自研晶片有多難？回顧華為麒麟發展史，真的「太南了」

隨著Mate30系列手機的發布，華為的旗艦機又成為了機友們熱議的對象。

在近年曆次華為旗艦手機的消費者調查中，作為支撐華為手機商業成功的重要力量，麒麟晶片越來越受關注。

但實際上麒麟一路走來的艱難險阻，只有經歷過的人才有深刻體會。

本期所長就來和大家分享一下，通過 2003 年以來的若干小故事，來探究麒麟的奮鬥和變革歷程。

4G LTE Modem：

星星之火，可以燎原

2010年 12 月，一個天寒地凍的日子，幾個中國年輕人帶著 CPE（客戶終端設備）在德國郊區做戶外信號測試。

到現在，大家還記得戶外冷冰冰的食物和水，記得全身冷到僵硬的感覺，但記憶最深刻的，還是測試過程中大家一起奮鬥的那股幹勁兒。

他們當時測試的，是華為第一代商用 LTE終端晶片巴龍 700，內部代號叫北極星 Polaris。

他們希望「北極星」能夠指引勝利的方向。

華為無線終端晶片要從 2003 年說起。

那時，公司決定研發用於 WCDMA（寬頻碼分多址）的手機晶片——代號是梅里。

可惜這個項目不太成功。

2007 年中，公司正式宣布停掉梅里項目。

2007 年底，華為無線產品線研發4G 網絡設備需要配套的 4G測試終端。

大量年輕人的湧入，才實現了 4G乃至 5G Modem 晶片的「星星之火，可以燎原」。

新鮮血液的加入，不僅帶來了成熟的 SoC（片上系統）架構和電路設計經驗，還帶來項目開發的新思維，他們的心中始終燃燒著一團熊熊烈火。

但不論團隊如何熱情高漲，艱難困苦一如既往地在前面等著大家。

第一代 LTE 單模 Modem巴龍 700：是 25Mbps，還是100Mbps ？

在定義第一代 LTE 晶片巴龍 700的最高速率時，大家在25Mbps（傳輸速率單位，兆比特每秒）和100Mbps 之間搖擺不定，當時 HSDPA（高速下行分組接入）的下行峰值速率在 3.6 Mbps 左右，有些人覺得 LTE 做 100Mbps 太高了，能做到 25Mbps 就行這是。

這是一款 LTE 單模晶片，支持LTE FDD/TDD（頻分雙工 / 時分雙工），不支持2G/3G。

Sean 和 William團隊完成了巴龍 700的交付，德國的運營商同意採用基於巴龍700 平台的 CPE，4G 巴龍晶片獲得了一次寶貴的機會。

在當時業界已經推出多模晶片的背景下，一款單模 LTE 晶片能夠獲得德國運營商的認可，實屬不易。

藉此契機，華為充分發揮端管協同優勢，成功支持德國幾家重要的運營商利用 DD800MHz「數字紅利頻譜」在全德範圍內部署移動寬頻網絡，巴龍700 成功在夾縫中打開市場。

開頭提到的在德國郊區進行信號測試，就是這個時候。

趁熱打鐵，基於對中國移動 TD LTE 頻段的支持，巴龍 700 在上海世博會演示的即攝即傳體驗峰值速率達到了 100Mbps，海思也成為最早完成工信部 TD LTE 測試的廠家。

基於巴龍 700 的數據卡還支撐華為網絡完成在日本運營商的拓展。

這就是 LTE 單模三年技術攻關播種下的革命火種。

第一代LTE多模Modem 巴龍710：選擇成熟的3G架構，還是面向未來的 LTE 架構？

2012 年，多模已經成為行業主流，業界 LTE 晶片已經做到第二代，甚至第三代，海思也迅速轉入多模 4G LTE 晶片巴龍 710 的研發和攻關。

這時他們遇到了多模 Modem 架構選擇的問題。

但最終決定：採用 4G LTE 架構，把 2G/3G 功能融入進去。

這使得功能更加強大，但難度更高。

正是這次選擇，奠定了巴龍 LTE 未來晶片的清晰演進路線，從 LTE Cat. 4 的 150Mbps，到 Cat. 6 的300Mbps，再到Cat. 12 的 600Mbps，整個架構支撐了華為無線終端晶片在 LTE 上的持續演進。

萬里征程：從 4G LTE 迎頭追趕，到 5G 時代全球領先

2013 年 CES（國際消費類電子產品展覽會）期間，公司從產品競爭力的角度出發，決定把 Modem和 AP 合起來，選擇走SoC的發展道路。

從巴龍 720 開始，巴龍 750、巴龍765 等後續產品逐漸走上正軌，隨後推出的每一代產品幾乎都實現了業界最強的規格，在LTE時代站穩腳跟。

2019 年 1 月 24 日，華為正式面向全球發布業界領先的 5G 多模終端晶片——巴龍5000和基於該晶片的首款5G商用終端——華為 5G CPEPro，領航5G 時代。

日本客戶對 Modem 產品向來要求特別嚴格，巴龍以過硬的規格和性能贏得日本運營商客戶的信任和讚賞 5G 的形勢和 4G 相比已經大不相同。

在巴龍 5000 與網絡系統設備商聯調的過程中，Sean 和 William 及團隊聽到最多的反饋就是「你們真的很快」。

2019 年 6 月 28 日，中國移動發布首份5G晶片和終端評測報告，巴龍 5000 不論在網絡兼容性、吞吐率上，還是在續航上，都一騎絕塵。

經過 4G LTE 時代艱苦卓絕的奮鬥和積累，巴龍 Modem 晶片終於在市場上喊出了自己的聲音，也讓行業內的其他廠商刮目相看。

「做全球最好的 Modem」成為現實。

麒麟 920：

初露鋒芒，爆款產品是如何誕生的？

華為爆款手機 Mate 7 剛發布後甚至出現了一機難求的情景。

它搭載的就是脫胎換骨了的麒麟 920。

那麼麒麟 920 是如何誕生的？在它之前，經歷了什麼？在它之後，又發生了什麼

歷經昏天黑地的艱難攻關，華為推出了首款手機 SoC 麒麟910，支撐 Mate 2、P6 S、P7、H30 等手機規模發貨，獲得了良好的口碑。

麒麟為上古時期靈獸，聰慧、祥瑞，擁有來自東方的神秘力量，賦予晶片非凡的智慧和強大的力量。

麒麟 910 開始了華為手機 SoC 時代，而最大突破卻是來自麒麟 920。

麒麟 920 和麒麟 910 幾乎是並行開發和交付的，但它的誕生卻是一波三折。

麒麟 920 採用了 ARM big.LITTLE（大核 CPU 與小核 CPU 相結合的CPU 架構設計）架構，四個大核 A15，確保強勁的性能；四個小核 A7，確保優秀的能效。

這是當時業界最先進的八核架構，性能和功耗完美均衡。

Benchmark（跑分）和操作體驗全面領先，一舉超越多家競爭對手。

2014年春天，麒麟 910 經歷了艱苦的攻關，搭載麒麟 910 的幾款手機（尤其是 P7）基本上贏得了消費者不錯的口碑在這種情況下，麒麟 920 的表現尤其值得期待。

2014 年 6 月 6 日，麒麟 920 在華為北研所發布。

沒人會想到，這樣一款強悍的產品是在華為院士艾偉的自黑中開始的。

只有很少的專業媒體受邀參加了本次發布，他們已經被這款產品所震撼。

隨後，2014 年 6 月底發布的榮耀 6，以及 9 月份發布的華為 Mate 7，成為爆款手機，進一步提升了麒麟 920 的聲譽和影響力，它被譽為「國產最強芯」。

此後，大家對 SoC 手機晶片的開發更加有把握，更加自信，也更加出神入化。

2014 年 12 月，麒麟 620 發布，這是華為首款 64 位的手機SoC，其支撐的榮耀6X 手機成為公司首款出貨量超一千萬台的手機。

2015 年 3 月，麒麟 930 發布，採用了性能和功耗更為均衡的 A53 核，巧妙跳過了手機上的「火爐」A57。

2015 年 11月，麒麟 950 發布，業界率先導入 16nm FinFET頂尖工藝，這是中國半導體廠商第一次站上了半導體工藝的最前沿。

2016年 4 月，麒麟 650 發布。

這是業界首款在中檔位手機SoC 上導入 16nm FinFET 頂尖工藝的晶片，並且實現了全模，1 6nm 頂尖工藝支撐麒麟 650 更長的生命周期，成為海思首款出貨超億套的手機 SoC 晶片。

最終 CDMA 制式在麒麟 650 上成功交付，也為後面所有的麒麟晶片的全網通制式掃清了障礙。

此後，麒麟 950、960、970、980 等在通信規格和性能上一直高歌猛進，並延續到 5G 時代。

麒麟 950：

跨越自我，從魯莽時代到業界 Tier 1

2015年秋天，史上最牛的跨越之作麒麟 950 即將量產。

為什麼說麒麟 950 是一款超越之作？是因為它在很多方面實現了很大的跨越，不僅超越了自己，而且超越了同時期的業界其他旗艦。

比如：

1. 第一次站上了半導體工藝的最前沿，導入 16nm FinFET 頂尖工藝。

2.首次自研 ISP（圖像信號處理）並商用 , 確定了華為手機在拍照領域的領導地位。

3.首次商用 ARM 最新 CPU、GPU（圖形處理器）：麒麟950首次商用 ARM Cortex A72 CPU 和ARM MaliT880 GPU，在性能上實現了新的突破。

4.新一代自研射頻晶片 Hi6362，支持更廣泛的全球漫遊。

一款手機 SoC 晶片，通常是提前 2~3 年開始研發，從規劃、設計到生產，環環相扣，每個環節都很重要。

2014 年中，無線終端晶片業務部完成組織架構調整，可以說麒麟 950 是組織結構優化調整後第一個真正意義上的晶片團隊和解決方案團隊通力配合研發出的產品版本。

先進工藝：提前布局決戰巔峰

作為一家半導體設計公司，海思對先進工藝的追求是鍥而不捨的，而先進工藝又是最難的。

按照提前 2~3 年立項的時間節奏，2013 年，海思就開始規劃麒麟 950，工藝是一項重要規格。

那時手機晶片的主流製造工藝是 28nm。

對於 2 年後要上市的麒麟 950，海思如何選擇？ 為什麼選擇 16nm FinFET ？

持續數十年的 Bulk CMOS（體效應互補金屬氧化物半導體工藝）工藝技術在 20nm 走到盡頭。

20 世紀 90年代發明 FinFET 技術，到2015 年FinFET 技術量產，這中間卻用了近 20 年的時間。

海思很早就意識到了手機晶片工藝的技術極限

台積電：為什麼要和海思在頂尖工藝上合作？

海思作為大陸領先的晶片設計廠商，在台積電有著優秀的量產紀錄，和台積電有著良好的合作關係。

那時，華為手機已經決定做自有品牌高端手機，而其他領先晶片設計公司大多選擇了在其他代工廠生產，台積電迫切需要一個與之抗衡的大客戶，這個大客戶很可能就是海思。

可以說，台積電看到了海思晶片在華為手機未來全球版圖規劃中的重要性，深刻地意識到此次合作對於雙方的戰略意義，於是選擇海思作為 16nm 全球首發晶片合作夥伴，麒麟 950 終於拔得 16nm 頭籌。

最終，華為在 16nm FinFET 工藝上，在 2014 年 4 月實現業界首次投片——在海思的網絡處理器 Phosphor 660（它就是現在的鯤鵬 920 的前身）上，2015 年 1 月實現量產投片——在麒麟 950 上，並於 10 月實現量產發貨。

麒麟 950 終於實現了 16nm FinFET 工藝的率先商用。

從 FinFET 技術概念的提出，到今天 16nm FinFET 技術在華為麒麟晶片得到商用，20 年的過程艱難又曲折。

自此，海思開啟工藝領先之路。

麒麟 960 第一次在封裝工藝上站上業界最前沿，並且其安全性達到了金融級安全標準。

2016年11 月，麒麟 960 榮膺第三屆世界網際網路大會「領先科技成果」。

麒麟 970 採用了當時業界最頂尖的 10nm 工藝。

但更重要的是，麒麟970 首次在手機 SoC 中集成了專用 NPU（嵌入式神經網絡處理器），開啟了端側 AI 行業先河，其難度也是非常大的。

麒麟 980 是業界首款 7nm 工藝的手機 SoC 晶片。

7nm相當於 70 個原子直徑，逼近了矽基半導體工藝的物理極限，麒麟980 實現了在針尖上翩翩起舞。

ISP：全球人才布局

麒麟拍照如何做到從追趕到一騎絕塵？

在麒麟 950 之前，華為沒有自研的ISP。

早在 2011 年，就有人反映華為手機拍照功能不盡如人意。

在一次高層會議上，任正非問海思總裁何庭波：「為什麼華為手機的拍照不強？」何庭波說：「我們缺乏自研 ISP。

」任正非說：「為什麼不投資做自研 ISP ？」何庭波說：「沒錢。

」任正非說：「沒人投，我投！」 經過多方論證和準備，2012 年，麒麟團隊終於啟動了自研ISP 的立項，商用目標是 2015 年的麒麟 950 及Mate 8 手機。

經過 3 年多的艱難攻關，在 2015年推出的麒麟 950 上，海思第一代自研 ISP 正式亮相。

這次自研 ISP 不負眾望，支持 14bit 雙ISP，吞吐率性能提升 4 倍，高達 960MPixel/s（每秒百萬像素），讓 Mate 8 手機拍照效果實現了大幅提升。

但 Roc 的團隊幾乎一口氣都沒有歇，立即投入 P9 的拍照能力的攻關。

它們兩個最大的不同是：Mate 8隻考慮單攝像頭，而 P9 是雙攝像頭，所以需要修改架構。

終於，到第二年第一季度，自研 ISP 技術與徠卡雙鏡頭「雙劍合璧」，助力 P9、P9 Plus 成為 2016 年的明星手機產品，黑白彩色雙攝開啟了華為手機拍照優勢的新篇章。

事實證明一切，麒麟 960 拍照性能繼續提升。

麒麟 970 不僅ISP 性能得到提升，還開創性地融入了 AI，搭載麒麟 970 的華為Mate10 和 P20手機都分別衝上了 DxOMark（法國知名圖像處理軟體 DxO公司推出的成像質量排行榜）榜單第一；而 P20 pro 更是在DxOMark 榜單第一的位置上穩居一年多，直到被後來的搭載麒麟 980 的 P30 pro 超越。

唯堅持，得突破。

選擇最難走的道路，看最美的風景，這需要智慧和勇氣，更需要巨大的努力和付出。

看完了所長的介紹，機友們是不是感慨於華為麒麟晶片研發的艱難？每一代麒麟的演進，都「太難了」，但即使是在最難的時刻，團隊也沒有放棄對創新的追求。

麒麟為什麼能成功？是因為大家長期堅持追求三個詞：Focus（聚焦）、Persevere（堅持）、Breakthrough（突破）。

所長相信在這種信念的帶領下，海思麒麟一定會越做越好，抵達世界的頂峰！

註：本文轉自華為心聲社區