手機續航能力，實現手機的最佳能效比。要做到這兩點，除了準確掌握ARM等廠商的產品開發進度外，還需要自研很多核心器件，同時軟硬件協同能力也需要足夠強勁。

　　例如全鏈路QoS技術，保證優化CPU&GPU對Memory訪問性能的同時，不出現顯示花屏、拍照花屏等情況;再次，封裝能力，麒麟高端SoC均采用業界主流的POP（Package On Package）封裝技術，實現DRAM和SoC的3D堆疊，既可提高集成度，確保產品的輕薄短小，又可保證高性能的高速存儲，是一項非常復雜的封裝技術。最后，還不能忽略先進的制造工藝，需要芯片廠商從技術和應用角度跟進。

　　麒麟芯片的CPU是基于ARM指令集設計的，但是麒麟SoC并不是完全采用的公版CPU。ARM提供的核只是一個標準化的軟核，整個SoC基礎架構包括CPU、互連和Memory系統三個部分，目前的麒麟SoC里面，互連和Memory都是海思自己做的。ISP和通信Modem等硬件也是自己研發。尤其是自研的通信Modem，提高通信模塊和系統之間的數據交互效率和可靠性，讓華為和榮耀手機實現了性能和功耗的高度平衡?？梢哉f，基帶集成的能力代表著芯片廠商的SoC開發水平，而麒麟芯片已經毫無疑問站在了全球領先的第一陣營。

　　2007年華為海思推出巴龍系列首款芯片。3G時代，巴龍Modem就已經開始探索，逐步解決性能、功耗、傳輸時延和成本方面的技術難題，通信規格不斷升級。值得一提的是，巴龍在3G時代很快就以上網卡的產品形態進入全球頂級運營商，在全球范圍內獲得好評。而4G時代推出的LTE芯片，更是在多項核心技術規格上一路領先。

　　有了這些沉淀和積累，才能讓巴龍芯片在5G時代一鳴驚人，站穩通信Modem第一梯隊，推出全球最快的5G芯片巴龍5000，速率和規格創下多個第一。

　　麒麟芯片研發史就是一部通信技術攀登史

　　華為海思芯片發展至今已經有十余年時間，從最初K3V1的掙扎上線，到現在發布領先行業的手機SoC麒麟990。背后既有華為海思長期積累、一以貫之的努力，也有不同時間節點取得的階段性飛躍。

　　麒麟+巴龍芯片歷程圖

　　早在2009年，初出茅廬的海思就曾經推出過一款AP芯片——K3V1，2012年推出業界體積最小的高性能四核A9架構處理器K3V2，性能已經趕上主流水平，和三星獵戶座Exynos 4412相當，通信方面，這款芯片甚至比高通2013年4月實現LTE Cat.4提前了一年半，實力相當出色。

　　2014年，海思推出第一款手機SoC麒麟910，初次在SoC市場嶄露頭角。使用當時主流的28nm HPM制程工藝，向芯片的設計探索邁出關鍵一步。然而麒麟910的研發過程充滿艱難，尤其是TD-SCDMA制式的規格曾面臨重大難題，當時海思在這一規格上沒有人力、沒有經驗、沒有技術儲備。一個通信制式的研發是需要幾百人的，但是據了解，海思最終只用了幾十人的團隊就攻克了這一挑戰，即便是在大雪天，研發人員也自己開著車出去跑外場測試，這種不畏挑戰的勇氣和擔當，是海思能夠取得成功的重要基礎。

　　2014年6月，海思正式發布麒麟920。全球首次商用LTE Cat.6，業界最先進4*A15+4*A7的八核異構架構，性能非常強悍，滿足了3G向4G轉換時期用戶對上網體驗的需求。那一年，搭載麒麟920的榮耀6、榮耀6plus、Mate7成為一代神機，榮耀6 Plus成為首個雙攝手機，Mate7成為國家領導人用于贈送外賓的禮品。業界普遍認為，正是麒麟920和搭載它的幾款手機的成功，初步奠定了麒麟芯片在4G時代的市場地位，也為華為和榮耀手機品牌的崛起發揮了重要作用。

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　　麒麟920之后，海思快速推出了麒麟930。這款芯片集成8核A53，是業界首款支持安卓平臺64位生態的處理器，這一做法領先高通半年之久，是手機芯片邁入64位時代的開端。2015年面臨工藝選擇的時候，海思大膽地選擇了最先進的16nm FF+工藝降低功耗，成為全球首個16nm的手機SoC。在麒麟950這一代上，海思終于做到了全球首商用16nm工藝，第一次在工藝方面站在業界最前沿?？梢哉f，在麒麟950之前，海思還是草莽時代;麒麟950之后，海思則跨入第一陣營。在后續的先進工藝演進路標中，麒麟芯片工藝一直處于業界最領先的地位，麒麟960在16nm上持續改進，麒麟970和麒麟980都實現了10nm和7nm的全球首商用。工藝的領先，有效保障了麒麟SoC的最優性能與能效，為更加復雜的芯片設計打好基礎。

　　2016年對于海思來說是非常重要的一年，其推出的麒麟960各方面綜合性能均達到業界一流水準，麒麟9系列芯片也正式躋身行業頂級芯片市場，與高通、蘋果形成三足鼎立的態勢。當年，搭載麒麟960的Mate 9系列、P10系列、榮耀9、榮耀V9等手機在市場上取得了巨大的成功，麒麟960功不可沒。

　　到2017年9月發布的麒麟970，則首次在SoC中集成了人工智能計算平臺NPU，開創端側AI行業先河。據了解，一開始在AI拍照的場景研發過程中，當NPU和ISP并發時，功耗非常高，內部曾一度打算放棄NPU，后來海思的解決方案團隊想到了解決方案，為廣大用戶的AI拍照體驗提供技術保障。不僅如此，麒麟970還創新設計了HiAI移動計算架構，這是業界終端側第一個繼承全功能AI業務的架構，將NPU、GPU、DSP的能效和功能得到最大程度的釋放。正是從麒麟970開始，海思正式開啟AI探索前進之路，為華為的全場景智慧戰略打下堅實的技術基礎。

　　麒麟980的推出，更是朝AI智慧手機的進化方向上再邁出了重要一步，在逼近硅基半導體工藝物理極限的7nm尺寸上實現最強性能，海思讓業界看到芯片性能廣闊的發展空間。AI體驗方面，麒麟980更強的AI計算力帶來了更加具有實時性的AI體驗，如AI人像留色、實時AI卡路里識別、AI購物等功能都給廣大手機用戶帶來革命性的智慧體驗。

　　麒麟980

　　麒麟990 5G：全球首款旗艦5G SoC芯片

　　首發搭載麒麟990系列芯片的華為Mate30系列，將于9月19日在德國慕尼黑全球發布。這預示著，華為端到端的5G體驗將走進用戶手中，真正進入商用階段。

　　全球首款旗艦5G SoC芯片

　　過去十年，華為在端（終端）、管（網絡）、云（云服務）、芯（芯片）側持續加大對5G相關技術的投入。截至2019年3月底，華為投入5G研發的專家工程師有2000多位，在全球已經建立十余個5G研究中心，向歐洲電信標準化協會ETSI聲明2570族5G領域基本專利，占全球該領域的17%，居全球第一。當前，華為已在全球30個國家獲得了46個5G商用合同，5G基站發貨量超過10萬個，居全球首位。

　　站在華為5G戰略來看，華為從端、管、云、芯等不同維度，持續構建5G端到端卓越體驗。麒麟990的發布，又預示著一個新時代的開始。它不僅是全球首款旗艦5G SoC芯片，在5G商用元年率先為消費者提供卓越的5G體驗。同時它也是華為5G戰略的重要組成部分，全新一代的5G通信技術，將憑借其高速度、低時延和高可靠性的優勢，繼續降低社會成本，提升社會效率，縮小數字鴻溝，它也將催生更多強大的新技術、新應用產生，讓萬物互聯的智能世界更可期。