華為發布麒麟990系列晶片 為你揭示九死一生的華為晶片發展史

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晶片麒麟990系列，包括麒麟990和麒麟990 5G兩款晶片。

麒麟990 5G的發布引起輿論和公眾極大關注，小小晶片，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手機晶片方案，基於業界最先進的7nm+ EUV工藝製程，首次將5G Modem集成到SoC晶片中；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晶片的硬體需求，是業界首個全網通5G SoC。

而提到麒麟晶片，就不能不說起它的母公司——頗為神秘的華為海思。

華為海思成立於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是矽片、半導體的意思，而HiSilicon就是海量晶片的意思，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設計平台、開發流程和規範，成功開發出200多款自主智慧財產權的晶片，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晶片之外，海思的晶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等一系列國際晶片巨頭，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，我們深挖麒麟晶片的歷史沿革，來看看一代晶片巨頭的攀登之路。

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，智慧型手機晶片主要由應用處理器AP（Application Processor）和基帶處理器BP組成。

AP負責作業系統、用戶介面和應用程式的處理，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）。

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。

大多時候，廠商通常會把射頻晶片和基帶晶片放在同一個晶片中，實現物理上的合一，將之統一稱為基帶晶片。

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

那麼，做一顆SoC到底有多難呢？有業內人士曾經感慨，"手機晶片是民用消費品裡面最難做的，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"。

晶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。

對於海思來說，一步踏錯的結果不僅會影響自身發展，更直接關係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慧型手機上實現滿足人類信息化生活的大部分功能，系統級晶片（SoC）設計極其複雜。

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複雜度，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，同時軟硬體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均採用業界主流的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，是一項非常複雜的封裝技術。

最後，還不能忽略先進的製造工藝，需要晶片廠商從技術和應用角度跟進。

麒麟晶片的CPU是基於ARM指令集設計的，但是麒麟SoC並不是完全採用的公版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裡面，互連和Memory都是海思自己做的。

ISP和通信Modem等硬體也是自己研發。

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。

可以說，基帶集成的能力代表著晶片廠商的SoC開發水平，而麒麟晶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晶片。

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，在全球範圍內獲得好評。

而4G時代推出的LTE晶片，更是在多項核心技術規格上一路領先。

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

麒麟晶片研發史就是一部通信技術攀登史

華為海思晶片發展至今已經有十餘年時間，從最初K3V1的掙紮上線，到現在發布領先行業的手機SoC麒麟990。

背後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+巴龍晶片歷程圖

早在2009年，初出茅廬的海思就曾經推出過一款AP晶片——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，這款晶片甚至比高通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製程工藝，向晶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成為國家領導人用於贈送外賓的禮品。

業界普遍認為，正是麒麟920和搭載它的幾款手機的成功，初步奠定了麒麟晶片在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。

（左：Mate 7，右：榮耀6 Plus）

麒麟920之後，海思快速推出了麒麟930。

這款晶片集成8核A53，是業界首款支持安卓平台64位生態的處理器，這一做法領先高通半年之久，是手機晶片邁入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，海思終於做到了全球首商用16nm工藝，第一次在工藝方面站在業界最前沿。

可以說，在麒麟950之前，海思還是草莽時代；麒麟950之後，海思則跨入第一陣營。

在後續的先進工藝演進路標中，麒麟晶片工藝一直處於業界最領先的地位，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，為更加複雜的晶片設計打好基礎。

2016年對於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系列晶片也正式躋身行業頂級晶片市場，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中集成了人工智慧計算平台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並發時，功耗非常高，內部曾一度打算放棄NPU，後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，在逼近矽基半導體工藝物理極限的7nm尺寸上實現最強性能，海思讓業界看到晶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990 5G：全球首款旗艦5G SoC晶片

首發搭載麒麟990系列晶片的華為Mate30系列，將於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。

過去十年，華為在端（終端）、管（網絡）、雲（雲服務）、芯（晶片）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，在全球已經建立十餘個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、雲、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晶片，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，將憑藉其高速度、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。