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华为芯片真相 难题不在研发而在生产

蓝科技
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1291
2020-09-16 09:54
2020-09-16 09:54
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蓝科技
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华为即使是巧妇，也会被无米困境难住。
现在用这句话来形容华为研发芯片的处境，再适合不过。不是华为没有研发能力，而是生产难题无法解决的情况下，中国芯片技术就仍然会受到外部制约。
由于受到美国政策打压，华为麒麟9000系列5nm芯片在制造环节涉及到美国技术，将无法由台积电或中芯国际代工，9月15号后，华为麒麟高端芯片正式成为绝唱！
华为消费者业务总裁余承东在开发者大会也坦言，“现在唯一的问题在生产，华为没有办法生产。中国企业在全球化过程中只做了设计，这也是教训。”目前台积电也在夜以继日的24小时不间断生产以保证麒麟芯片在禁令生效之前悉数交货。
为什么华为只能设计芯片不能制造芯片？这还得从华为发家史说起。
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华为的自研之路
从1991年华为第一颗具备自主知识产权的ASIC芯片，到1993年首次使用EDA设计的芯片诞生，注定了后来的华为海思半导体的成立。
上世纪90年代初，华为刚进入交换机市场就面临着一个大问题，交换机上面的用户板涉及的接口控制以及音频编码所需的芯片究竟是自研还是直接购买通用型芯片。
当时行业内普遍使用的通用芯片，而华为作为初生牛犊尝试着在PAL16可编程控制器上设计出自己的电路设计，可编程控制器在当时可是个宝贝，芯片开发初期涉及到的编程、改写、调试都靠它，一旦代码验证成熟后就可以设计成ASIC集成电路方案，然后送到Fab进行流片试生产。
也许是天佑华为，华为设计的芯片流片进行的很顺利，而且对于制造业，一旦能够大批量生产，那么成本绝对会不断降低。由于是自研项目，华为的这款芯片，不但从成本上得到降低，同时性能也得到了很大的提升。
而后，华为在战略转型中也进入了利润丰厚的电信市场，利用自研优势从农村包围城市，占据了国内大半的农村市场，因此在诺基亚、爱立信这些商业巨头激烈的竞争中得以生存。
90年代末期，随着2G、3G网络的发展，华为开始向欧美电信、光缆业务进军，到2001年华为正式加入国际电信联盟。
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芯片自研 高端市场的敲门砖
2003年是个重要节点，华为终端公司的成立预示着华为开始向手机业务迈进，华为与美国3Com公司成立华三通信合资公司。
同年，美国思科Cisco控告华为非法侵犯其知识产品。长达77页的诉讼，内容涵盖非法抄袭、盗用源代码、不正当竞争等二十多项罪名。不过该案在美国律师团队以及3COM公司的帮助下最终以双方的和解的形式收场。
正是这次思科诉讼案，也加速了华为下定决心在消费级电子芯片领域的自研。
2004年，华为海思半导体成立，从2006年智能手机芯片研发到2009年华为第一款手机应用处理器K3V1，再到后面的K3V2及其改进版，虽然前期背上了“暖手宝”“山寨低端机”的恶名，但是随着华为巴龙基带芯片的崛起，麒麟系列处理器一路高歌猛进，获得了消费者们的支持。
华为手机产品的成功，完全是模式的转变。消费市场需求带动芯片研发，从而芯片高端技术不断驱动手机终端的创新，形成了良性循环。
而这也恰好证明了自研之路没有错，做自己的芯片方能是产品质量差异化，可以毫不夸张的说海思麒麟的自研芯片是华为走向高端市场领域的敲门砖。
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只能设计，不能制造
随着美国的不断的加码制裁，华为只能进行芯片设计，却不能制造芯片的弊端暴露出来。
我们可以先了解下半导体芯片行业发展从初期到现在主要存在三种生产模式。
一是Fabless Semiconductor Company（无晶圆代工厂），主要特点是只进行芯片的电路设计与市场销售的研究，而生产、测试、封装则通常交由晶圆代工厂进行。适合轻资产、初创公司，但是在流片上面承担着一定风险。
二是Foundry（代工厂），这种模式专门负责半导体芯片的制造、封测或测试，可以满足多家不同新品设计公司的需求且不担市场风险，但是代工就意味着Fab产线的运作，其投资规模往往巨大，并且工艺科研经费上面也需要不断投入。
三是IDM（Intergrated Device Manufacture）模式，集芯片设计、制造、封装、测试于一身，具有资源内部实时整合的优势，芯片从设计到流片验证不存在对接延时的问题，这也是半导体行业初期的常见模式，但是这种模式往往规模庞大，运营管理上面成本较高。
华为海思半导体，则属于三种模式中的第一种，作为fabless模式的设计公司，需要代工厂极大的配合度，并且设计上存在着一定风险。从目前的情况来看华为海思在设计上根本不存在任何问题，反而是在代工制造环节出了问题，这也是刚刚提到的第一种模式的缺点。
芯片生产走向高度垂直分工
单纯的从半导体行业的发展历程来讲，只要全球经济在健康的环境下发展，那么注定要从IDM模式逐渐过渡为高度垂直分工模式。
为什么这么说呢？
主要原因在于传半导体产业属性是规模经济效应，随着芯片制造工艺能力的提升，同等面积晶圆的IC数量以及良品率得到提升，因此企业需要不断扩大规模生产以降低生产单位的价格成本，从而提升市场竞争力。
这样一来，就意味着半导体产业的有着极高的投资金额，除了几大巨头有能力不断扩张外，小企业根本无力对抗，这对于半导体的市场化竞争也是无益的。
随着台湾半导体教父张忠谋创立台积电只进行晶圆制造代工开始，全球半导体行业逐渐开始正式迈向垂直分工化，这样也促进了Fabless模式的形成。同时，半导体产业的分工化使得整个行业变得更加灵活，相应的产能也得到更大提升，一时间小公司、轻产业都开始涉足半导体行业，整个行业呈现出欣欣向荣之景。
在这样的背景下，国内芯片制造厂商中芯国际也应运而生。
狭隘的单边贸易保护主义给国内半导体产业敲响警钟
近几年，由于美国狭隘的单边贸易保护主义，不断的加码制裁华为，而华为海思作为fabless模式的企业，在制造上本就没考虑，因此被美国抓住行业弱势，禁止任何涉及美国技术的设备或材料外泄。因此华为即将出现无芯可用的局面。
在华为走向芯片自研的同时，有没有考虑过自产我们不得而知。但是可以肯定的是，对于早期的华为，选择芯片自研在就已经担了很大的风险，这在当时已经是很了不起的决定，而这个决定从今天来看也是完全值得肯定的。
企业的发展不仅要考虑到技术创新，同时考虑到商业模式是以盈利为目的。芯片在制造上的研发费用往往比设计研发高的多，而对于民营企业的华为来讲，芯片研发一个无底洞都足以让整个华为为之抖一抖。因此，在当时芯片制造与设计分离的大趋势下，华为只做芯片设计也理所当然。
而美国的这次制裁，不仅仅是对华为的警钟，更是给整个中国半导体产业敲了一记警钟。
芯片设计有华为，制造有谁呢，有人说还有中芯国际，但是我们看到在这次制裁中，中芯国际也面临实体清单制裁风波，这足以证明，国内不仅仅是需要在制造领域加足马力，更还是需要在材料、设备这种基础层面的技术上实现突破才行。
希望国内半导体行业能够痛定思痛，抓住第三代半导体核心材料来临的时机积累技术，打破壁垒！
（图片来源：匈牙利、觅知及余承东微博）

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华为即使是巧妇，也会被无米困境难住。
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