芯片應用與戰(zhàn)略競爭思考

陳如明

（工業(yè)和信息化部通信科技委顧問及原副主任，北京 100804）

中興公司突發(fā)事件使人們充分認識到在日前單邊利益驅動的復雜、險惡國際環(huán)境中，應深度思考芯片應用與戰(zhàn)略競爭對策這一現(xiàn)實問題。一方面，快速協(xié)同融合增強自身實力，并擬訂有效務實的戰(zhàn)略競爭對策。

1 芯片應用的重要性

從深海至海底，從陸地高山至湖泊河流，從太空至深空及宇宙空間，從基礎設施建設至各系統(tǒng)、網(wǎng)絡、應用、安全保障等多維層面運作，均離不開各類芯片技術的有效作用，乃至從體域網(wǎng)觀點看不僅可穿載，乃至體內(nèi)噐官更替增強，及延長壽命等均離不開芯片技術，這是真正的無處不在的多維浸透，可有效實施萬物互聯(lián)。

2 人工智能芯片研發(fā)的主要方向

目前，人工智能芯片加速速研發(fā)成國亮點。人工智能（A1）芯片（AI 芯片）的研發(fā)方向主要分兩種： 一是基于傳統(tǒng)馮·諾依曼架構的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）和ASIC（專用集成電路）芯片，二是模仿人腦神經(jīng)元結構設計的類腦芯片。其中FPGA 和ASIC 芯片不管是研發(fā)還是應用，都已經(jīng)形成一定規(guī)模； 而類腦芯片雖然還處于研發(fā)初期，但具備很大潛力，可能在未來成為行業(yè)內(nèi)的主流。這兩條發(fā)展路線的主要區(qū)別在于，前者沿用馮·諾依曼架構，后者采用類腦架構。現(xiàn)今你看到的每一臺電腦，采用的都是馮·諾依曼架構。它的核心思路就是處理器和存儲器等分開，而類腦架構CPU、內(nèi)存和通信部件等都有機集成在一起。但兩者按階段推進時亦在有機考慮其相應軟硬件的增強逐步邁向未來融合。

3 人工智能芯片全球閃亮研發(fā)價值

回顧芯片技術過去60 余年發(fā)展歷程，華為與臺積電合作，在16 nm 目前人工智能高性能計算已成為芯片技術主要驅動力之一，并對傳統(tǒng)計算機芯片架構及其價值帶來巨大沖擊，產(chǎn)生兩大體系及六大架構。一種體系以傳統(tǒng)馮·諾依曼計算架構為基礎加速其相應硬件計算能力，諸如英特CPU、英偉達GPU、新思科技DSP、微軟FPGA、谷歌TPU，有些性能增強高15至30倍左右；另一種體系是IBM 的模仿人腦神經(jīng)的類腦架構，可產(chǎn)生革命性的功能、性能及價值改進。對此從智慧城市的起步發(fā)展已可看出些端倪。

4 中國芯片研發(fā)基本狀況

4.1 海思、展訊、聯(lián)芯的芯片設計之路

看看“國產(chǎn)自主芯”，它們走過了怎樣的歷史，現(xiàn)在的生存現(xiàn)狀又是如何。

4.1.1 海思

海思麒麟930是一個過渡產(chǎn)品，到麒麟950實現(xiàn)了高性能、低功耗、早面市。而麒麟960成為博足眼球的大作，在ISP、安全性、電源管理、音頻方面可能都會大大進步。性能方面，在安兔兔上麒麟系列雖然遜色于高通驍龍很多，但是在Geekbench4測試中麒麟可略高出驍龍，而實際使用中兩者的反應速度不差。海思麒麟從笑柄走到了成功，在國產(chǎn)移動處理器上可謂稱“大”！

4.1.2 展訊

展訊通信成立于2001年4月，隸屬紫光集團，致力于智能手機、功能型手機及其他消費電子產(chǎn)品的手機芯片平臺開發(fā)。2003年4月，展訊迎來發(fā)展史上一個重要轉折點，世界首顆GSM/GPRS（2.5G）的基帶單芯片SC6600B 誕生，在曾經(jīng)那個山寨功能機時代，展訊一躍千里，與聯(lián)發(fā)科并排抗衡。也許從低迷到三巨頭之一，展訊靠的是“玩命”的堅守。展訊的處理器芯片發(fā)展史如表1所示。

表1 展訊的處理器芯片發(fā)展史

展訊可謂是國內(nèi)半導體業(yè)的龍頭企業(yè)，近年業(yè)績表現(xiàn)搶眼，表1的多個“全球首款”足可以看到實力不容小覷，但是展訊依然是高通、聯(lián)發(fā)科眼里的小兄弟。

5 中國高端芯片研發(fā)的亮點進展

2018年8月31日晚，德國柏林的IFA 2018大展上，余承東正式揭曉了華為的新一代旗艦級移動SoC 處理器“麒麟980”，新一代頂級人工智能手機芯片，擁有六項世界第一，性能更強，能效更高，設計更緊湊。麒麟980是全球第一顆采用7 nm 新工藝的手機SoC，與臺積電合作，2015年就開始相關研究，2016年構建IP 單元，2017年進行工程驗證，2018年投入量產(chǎn)，歷時長達36個月。按照臺積電的數(shù)據(jù)，7 nm 相比于10 nm 可帶來20%的性能提升，40%的能效提升，60%的晶體管密度提升，而應用到麒麟980身上，集成了多達69億個晶體管，相比麒麟970（10 nm 55億個）增加了25%，同時晶體管密度增加了55%，而芯片面積僅相當于指甲蓋大小。CPU 部分，麒麟980首發(fā)采用ARM Cor tex-A76架構，比上代麒麟970 A73性能提升75%，能效提升58%。麒麟980還設計了靈活的2+2+4核心配置、智能調度機制，包括兩個2.6 GHz A76大核心、兩個1.92 GHz A76中核心、四個1.8 GHz A55小核心。

圖1 麒麟980

GPU 方面，麒麟980首發(fā)商用ARM Mali-G76，十核心配置，相比麒麟970 Mali-G72MP12 性能提升46%，能效提升178%，GPU Turbo 加持后遠超驍龍845。華為P20系列上市五個月全球累積銷量突破1，000萬臺。8月31日晚，華為在柏林IFA 國際消費電子展上舉辦新品發(fā)布會，除了帶來新一代旗艦芯片麒麟980外，還公布了一項新數(shù)據(jù)：華為P20系列上市僅五個月全球累積銷量突破了1，000萬臺。華為P20系列最大的亮點是拍照，其中華為P20 Pro 首次配備徠卡三攝，由4，000萬彩色+2，000萬黑白+800 萬長焦組成，知名相機評測機構DxOMark 給華為P20 Pro 的拍照評分為114分。此外，華為還公布了P20系列新配色，其中P20新增極光閃蝶、珠光貝母兩種配色，P20 Pro 加入極光閃蝶、珠光貝母、金棕色和雅黑色四種配色。2019年巴塞羅那MWC 大會上華為更凸顯其優(yōu)異進展。近年來，世界移動通信大會已成為中國制造商展示其最新成果的一個重要平臺。作為本屆大會的一大看點，5G 技術在移動終端方面的應用成為全球眾多消費者和媒體矚目的焦點。華為、小米、OPPO 等多家中國企業(yè)在大會開幕式前后發(fā)布了自己的首款5G 手機，吸引了眾多與會者乃至全球媒體的目光。為期4天的2019世界移動通信大會2月25日在西班牙巴塞羅那開幕。今年大會的主題是“智能互聯(lián)”，從第五代移動通信技術（5G）、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多個方面圍繞這個主題進行展示和討論。世界移動通信大會是全球移動通信領域最具規(guī)模和影響力的展會，本屆大會展覽面積約12萬平方米，吸引了來自超過200個國家和地區(qū)的10余萬名參會者，有2，400余家企業(yè)到場參展。其中，參展的中國廠商超過360家，占參展商總數(shù)的15%。5G 商用產(chǎn)品的發(fā)布是今年大會一大亮點，眾多中國企業(yè)在大會開幕式前后發(fā)布了自己的5G 手機，吸引了眾多與會者乃至全球媒體的關注。

6 國際芯片競爭態(tài)勢

蘋果全球營銷高級副總裁菲利普·席勒更是花了很大的篇幅來著重的介紹這款7 nm 芯片。由于芯片的突破將使得iPhone XS等新機在性能方面得到極為明顯的提升。

7 nm 雖然作為最新的芯片工藝技術，但不得不說它對手機性能的提高存在一定的影響，同為7 nm 的華為麒麟980的表現(xiàn)是如何的呢？有網(wǎng)友用漫畫的形式表達了自己的看法，從圖中可以看到，麒麟980比之A12 Bionic 略有不足，那么都是7 nm 技術的芯片，華為麒麟980和蘋果A12相比差的是什么？

圖2 幾種手機芯片

7 未來芯片發(fā)展的戰(zhàn)略競爭思考

資料表明，華為研發(fā)麒麟980用了3年的時間，主要是能效、AI、連接性三個方面突破。而蘋果方面則是早在2008年就開始不斷收購與處理器相關的企業(yè)，比如PA Semi、Intrinsity，再加之蘋果同樣在處理器上有著優(yōu)越的前瞻性，使得A 系列處理器領先于其他品牌。所以說，從時間上來看，這是因為華為起步較晚才造成的結果。

然而好不好用，用戶的使用感覺往往是判斷的第一因素。從消費者的角度來看，A12 Bionic 只會搭載在蘋果系列的產(chǎn)品，而麒麟980只會用在華為手機產(chǎn)品，這就造成了手機系統(tǒng)也會影響人們的判斷。有網(wǎng)友表示，A12 Bionic 之所以厲害，是因為iOS系統(tǒng)的加持，這個系統(tǒng)可以大限度發(fā)揮出處理器的性能，事實也是如此。

此外，芯片技術的全方位應用可配合與支撐數(shù)字中國及智慧社會這一大目標的有效實施。例如，以長江三角洲為例，國家發(fā)改委、住建部提出在長江三角洲城市群建“一核五圈四帶”《長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》。具體為：提升上海全球城市功能；促進南京都市圈、杭州都市圈、合肥都市圈、蘇錫常都市圈、寧波都市圈五個都市圈同城化發(fā)展；促進滬寧合杭甬發(fā)展帶、沿江發(fā)展帶、沿海發(fā)展帶、滬杭金發(fā)展帶四條發(fā)展帶聚合發(fā)展。這樣，借助廣義智慧城市理念可實現(xiàn)這一區(qū)域城市群的智慧城市群及各類智慧項目的有效實施，從而有效實現(xiàn)這一區(qū)域的數(shù)字中國、智慧社會大目標。而此，廣義智慧城市可按城鎮(zhèn)級，縣專區(qū)、園區(qū)級與省、直轄市、特區(qū)級三級進行智慧輻射、聯(lián)網(wǎng)執(zhí)行。按此類推，即可推行至全中國有效務實執(zhí)行實施整個中國的數(shù)字中國、智慧社會這一大目標。

總之，芯片戰(zhàn)略競爭之路尚屬漫長，然牢記這些是有益的。懂得誠信，學會尊重，策略現(xiàn)實，戰(zhàn)略深遠，提防瘋狗，沉著應對，科學務實，行穩(wěn)致遠，協(xié)同融合舉國資源、人才、體制優(yōu)勢，敢于、善于挑戰(zhàn)國際同類競爭對手，以自身實力，盡早立足全球芯片設計、應用與研發(fā)等方面的芯片第一方陣強國之林！