麒麟980是如何誕生的？敢於失敗，勇於嘗試！（附：華為早期型號處理器研發過程）

本文綜合整理自：網易科技、壹觀察、鮮棗課堂

今年IFA展，華為如約發布了首個7nm製程手機晶片，麒麟980。

余承東曾經表示：麒麟980將遙遙領先高通845和蘋果的晶片。

麒麟980成為全球首款商用7nm手機SoC晶片；首款Cortex-A76 Based CPU；首款雙核NPU；首款Mali-G76 GPU；首款1.4Gbps Cat.21Modem；首款支持2133MHz LPDDR4X的晶片。

那麼，這款承載著眾多第一的麒麟980是如何誕生的呢？華為Fellow(公司院士)艾偉給出了答案。

據了解，2015年華為就開始了7nm工藝研究，經過36個月以上的研究與開發，2016年實現定製特殊基礎單元，構建高可靠性IP，2017年實現SoC工程化驗證，2018年實現SoC大規模量產。

「很多人問我，在這個過程中遇到最大的挑戰是什麼？」艾偉表示，「最大的挑戰不是某個技術的問題，而是三年前我們定義的計劃，今天是否能量產？哪怕只有一個技術不成熟，要等到年底量產都是大問題。

」

一款晶片的設計周期看似長達三年，但其實工作節奏非常緊密。

以麒麟980為例，2015年立項，歷經了超過36個月的研發，2016年完成定製特殊基礎單元構建高可靠性IP論證，進入SoC工程化驗證已是2017年，再去掉早期晶片驗證的時間，實際剩下的量產周期僅約半年左右，對於麒麟研發團隊而言實際上只有兩次機會，也就是只能允許一次投片修正，否則就會影響晶片的正常流片、量產和終端適配，造成產品延期上市甚至是項目失敗。

還有「滾動研發」模式，晶片研發是緊密疊代的，意味著每次新品發布完畢，研發團隊在把自己「榨乾」和「逼瘋」後，必須立即繼續投入到一個新的輪迴，而且工藝要求一次比一次高，難度和挑戰一次比一次大，沒有「敢為天下先」的氣魄和「大技術理想主義」的支撐，是很難完成的。

這也是至今為此，在全球可以設計、規模商用自主核心處理器的智慧型手機企業中，為何中國只有華為一家完成突破的原因。

在經過2個大版本的疊代，5000多個工程驗證開發板，最終麒麟980實現了量產。

根據摩爾定律，當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

「麒麟980基本遵循了摩爾定律，在1一枚硬幣大小的方寸之間實現了更高的性能和更長的續航。

」艾偉表示。

麒麟980在指甲蓋大小的尺寸上塞進69億個電晶體，實現了性能與能效的提升，相較上一代處理器在表現上提升75%，在能效上提升58%。

為了7nm製程的研發，華為投資遠遠超過了3億美元！

艾偉稱，麒麟980挑戰最大的是三年前就要準確判斷7nm製程能不能在2018年10月這個時間點量產，如果最後產品準備好了，但晶片因7nm的技術問題未能量產，那麼就會造成很大的產品事故。

在半導體晶片的研發過程里，7nm的工藝製程已逼近矽基半導體工藝的物理極限，還要克服複雜的半導體技術效應和電晶體本身的三維電阻電容帶來的影響，無異於在針尖上跳舞。

比如晶片行業的其他大廠，至今也未能實現7nm製程量產，甚至有的放棄7nm。

以麒麟980為例，要在指甲蓋大小的尺寸上塞進69億個電晶體，挑戰之大可想而知。

而三年前16/14m製程工藝剛剛量產，此時要拍板使用7nm，無論對哪家企業而言都是一個艱難的選擇。

華為和台積電的合作始於2000年初，當時台積電已經跟上世界先進工藝的步伐，但缺乏對高工藝需求量大，又可以跟台積電一起研發和應用先進位程工藝的合作夥伴，最終台積電選擇了華為。

此時華為晶片應用的產品還處於安防、通信領域，不得不說張忠謀的眼光非常獨到。

2004年為了配合海外運營商定製業務需要，華為開始進入手機領域，2011年底「三亞會議」明確了華為手機業務要從運營商定製向大眾消費市場轉型，由余承東挂帥終端業務，華為智慧型手機業務由此爆發，到今年第二季度已超越蘋果成為全球第二大智慧型手機企業。

在這個過程中，台積電收穫了一個規模和成長性巨大的客戶，並且願意在關鍵製程工藝上與台積電共同研發和承擔風險。

華為也通過與台積電的合作，在20nm、16nm、10nm、7nm工藝關鍵製程跨界節點上，一直保持領先全球其他公司發布，實現了連續跨越式發展。

「大家知道余承東很早提到過未來手機玩家沒有那麼多，晶片只是個側面。

相比上一代有個翻番的研發投資，一定需要更高市場回報支持，但市場還是那麼大。

投資越大，玩家越少是正常的。

」艾偉表示。

980的成功離不開華為多年來在手機處理器領域的投入與耕耘，接下來為大家簡單整理了從2009年開始，華為部分型號手機處理器晶片的研發歷程：

首先，請看一下這個表：

這是華為海思麒麟系列晶片主要型號列表，列舉了各大型號麒麟晶片的關鍵參數和推出日期。

（此處980省略）

我簡單介紹一下吧。

2009年，華為海思推出了第一款面向公開市場的手機終端處理器——K3。

這款處理器華為自己的手機沒有使用，而是打算賣給山寨機市場，和聯發科等晶片廠商進行競爭。

因為產品還不成熟，所以並沒有獲得成功。

2010年，蘋果自研的A4處理器在iPhone4上大獲成功，這也在一定程度上刺激了華為海思。

於是，在2012年，華為海思推出K3V2處理器。

這一次，華為把它用在了自家手機中，而且是定位旗艦的Mate 1、P6等機型。

不過，這顆處理器選擇了台積電40nm工藝製程，整體功耗高，兼容性非常差，很多遊戲都不兼容。

所以，用戶沒有接受，手機整體的銷量很差。

儘管如此，K3V2也算是一次勇敢的嘗試，為後續型號奠定了一定的基礎。

2013年底，華為海思推出了麒麟910。

這是他們的第一款SoC。

前面我們也提到了SoC，那麼，到底什麼是SoC？

SoC，就是System-on-a-Chip，也就是「片上系統」。

從通信目的來看，我們的智慧型手機通常由兩大部分電路組成：一部分是負責高層處理部分的應用晶片AP，相當於我們使用的電腦；另一部分，就是基帶晶片BP。

基帶晶片，相當於我們使用的Modem，手機支持什麼樣的網絡制式（GSM、CDMA、WCDMA、LTE等）都是由它來決定的。

打個比方，基帶晶片就相當於一個語言翻譯器，他會把我們要發送的信息（比如：語音，視頻），根據制定好的規則（比如：WCDMA，CDMA2000），進行格式轉換，然後發送出去。

基帶晶片並不僅僅是基帶部分，它還包括射頻部分（RF）。

基帶部分負責信號處理和協議處理，射頻部分負責信號的收發。

而廠家通常直接把射頻晶片和基帶晶片放在一個晶片裡面，物理上合一，統稱為基帶晶片。

基帶晶片

然後呢，基帶晶片通常又會被整合到手機主處理晶片上，成為其中一部分。

高度集成化的 SoC 晶片

這個高度集成的手機主處理晶片，就是一塊SoC晶片。

SoC晶片相當於控制中樞，它既包括基帶晶片，也包括CPU（中央處理器晶片）、GPU（圖形處理器晶片）、其它晶片（例如電源管理晶片）等。

SoC晶片

就以麒麟910為例，它的CPU是ARM的1.6GHz四核Cortex-A9，GPU是ARM的Mali-450，基帶晶片是自家的Balong710（巴龍710）。

介紹得這麼詳細，大家應該都看懂了吧？

雖然910是第一款華為海思的手機SoC晶片，但是因為性能和兼容性等方面的原因，還是沒有得到市場的認可。

直到2014年9月，麒麟925晶片推出，麒麟晶片才逐漸被大家所接受。

目前，經過一路的疊代，麒麟系列晶片已經發展到麒麟970，用在P20等華為旗艦機型上。

麒麟970的主要技術參數

一直以來，華為採取的是麒麟晶片和自己旗艦手機進行綁定的戰略。

例如P7和麒麟910T，Mate7和麒麟925，P8高配版和麒麟935，Mate 9和麒麟960，乃至到最新的Mate 10、榮耀10和麒麟970。

之所以這麼做，華為有很多方面的考慮。

一方面，早期的時候，麒麟晶片除了華為自己，根本就沒有人敢用。

如果不是自家訂單帶來的出貨量，麒麟晶片早就涼了。

另一方面，直接綁定自家旗艦手機，給麒麟晶片帶來很大的壓力。

這種倒逼的壓力，必定會迫使海思努力提升晶片性能和質量。

不過話說回來，這種綁定方式確實存在很大的風險，很可能一塊完蛋（前面說了，早期的時候K3V2就導致P6的失敗）。

但是，在堅定不移的決心之下，華為終究是贏得了這場冒險。

華為手機總裁 余承東（設計台詞）

華為孤注一擲投入海思，並不是頭腦發熱。

現在來看，這種做法非常具有遠見。

結合最近發生的狀況，相信大家都同意吧？

屬於自己的晶片，到底意味著什麼？更低的研發和製造成本，更有底氣的議價能力，更可靠的供貨保障。

每一條，都讓現在無數手機廠家羨慕嫉妒恨。

可以說，華為海思晶片，已經成為華為掌握競爭主動權的「逆天神器」。

任教主六年前說的那句話，也就成了大家拍案叫絕的神奇預言：

「……（晶片）暫時沒有用，也還是要繼續做下去。

一旦公司出現戰略性的漏洞，我們不是幾百億美金的損失，而是幾千億美金的損失。

我們公司積累了這麼多的財富，這些財富可能就是因為那一個點，讓別人卡住，最後死掉。

……這是公司的戰略旗幟，不能動掉的。

」

華為創始人 任正非