中國半導體要沉著發展、奮力突圍；華為AI「芯、機、雲」策略雄心

【名家專欄】中國半導體業要沉著發展、奮力突圍

近期華爾街日報撰文「中國的下一個目標奪下美國的晶片霸主地位」。

明眼人看得很清楚，它是站在美方的立場，歪曲事實。

西方千方百計的阻礙中國半導體業的進步，所以中國半導體業要進行「奮力突圍」。

這有兩層意義：

一個是差距大，希望迅速的成長，至多是擴大晶片的自給率。

中國半導體業無意去挑戰美國的半導體霸主地位，也缺乏實力，差距是十分明顯的，不可能會有此 「天真」的想法。

如IC Insight公布的2016年全球前20大晶片製造商排名中，美國有8家、歐洲3家、日本3家、台灣3家、韓國2家以及新加坡有1家。

中國半導體業發展的歷程一直受到西方的極大關注，最早是「嚴格的封鎖」，之後隨著中美建交，及中國實行改革開放政策，打開大門，西方也採用它的另一種「合作雙贏」，及「潛移默化」、「文化滲透「等策略，一方面是看重中國的巨大市場潛力，以及另一隻眼緊盯著中國半導體業的崛起。

因此打壓中國半導體業的進步是主軸，僅是方法、方式在不斷的改變，表明東西方的較量圍繞著雙方利益的再平衡。

為何形勢會更加嚴峻?

雖然中國半導體業一直在進步，但是由於之前道路搖擺不定，沒有找到合適的方法，因此引不起西方太大的關注。

自2014年「大基金」的成立以來，它不僅是首先解決「錢」的問題，更重要的是產業翻開新的一頁，中國半導體業發展要持續的加重投資、擴大產能，開始涉足IDM模式，如存儲器等晶片的製造，並公開宣稱產業的發展要按照國際的規則，尊重智慧財產權，向市場化、全球化邁進。

由於此次發展的道路可能走對，而且決心更大，加上中國半導體業在全球的權重因子日益提升，導致西方過度的反應，也是意料之中的事。

如2016年由美國總統歐巴馬的科學與技術顧問委員會撰寫，指出美國半導體產業需要創新以及加快動作，才能因應中國試圖扭轉市場局勢、占據有利位置的威脅。

該報告廣泛建議以三大主軸為基礎的策略：

其一、是反制「阻礙創新」的中國產業發展政策；

其二、是為美國晶片廠商改善商業環境；

其三、是「在未來的十年協助催化革命性的半導體創新」。

今年的8月14日，美國總統川普簽署備忘錄，指令美貿易代表根據《1974年貿易法》研究決定是否對中國與智慧財產權相關的貿易政策和行為發起「301調查」。

而有消息稱，如果此次調查付諸行動，中國的半導體、醫療設備、電子行業、智能製造及通訊工具等行業極大機率會中招。

因此可以清楚地看到中美雙方在半導體業方面的較量一直在持續，之前由於弱小，它們是不屑一顧，而此次中國半導體業來真的，可能獲得更大的進步，會導致全球格局的改變，聯想到中國在太陽能、平板產業及手機處理器晶片等方面的成功，它們再也坐不住。

中美之間的半導體業之爭，可以比喻如同彈簧一樣，中國半導體業的進步越大，彈簧壓得更低，它的反彈一定會更加激烈。

理應沉著迎戰

觀察中國半導體業發展的歷程，西方勢力壓制中國從未停止，只是隨著雙方的利益關係，此起彼伏，有時會寬鬆，有時會更較勁，實際上這才是正常的態勢。

究其根本的原因是時代已經改変，雙方已經「你中有我，我中有你」，只有合作共贏是大局。

另外，中國人口那麼多，體量如此之大，近期國家實力的大增，相信任何人必須正視它。

分析中美半導體雙方全面的和解，尚不到時候，然而雙方全面的對抗，可能性也不會太大，但是雙方之間的摩擦一定會增多。

因為觀察2016年英特爾在中國的銷售額達128億美元，占其總銷售額的25%，高通為84.7億美元，占其53%（2017年預測擴大至65%），Broadcom為50.4億美元，占其60%，NXP為49.5億美元，占其50%，及Micron的57.6億美元，占其41%等。

意味著如果真的與中國決裂，它們其中的哪個公司恐怕都會遭殃。

從策略上應該針對假設最困難的情況，並提出相應的「預案」才是理性之舉。

因為對手可能「出牌」的機會很多，如對待「中興」那樣，發個通知限制其國際上的貿易，或者開展更大範圍的對於中國的禁運，以及進一步封殺中國半導體的國外兼并，以及合資與合作等。

如果這樣的時候真的到來，兩點對策：

1.任何情況下，不懼怕，害怕不會改變現狀，但是也絕不能退縮；

2.據歷史上的經驗，可能反倒「壞事能變成好事「，逼迫我們需要以更快的速度，自力更生奮發圖強，來解決中國半導體市場的需求。

但是從雙方的利益分析，對抗是兩敗俱傷，唯有雙方合作，在競爭中取勝，才是正道。

因此相信中美半導體業之間的對抗不太可能會持續很久。

更重要的是埋頭苦幹提升競爭力

未來中美半導體業對抗會升級嗎？這個問題不一定看得太重，未來什麼情況都可能發生，想太多也無實際意義。

其實道理誰都明白，關鍵在於自己。

只有中國半導體業迅速的改變自己，尤其是那些骨幹企業，加緊研發、增強競爭力、努力縮小差距。

未來有兩個方面要十分關注，一個是既要加快的發展，但也不能亂了自己，尤其是國內的各家要以產業利益為重，少些內耗；另一個是不能指望「一蹴而就」，要充分認識到與美國等的差距很大，至少需要20年的奮發圖強，埋頭苦幹，中國半導體業才有可能在全球有立足之地。

近期聽到中芯國際的28納米製程，合肥的睿力DRAM，晉江的晉華DRAM，以及長江存儲的32層3D NAND等都有不同程度的進展，極大地鼓舞人心；另一方面是要進一步擴大開放，努力改善產業的發展環境。

與美國在半導體先進工藝製程等方面的差距，不僅表現在人才，技術等方面，可能更大的差距在於綜合的國力，以及產業大環境的改善，此次奮力突圍取得更大的進步。

華為AI展現貫通「芯、機、雲」策略雄心

華為近日正式揭露跨入人工智慧AI領域，其橫貫晶片、手機與雲計算的策略布局雄心。

華為消費者業務CEO余承東在柏林的IFA展上宣布全球第一款手機AI晶片麒麟970問世，將神經網絡深度學習晶片(NPU)，運用台積電10納米工藝提升智慧型手機性能。

同時，未來也將營造開放設計平台，並進一步整合AI端、雲協同。

華為第一個將AI應用引入SoC平台日前全球首發，新一代的麒麟970晶片正式發布，內置神經元網絡單元（NPU），通過人工智慧深度學習，將手機硬體CPU、GPU全都統籌納入。

華為消費者業務CEO余承東表示，未來的智慧終端將面臨更複雜場景的任務處理，因此強勁持久的動力系統是必不可少的，高性能、高效率是終端智能的重要條件。

華為人工智慧晶片麒麟970，採用中科寒武紀的NPU IP，採用創新設計的HiAI移動計算架構，據指出具有高能效的異構計算架構大幅提升AI的算力，其 AI 性能密度優於CPU和GPU，且能在更低能耗、更快速完成AI計算任務。

根據華為對外的數據顯示，與CPU相比，麒麟970的AI運算能力最高可達到50倍的能效和25倍的性能。

舉例來說，在NPU的加持下，拍攝1000張照片僅消耗手機0.19%的電量（電池容量為4000mAh ），且同樣的拍攝場景下麒麟970的拍攝速度也要比普通CPU快上不少。

相較於iPhone7 Plus的487張，搭載麒麟970的智能終端1分鐘能識別超2000張圖片。

支持全球先進的通信規格LTE Cat.18，實現1.2Gbps峰值下載速率，能在全球範圍內實現各運營商的高速率組合。

從具體參數來看，經過海思的十年研發歷程，麒麟970更進一步採用台積電10nm工藝，在一平方厘米的面積內集成55億個電晶體。

與高通最新的驍龍835晶片採用同工藝製程，但集成55億個電晶體比高通的31億顆、蘋果A10的33億顆的多，功耗降低20%。

「Mobile AI=On-Device AI + Cloud AI」

余承東演講也提到，人工智慧在未來終端上的實現必須通過端、雲協同，是當前華為戰略布局的重點。

華為未來會營造更開放的AI平台，「一個單純的平台技術創新不能真正實現用戶體驗的革命性提升，華為麒麟970作為人工智慧移動計算平台將開放給更多的開發者和合作夥伴，提供完善的多應用模式和機器學習框架支持。

」

麒麟970作為華為AI終端的首發，接下來就是十月中將發布的旗艦機Mate10。

華為在智慧型手機晶片上引入人工智慧，或許就為了給其雲業務提供海量雲業務的實力。

作為其全球第三大智慧型手機品牌，其累積的龐大手機用戶數顯然可以帶來巨量的移動數據資源。

據傳華為未來為了進一步整合人工智慧終端上端、雲協同，很有可能會將雲業務獨立成為三大BG(運營商業務BG、企業業務BG以及消費者業務BG)之後的第4大業務。

對於華為來說，引入人工智慧晶片可以為它進行初始的數據加工，並為雲業務提供更有用處的基礎數據。

在國內，BAT的雲業務居於領先地位，正因為它們依託於搜索、電商、社交用戶、視頻等業務積累了龐大的數據，而這些海量數據搭起雲業務基礎，贏得了領先的優勢。

【供應鏈】高通ARM伺服器晶片高規格　或有機會搶占伺服器市場

不少廠商嘗試以ARM架構處理器打入資料中心市場，如果從設計能力、財力和研發穩定度等層面來看，高通(Qualcomm)或許有機會成功，而秘密武器就是日前在Hot Chips大會上發表的Falkor核心。

根據The Next Platform報導，代號為Amberwing的Centriq 2400晶片是高通開發的第五代客制ARM處理器，內建符合ARMv8規格的Falkor核心，也是繼Cavium的ThunderX2晶片之後，另一個具有市場競爭力的ARM伺服器晶片。

與其它ARM伺服器晶片最大的不同在於高通拿掉了所有支持32位元的電路，只支持64位元的工作負載，目的是為了能在Amberwing晶片上塞入更多核心，加上過去15年伺服器的工作負載都以64位元執行，因此不用擔心向下兼容的問題。

Centriq 2400 ARM晶片最初的設計並不支持同步多線程(Simultaneous Multithreading；SMT)處理繁重的工作負載，而Amberwing晶片則以雙核心模塊為基礎，可以負擔完整的工作負載，且除了L2快取、電源管理、環形互連之外，並不共享其它元件。

高通並未揭露L2快取的完整規格，但預計每個核心的大小介於256 KB到1 MB之間，視高通選擇的10納米製程而定，外界猜測極可能由台積電或是GlobalFoudries代工。

唯一可以確定的是Amberwing晶片上的L2快取包含了L1快取，為128位元組的8向關聯式快取列。

L2和L3快取上都有ECC校正錯誤，L0和L1也有自動修正的同位資料保護功能。

Falkor核心的管線(pipeline)是異質的，可以處理多種指令，管線的長度也不同，可讓不同類型的指令和資料以最小化閒置硬體的方式通過核心。

Falkor核心能夠成為伺服器晶片的3個主要特性為：精細的電源管理、可供Amberwing晶片上所有核心共享的L3快取服務質量，以及DDR4存儲器上的本地存儲器壓縮。

由於L3快取對伺服器性能的影響很大，高通的工程師費大工夫才降低了這個資源的競爭(contention)，這些服務質量(Quality of Service)特性對目前私有和公有雲端基礎設施使用的虛擬網絡工作負載特別重要。

Falkor核心具有Hypervisor虛擬化(EL2)及TrustZone安全監控(EL3)的硬體輔助功能，高通還提供支持AES資料加密和SHA1和SHA2-256雜湊函數的加速器供選擇。

Amberwing系統單晶片具有6個DDR4存儲器控制器，最高速度可達2.67GHz，與英特爾(Intel)和超微(AMD)近期推出的X86伺服器晶片相當。

每個插槽最高可提供768GB容量，與Skylake Xeon產品相同，但略遜於超微Epyc處理器的1TB容量。

Centriq 2400晶片的PCI-Express 3.0通道有32條，比英特爾和超微少。

Centriq 2400的南橋部分具有DMA、SATA、USB和其它ARM型的I/O控制器。

最大亮點在於這些都封裝成尺寸55x55mm的CPU，而且具有LGA插槽，不會像行動裝置處理器那樣焊接在主板上。

Amberwing SoC唯一缺少的是支持跨多個處理器的NUMA叢集。

高通與超微都認為他們目標的雲端和超大規模資料中心客戶會希望儘量減少機器的插槽數量，降低節點和軟體的複雜性。

因此，目前Centriq系列產品並沒有可擴充或縮小的NUMA，但如果客戶想要更多的共享存儲器，高通也可能變更設計。

Centriq 2400晶片已開始出樣給客戶，預計第4季可以出貨。

高通在建立ARM伺服器事業的基礎上展現了必要的耐心，例如等候10納米製程的成熟、沒有將早期的開發平台商用化，並爭取到微軟(Microsoft)這個客戶，使用Centriq 2400晶片執行ARM架構的Windows Server版本。

當然，如果高通能趕在超微推出Epyc X86伺服器晶片之前就捷足先登自然最好，但無論如何，從技術和經濟競爭的角度來看，任何Xeon以外的晶片選項還是有發展空間。