所有产品

华为究竟自主研发了哪些芯片?

  华为的 mate 系列、荣耀系列、P 系列手机都众所周知,但是华为这些年自主研发了多少芯片大家知道吗?

  华为依托它旗下的海思半导体公司自主研发了华为手机自用的麒麟芯片、Baglong 基带、IPC(网络摄像机)视频编解码和图像信号处理的芯片、电视芯片和 NB — IoT 芯片等,其质量获得了用户的高度评价。

  在海思公司 2004 年刚成立时,还没涉及智能手机芯片。在 2009 年,推出一款 K3 处理器试水智能手机,这是一款面向公开手机市场芯片,与展讯、联发科一起竞争市场,但华为自己手机当时没有使用这款处理器,最终并不是展讯、联发科的对手。

  华为芯片线,华为发布的第一款四核手机华为 D1 采用了该芯片。K3V2 当时号称是全世界最小的四核 A9 构架处理器,性能上与当时主流处理器如三星的猎户座 Exynos4412 相当,虽然这款芯片有发热和 CPU 兼容问题,但仍可以看做是华为手机芯片技术的重大突破。

  到了 4G 时代,华为发布了旗下首款八核处理器麒麟 920,不仅参数非常强悍,而且实现了异构八核 big.LITTLE 架构,可支持 LTECat.6,是全球首款支持该技术的手机芯片,领先手机芯片霸主高通一个月发布,整体性能上与同期的高通的骁龙 805 不相上下,近期在 2018 年的德国 IFA 展会上,华为正式发布麒麟 980,作为全球首款量产的 7nm 手机芯片,拥有双 NPU 加持。

  作为最新推出的 AI 手机 SoC(片上系统)芯片,麒麟 980 全球首次商用领先的 TSMC7nm 制造工艺,基于 CPU(两超大核,两个大核,四个小核),GPU,NPU,ISP,DDR 设计了系统融合优化的异构架构。

  早在 2017 年 9 月,华为就抢在苹果之前,率先发布全球首款 AI 芯片,搭载寒武纪的 NPU,而本次,麒麟 980 又首次搭载寒武纪 1A 的优化版,采用双核结构,其图像识别速度比 970 提升 120%。

  除了图像处理,华为还自创了 Flex-Scheduling 技术,采用 AI 智能的预测和调度机制。系统可根据运载应用的功耗,将智能做三级调度,超大核用于游戏,大核用于社交通信,小核用于听音乐等。

  基带简单来说就是手机里面的一个模块,负责打电话和数据上网,我们熟知的 2G/3G/4G/5G 网络都和基带有关,没有基带手机就不能打电话,也不能用移动数据上网。

  而华为海思在基带方面的技术实力是受到国家认可的,2016 年的国家科技进步奖总共有 14 家企业获得,华为就是其中的一家。

  提到海思的 Balong 基带芯片,大多数普通人觉得有些陌生,但它确是麒麟芯片最核心的组成之一。麒麟芯片里面包括基带处理器和应用处理器,而 Balong 就是麒麟中的基带处理器部分,直接决定了海思麒麟芯片的通信规格和标准进展。

  同时,Balong 作为移动终端的通信平台,也可单独出现在移动终端中,如 CPE,数据卡。

  基带芯片的技术门槛很高,像苹果虽然自研芯片,但自身一直无法解决核心基带芯片的问题,一直用高通的基带芯片。最近几年,苹果未来制衡高通,它同时采用了英特尔的基带芯片。

  但是英特尔的基带芯片的性能不如高通,所以影响了苹果手机的整体性能,同时也影响了消费者体验。

  实际上基带芯片技术能力直接决定了包括智能手机在内的通信行业市场格局,而且只有将基带芯片通信规格提高到全球顶级才能跻身手机芯片的高端行列之中。

  Balong 基带芯片就是华为手机芯片不断走向强大的直接体现,Balong 芯片性能的不断提升,使得麒麟系列芯片开始领跑全球,不断加速华为终端业务核心产品优势和迭代速度。

  在 3G 时代,Balong 推出上网卡,帮助华为终端设备成功进入全球顶级运营商。在 4G 时代,Balong 团队凭借多年来深厚的技术积累和研发优势,成为全球 LTE 标准和产业化的重要推动者,Balong 芯片不断刷新全球 LTE4G 行业的新纪录。

  作为海思的优秀产品麒麟 970 芯片,它就整合了 Balong760,成为业界首款支持 LTECat.18 的手机片上系统(SoC),下载峰值速率达到 1.2Gbps,实现了双卡双 VoLET 首个商用。而高通的与之级别相同的骁龙 845 处理器在同年 12 月发布,三星的首款商用产品 S9 更是相比华为 Mate10 发布晚了近半年,半年的时间足以形 代差 。而华为 2018 年度发布的全球首款 5G 商用芯片—— Balong5G01,将这种 代差 再次加剧。

  从该芯片的设计参数来看,基于 3GPP 标准的 5G 芯片,Balong5G01 支持全球主流的 5G 频段,包括 Sub6GHz(低频)和 mmWave(高频),理论上可实现最高 2.3Gbps 的数据下载,支持 NSA(5G 的非独立组网)和 SA(5G 的独立组网)两种组网方式。

  Balong5G01 是 5G 标准冻结后第一时间发布的商用芯片,标志着华为率先突破 5G 终端商用瓶颈,成为全球首个可以为客户提供端到端 5G 解决方案的公司。

  视频图像是我们获取和交换信息的重要来源,而对高分辨率的海量视频数据进行处理的关键环节就是视频的编解码。目前网络上传输比较流行的是 H.264 和 H.265, 而 H.264 被普遍认为是最有影响力的行业标准。

  由于 H.264 具有高压缩性,同时适合网络进出传输。随着互联网发展,各个半导体厂家看到了这个视频编解码的市场前景很大,所以从 2005 年起,美国的 TI、安霸、NXP、台湾的 TEWELL、日本的 SONY、SHARP 等公司都将目光投入了 H.264 编解码芯片上。

  这些年在视频编解码芯片领域,上游厂家如 TI,安霸等从未停止过竞争,国外厂家的技术积累一直处于领先地位。

  而海思依托近十年国内安防市场的蓬勃发展,也不断在产业上游下足功夫,自主研发自己的视频编解码芯片技术,在某些技术领域取得领先地位,通过专利和技术突破构建市场堡垒,形成竞争优势。

  华为海思的视频编解码芯片系统非常全面,其中的 IPC 视频编解码和图像信号处理的芯片,从专业高清 IPC 片上系统 Hi3518A 到高端行业 IPC 片上系统 Hi3559AV100,芯片产品囊括了消费市场、商业市场和行业市场;分辨率从 D1 到最新的 8K,帧率达 60fps。

  这些全面的布局和高可靠性,深得视频应用厂家的喜欢,赶超了 TI 的产品。目前形成了海思、美国安霸、日本索喜(其背景是索尼和富士通)三足鼎立的局面,而 TI 从 DM8168 后无新的编解码芯片推出。

  海思最近发布的 Hi3559AV100 参数强悍,专业的 8K Ultra HD Mobile CameraSOC,它提供了 8K30/4K120 广播级图像质量的数字视频录制,支持多路 Sensor 输入,支持 H.265 编码输出或影视级的 RAW 数据输出,并集成高性能 ISP 处理,同时采用先进低功耗工艺和低功耗架构设计,为用户提供了强大的图像处理能力。

  上节我们提到海思在视频编解码技术领域积累了广泛的技术经验,这些技术经验不仅为它在 IPC 视频编解码和图像信号处理的芯片市场取得成功,而且也成为电视芯片领域的佼佼者。

  2010 年之前,国内的自研芯片基本处于样机或自用阶段,市场的接受度极低。此时,国产芯片的占比只有 1%,国外芯片占比 95% 以上。到了 2017 年,中国市场国产芯片占有率已经提升 60% 左右,而国外芯片占比降低到 35% 左右。

  其中,华为海思占据国内一半以上市场,其研发的自主超高清智能电视核心芯片在 2016 年出货近 1000 万颗,已经进入六大彩电厂商供应链,包括夏普、海信、康佳等多个品牌都在使用海思的芯片。

  电视芯片最重要的是视频编解码技术,而海思的视频编解码技术积累经验足,从 Hi3751V510 到最新的 Hi3571V811,从 4K 入门级智能电视解决方案到 8K 智能电视解决方案海思全都覆盖,可以支持到 KHEVC 和 VP910bit,120HzMEMC, 并支持杜比 ATMOS,在国产电视芯片行业占据重要位置。

  而华为进军电视行业消息或导致国产电视企业放弃海思电视芯片。以华为的手机为例,海思的手机芯片技术已经基本追赶手机芯片老大高通,但是只有华为自己的手机采用,因为其他手机厂担心与华为的竞争关系,显然不希望支持竞争对手,所以没有用华为的手机芯片。

  如果华为进入电视领域,同样国产电视企业很可能放弃海思的电视芯片,转而采用其他芯片企业的产品。因为如果它们继续采用华为海思的芯片,就可能导致自己的研发进度被华为所知,有利于华为电视业务与其竞争,这不是它们希望看到的。

  随着物联网的发展,现有的连接技术不仅不能满足急剧增加的联网设备,也会占用更多的资源。所以,近年来发展的低功率广域网(LPWAN)获得了人们的广泛关注,而在众多的低功率广域网技术中,关注度很高的要是 NB-loT(窄带物联网)技术。

  我们正在进入一个万物互联的时代,整个通信行业都意识到这是一个巨大的机会,所以,各大芯片设计类公司从几年前就开始研究利用窄带 LTE 技术来承载 IoT 连接,经历了几次技术演进,2015 年,3GPP 正式将这一技术命名为 NB-IoT。

  该技术属于 5G 技术的窄带部分,基于蜂窝网络构建,消耗大约 180KHz 的带宽,可直接部署于 GSM 网络、UMTS 网络或 LTE 网络,因其功耗低、连接稳定、成本低、架构优化出色等特点备受关注。

  而且中国工业与信息化部在 2017 年 6 月发布了《全面推进移动互联网(NB-IoT)建设发展》的通知,总共发布了 14 条措施,要求加强 NB-IoT 标准与技术研究,打造完整产业体系,优化 NB-IoT 应用政策环境,创造良好可持续发展条件。

  作为 NB-IoT 标准的推动者,黄金城娱乐,华为和高通从目前看也是 NB-IoT 芯片的两大重要玩家。华为从 2014 年就开始投入 NB-IoT 芯片研发,2015 年便推出了基于预标准的芯片原型产品。

  从应用看来,基于华为的 NB-IoT 芯片的解决方案可以用于智能水务、智能燃气、智能停车、智能家电等。

  而且在智能水务方面,华为已与深圳市、鹰潭市、福州市开展合作;在智能燃气方面,华为联合电信与深圳燃气和北京燃气开展试点。

  日前,华为荣耀在北京的一场发布会,公布了路由芯片 凌霄 。之前市场上,路由的芯片基本上都是由高通、联发科、Marvell 和博通等厂商供应,现在华为进入这个领域,必然会对这些供应商产生或多或少的影响,但这是华为的提升自己芯片研究实力的必须走的路。

  根据官方介绍,凌霄 5651 是一款四核 1.4GHz 的顶配路由处理器,拥有高达 5Gbps 的数据转发能力,可以轻松实现千兆 WiFi 和千兆网口的满速率转发,同时还支持大于 800Mbps 的 USB 数据传输,可以为用户提供高速的网络共享。

  对于双频 WiFi 芯片凌霄 1151,则拥有抗干扰能力强的特点。针对 IoT 设备,凌霄 1151 搭建了两条信息高速公路,一条用于数据联接,一条用于 IoT 设备联接,保证用户的操作能够得到更快反馈。

  另外,为了配合手游畅快倍增的体验,凌霄 1151 采用多项全新技术,如游戏报文识别、提前分配空口、低时延速率调节、小流量 QoS 保障等,配合 EMUI9.0,手机和路由可同时进入游戏模式,速率更加稳定。

  而根据最新的报道,华为也正式公布了其第四代 Arm 服务器芯片 Hi1620。这是业界首款采用 7nm 工艺制造的数据中心处理器,计划于 2019 年推出。从官方的介绍可知,该芯片设计的参数非常强悍,为华为将来抢占云服务市场提供有力武器。