專訪艾偉｜麒麟980誕生揭秘：華為如何引導手機創新節奏

文/壹觀察 宿藝

季度出貨量完成超越蘋果之後，余承東將下一個目標定義在了「2019年四季度超越三星成為全球第一大手機企業」。

為此，華為在柏林IFA 2018上首先亮出了「性能非常恐怖」的麒麟980。

可以說，搭載麒麟晶片的華為手機在未來六個季度的走向，將決定余承東的這一夙願能否如期達成。

全球首款7nm晶片麒麟980背後故事

在IFA 2018展會之後，華為Fellow艾偉在上海接受了《壹觀察》專訪，首次詳細解讀了麒麟980背後的研發故事。

「Fellow」相當於華為研發領域序列最高的科學家，在華為8萬名技術工程師中僅30餘名，艾偉也是華為晶片業務——麒麟的產品規劃負責人。

艾偉對《壹觀察》透露，晶片行業都是應用一代、研發一代、預研一代的「滾動研發」模式，麒麟980的立項時間是2015年，共有1000多位高級半導體專家參與，進行了超過5000次的工程驗證。

對於外界稱華為斥資3億美元研發麒麟980的消息，艾偉稱「晶片行業是一個投入巨大、風險巨大的投資」，並且按照行業規律，伴隨每一代工藝的提升，對應的投入都要翻倍。

華為對麒麟晶片的投入也是每隔2-3年投入就會翻倍增長的，而且伴隨晶片創新，這種投入是一年比一年多，具體到麒麟980的投入並不好界定，但「投入遠遠超過3億美元」。

這也就意味著，全球首款採用7nm晶片的麒麟980，是華為歷史上投入最多、創新力度最大，同時也是成本最高，甚至是挑戰最大的一代核心處理器。

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。

艾偉對《壹觀察》表示，即使如此，晶片行業敢於工藝「頭啖湯」還是有很大風險的，華為和麒麟要付出的，不僅僅是勇氣，還有從關鍵規格的定義到早期驗證電路，再到系統投片去做延展。

同時，新的工藝、晶片設計架構、新的技術投入和產品創新、量產、手機的選型，應用開發適配，用戶體驗和反饋，這是一個系統級的挑戰和產業鏈的綜合競爭。

做了99.9%，0.1%沒有考慮到，也會對最終結果產生巨大影響。

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。

麒麟980背後的「雙輪驅動」創新模式

麒麟980採用7nm製程的成功，不僅意味著從關鍵的製程方面領先於高通，更帶來了性能與能效的全面提升。

據TSMC的官方數據統計，相比上一代旗艦——10nm工藝製程的麒麟970，麒麟980性能提升約20%，能效的提升約40%，電晶體密度提升到1.6倍。

不僅如此，麒麟980還是全球首款使用Arm Cortex A76這一最新架構進行開發商用的SoC。

但與ARM標準設計的「大小核」不同，麒麟980採用了兩顆主頻高達2.6GHz高性能的Cortex-A76內核、兩顆主頻1.92GHz中等性能的Cortex-A76內核、四顆1.8GHz高效能的Cortex-A55內核。

相對於傳統的大小核兩檔位設計，超大、大、小核能效架構提供了更為精確的調度層次，讓CPU在重載、中載、輕載場景下靈活適配，大大降低了CPU在實際綜合業務場景下的功耗。

數據顯示，麒麟980的性能比麒麟970提升了75%，能效同步提升58%，比驍龍845性能領先37%，能耗降低32%，顯示了麒麟980超越驍龍845的明顯疊代優勢。

除此之外，麒麟980是全球首款支持2133MHz LPDDR4x內存的SoC。

相對於LPDDR4來說，LPDDR4X的電壓更低，有效降低了內存能耗。

據華為介紹，麒麟980配合2133MHz DDR4X內存，帶寬提升20%，延遲降低22%。

GPU曾經是麒麟處理器的短板，但從麒麟980開始得到了大幅提升，其Mali-G76是ARM在今年6月初公布的新一代基於Bifrost架構的GPU內核，採用Mali-G76 GPU內核的麒麟980相比上一代性能提升了46% ，能效提升了178%。

而基於Mali-G76的麒麟980與GPU Turbo帶來的新「軟硬」系統級整合，圖形效能終於可以對驍龍旗艦完成逆轉超越。

更重要的是，通過麒麟晶片底層圖形加速技術，帶來了豐富的算力優化手段，可實現圖形線管優化、AI智能調頻調度，以及遊戲操控體驗大幅增強。

數據顯示，高頻應用啟動時間平均縮短28%，遊戲體驗更流暢，平均幀率提高22%，平均每幀能耗降低32%，在現場遊戲性能的高幀率持久性和穩定性上明顯超越高通驍龍845。

艾偉對《壹觀察》表示：「今年10月16日首發搭載麒麟980處理器的華為Mate 20，將是年內能買到的性能最好的旗艦手機「。

麒麟980採用了雙核NPU和第四代自研雙ISP，創新最大的還是AI能力的進化，是麒麟970搭載NPU的優化版，並且使用了雙核，圖形圖像識別能力大幅提升，每分鐘可識別圖像4500 張，識別速度相比上一代提升120%，意味著每秒實現的圖像幀率可達80幀 。

相比之下，驍龍845 可識別2371 張，蘋果A11 可識別1458 張。

相比驍龍845，採用雙核NPU的麒麟980在AI性能提升了134%，AI能效上提升了88%。

全新升級第四代自研ISP，像素吞吐率比上一代提升46%，能效提升了23%，延遲降低了33%。

採用多重降噪技術，可大幅提升拍照細節；圖像局部自適應的HDR動態範圍控制和色彩還原；以及獨立視頻處理流水線，提升拍攝響應速度和圖像清晰度。

對於用戶來說，可能最直觀的感受主要有：麒麟980將原來物體識別能力，從輪廓，擴展到物體姿態和形狀細節；實時圖像處理，從圖片升級為視頻；實時圖像智能分割能力，從粗略到精準。

艾偉接受稱，華為希望將麒麟980的融合能力通過開放架構提供給更多開發者，包括Hi AI Foundation、Kirin AR DDK、Kirin Camera DDK等，將麒麟980的AI算子、人體骨架姿態預估及跟蹤、前端物體識別和更好的成像能力等賦能開發者，建立更加豐富的AI生態。

艾偉透露稱，在過去一年中，搭載麒麟970的華為AI智慧型手機全球出貨量超過數千萬台，這為AI開發者奠定了非常好的基礎，希望Mate 20發布會後，會有開發者站出來，推出一個屬於自己的「嚇死人的創新應用」。

可以說，麒麟980是華為近年來在晶片技術集大成的旗艦晶片產品，代表了目前晶片行業最高的可量產製程工藝、最強的端側AI計算能力，以及麒麟最強的一代CPU與GPU。

在麒麟970出現之前，業內曾有很多對摩爾定律失效，以及手機處理器性能過剩的爭議和討論，但搭載全球首個獨立NPU的AI處理器麒麟970的發布，給整個晶片和智慧型手機的發展開闢了「另一個未來」，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。

那麼，按照晶片行業三年一個產品定義的周期，麒麟研發人員是如何踏准這一創新方向的？

艾偉對《壹觀察》表示：麒麟處理器是典型的「雙輪驅動」創新模式：一方面，麒麟研發人員會根據產品研發端、市場調研、用戶反饋等途徑得到的信息進行梳理和分析，從而思考需求背後真正要表達的邏輯和實現方式；另一方面，則是研發端確立的大方向是「超越人體感官」體驗，就是比人感官更靈敏，觸及的範圍更遠，比如當時麒麟920推出的「搶紅包比iPhone 快」，是基於基帶的優化方案，AI拍照的物體和場景識別與算法調用，是基於麒麟970的端側AI計算能力。

艾偉透露稱：「超越人體感官」的下一步，將是「超越人智慧」，也就是比人更聰明。

麒麟的不斷創新突破，同樣來自華為內部對技術投入和產品創新的「執念」。

余承東和華為人在CDMA和小靈通經歷的苦難，以及隨後在歐洲分布式基站和4G上的巨大成功，讓華為人堅定了對大戰略趨勢方向的重投入，以及對貼近用戶和市場需求創新的兩大理念。

帶來的結果是，余承東在手機業務線上要求在前沿業務方向上必須判斷準確，並且所有儲備儘可能「Ready」，而在產品創新上，則要求結合「Ready」的技術儲備打造「甩別人一條街的優勢」。

手機產品線從產品定義到晶片研發都為此承受了巨大壓力。

艾偉對《壹觀察》透露稱：「余總在內部經常講的一句話就是：沒有足夠的創新就不要做了」，每年手機產品線都有不少被余承東「腰斬」的產品，對於麒麟來說，每年疊代的巨大投入之後，有沒有足夠的創新讓產品線滿意，讓終端用戶和市場滿意，唯一衡量的標準就是銷量與口碑。

數據顯示，華為在高端智慧型手機市場，即500美元以上全球高端智慧型手機市場份額從2017年6月占比12.8%發展到2018年6月占比16.4%，增長了3.6%。

這些產品全部來自麒麟970處理器。

其中，首先搭載麒麟970的華為Mate 10旗艦系列上市10個月全球銷量突破1000萬台。

今年發布的P20系列上市五個月出貨量即超過1000萬部，在約4000元以上的價位段創造了中國智慧型手機高端市場的新記錄，並且呈現銷量明顯遠高於上一代的疊代增長趨勢。

艾偉對《壹觀察》表示，從晶片企業未來趨勢來看，伴隨創新難度加大、投入加大，成本和風險提升，這個行業的商業回報率越來越低，未來只有少數玩家可以留在牌桌上，「余總之前預測全球手機品牌越來越少也是基於同樣的原因推斷」。

華為麒麟開始帶動全球智慧型手機創新節奏

在整個3G及4G時代的前半期，高通一直是全球移動晶片的領導者，整個手機產業大都按照高通的節奏來推出產品。

麒麟晶片的出現，打破了這一長期的行業格局。

麒麟晶片來自前身是華為1991年成立了的ASIC設計中心，2004年華為正式成立晶片研發部。

K3V2晶片於2012年推出，是當年業界體積最小的四核64位A9架構處理器。

華為首次將麒麟晶片用在自己當時的旗艦手機上，包括D2、P2、Mate 1和P6等多款機型。

此時，華為正在余承東的帶領下面向大眾消費市場和中高端產品轉型，甚至為此砍掉了歐洲運營商數百萬台的貼牌機型，這是余承東執掌華為終端業務之後最艱難的時刻。

平心而論，K3V2雖然是麒麟晶片當時較為成熟的一款產品，但相比同時期的高通旗艦處理器仍有明顯差距。

當時余承東頂住了內外部的壓力，最重要的原因有兩個：一是余承東不希望在關鍵核心元器件上被「卡脖子」；其二餘承東意識到要在高端市場完成突破，必須按照自己產品的規劃節奏、自己用戶的需求去定義晶片，而不是反過來陷入產品同質化和發布日期同質化的節奏進行紅海競爭。

麒麟910於2013年推出，是麒麟對自身晶片產品重新定義和命名的開始。

採用了28nm工藝製程，GPU更換為Mali-450 MP，支持LTE 4G網絡，在TD LTE網絡下最高可帶來112Mbps下行速度，在華為Mate2、榮耀3C 4G版上搭載，為麒麟系列樹立了初步的品牌識別度。

麒麟920於2014年推出，基於ARM推出的big.LITTLE大小核心解決方案，幫助華為Mate 7實現了首款高端「爆款」，全球銷量超750萬，實現了華為手機在中高端市場口碑和認可度的飆升。

麒麟950於2015年推出，採用16nm工藝製程，首次採用ARM Cortex A72架構以及Mali-T880 GPU，集成自研Balong720基帶，i5協處理器，自研的音視頻解碼晶片，是一款集成度非常高的SoC手機晶片。

憑藉性能優勢和工藝優勢，麒麟950大量應用在華為Mate 8、Mate 9、P10等產品上，為華為站穩中高端市場起到了重要作用。

麒麟970於2017年推出，是全球首款採用單獨NPU的AI處理器，也是華為首款10nm處理器，引導了整個晶片行業和智慧型手機行業的AI變革。

麒麟970是華為搭載機型最多、出貨量最大、用戶認知度最高的麒麟系列處理器，對華為手機中高端市場的大幅增長起到了核心的助推作用。

今年8月發布的麒麟980，從其整體性能、AI強用戶體驗上來看，都明顯超越目前市面上的其他旗艦處理器產品。

在IFA 2018上一口氣拿下了「六個世界第一」，按照余承東的話來說，就是「遙遙領先」。

更重要的是，麒麟8月發布晶片，10月華為旗艦將會首發，華為依靠自主麒麟處理器帶起的晶片行業創新節奏，讓高通和採用驍龍旗艦處理器的Android手機企業的傳統固有節奏被「帶壞」。

高通將於今年12月發布首款7nm的驍龍855處理器。

而此時，華為已有至少兩款麒麟980上市。

預計三星搭載首款驍龍855處理器的新旗艦Galaxy S10於2019年2月發布的時候，華為搭載麒麟980的兩款旗艦手機估計全球出貨量都已超過了千萬台。

同時，麒麟980 通過外掛麒麟自主研發的巴龍5000 5G 基帶，實現對5G 網絡的支持。

余承東之前宣布華為將於2019年6月推出首款5G智慧型手機。

從時間點上來看，就是基於麒麟980+巴龍5000方案的產品。

艾偉對此也進行了確認，他同時表示：國際上5G標準今年6月才確定，目前包括中國運營商現階段還在進行設備兼容性和互聯互通測試，因此用戶今天就希望買到一個成熟可量產的5G智慧型手機是不現實的。

麒麟980+巴龍5000的推出，其真正的意義在於，給整個行業提供了一個可驗證的5G終端方案，而不是過去僅存在於算法和理論的驗證過程。

作為產業引領者，華為明年的5G手機會準時推出，主要面對運營商的5G友好用戶提供測試。

艾偉強調稱：「華為不是簡單做一個5G手機，而是一個完整的生態創新」。

可以預計，隨著晶片企業AI創新趨勢加速和5G到來，未來那些需要依賴第三方晶片企業的其他Android品牌，與華為的差距會越來越明顯。

以小米為例，其真正的規模量產驍龍845的機型發布時間是今年6月份，距離高通發布會時間已有半年之久。

而高通855處理器計劃於今年12月發布，預計其他廠商量產的時間也將會在半年後。

在核心處理器每年疊代的節奏下，這種半年的代差足以被各種「吊打」。

評論

在與艾偉交流中，可以清晰的感受到麒麟處理器不斷演進的過程。

可以說，華為智慧型手機的成長史，麒麟晶片貫穿其中，並且起到了核心推動作用。

麒麟晶片的成功，背後是華為堅持重研發投入和「大技術理想主義」的支撐下艱苦奮鬥的結果。

過去十年間，華為研發累積投入達3940億元，僅2017年研發投入就達896億元，占比公司營收的14.9%，超過蘋果，位列全球研發投入排名第六位。

目前，華為員工有18萬名，其中8萬名都是研發人員。

2017年向歐盟申請專利高達2398項，位列全球第一。

麒麟晶片就是這種堅持重技術投入的典型收穫。

堅定的使用自家晶片，倒逼麒麟晶片業務堅持瞄準世界一流技術，超前規劃，才有了今天在華為手機在發布節奏、產品規劃、AI創新上的步步領先。

這些成績背後，是華為長達27年的晶片巨額投入，三代華為人為此堅守與奮鬥。

因此可以說，麒麟晶片的成功，並不是一時之功，也不偶然，但絕對難以複製。

一朝重器添白髮，十載奮鬥無人知，百戰歸來無故人。

【壹觀察】—————————————

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