芯片應(yīng)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(rèn)識到在日前單邊利益驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜、險(xiǎn)惡國際環(huán)境中，應(yīng)深度思考芯片應(yīng)用與戰(zhàn)略競爭對策這一現(xiàn)實(shí)問題。一方面，快速協(xié)同融合增強(qiáng)自身實(shí)力，并擬訂有效務(wù)實(shí)的戰(zhàn)略競爭對策。

1 芯片應(yīng)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)至各系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、安全保障等多維層面運(yùn)作，均離不開各類芯片技術(shù)的有效作用，乃至從體域網(wǎng)觀點(diǎn)看不僅可穿載，乃至體內(nèi)噐官更替增強(qiáng)，及延長壽命等均離不開芯片技術(shù)，這是真正的無處不在的多維浸透，可有效實(shí)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(diǎn)。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(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的類腦芯片。其中FPGA 和ASIC 芯片不管是研發(fā)還是應(yīng)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(gòu)，后者采用類腦架構(gòu)?，F(xiàn)今你看到的每一臺電腦，采用的都是馮·諾依曼架構(gòu)。它的核心思路就是處理器和存儲(chǔ)器等分開，而類腦架構(gòu)CPU、內(nèi)存和通信部件等都有機(jī)集成在一起。但兩者按階段推進(jìn)時(shí)亦在有機(jī)考慮其相應(yīng)軟硬件的增強(qiáng)逐步邁向未來融合。

3 人工智能芯片全球閃亮研發(fā)價(jià)值

回顧芯片技術(shù)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(jì)算已成為芯片技術(shù)主要驅(qū)動(dòng)力之一，并對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片架構(gòu)及其價(jià)值帶來巨大沖擊，產(chǎn)生兩大體系及六大架構(gòu)。一種體系以傳統(tǒng)馮·諾依曼計(jì)算架構(gòu)為基礎(chǔ)加速其相應(yīng)硬件計(jì)算能力，諸如英特CPU、英偉達(dá)GPU、新思科技DSP、微軟FPGA、谷歌TPU，有些性能增強(qiáng)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(gòu)，可產(chǎn)生革命性的功能、性能及價(jià)值改進(jìn)。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(shè)計(jì)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(gè)過渡產(chǎn)品，到麒麟950實(shí)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(huì)大大進(jìn)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(shí)際使用中兩者的反應(yīng)速度不差。海思麒麟從笑柄走到了成功，在國產(chǎn)移動(dòng)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(tuán)，致力于智能手機(jī)、功能型手機(jī)及其他消費(fèi)電子產(chǎn)品的手機(jī)芯片平臺開發(fā)。2003年4月，展訊迎來發(fā)展史上一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，世界首顆GSM/GPRS（2.5G）的基帶單芯片SC6600B 誕生，在曾經(jīng)那個(gè)山寨功能機(jī)時(shí)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(jiān)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(dǎo)體業(yè)的龍頭企業(yè)，近年業(yè)績表現(xiàn)搶眼，表1的多個(gè)“全球首款”足可以看到實(shí)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(diǎn)進(jìn)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(dòng)SoC 處理器“麒麟980”，新一代頂級人工智能手機(jī)芯片，擁有六項(xiàng)世界第一，性能更強(qiáng)，能效更高，設(shè)計(jì)更緊湊。麒麟980是全球第一顆采用7 nm 新工藝的手機(jī)SoC，與臺積電合作，2015年就開始相關(guān)研究，2016年構(gòu)建IP 單元，2017年進(jìn)行工程驗(yàn)證，2018年投入量產(chǎn)，歷時(shí)長達(dá)36個(gè)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(yīng)用到麒麟980身上，集成了多達(dá)69億個(gè)晶體管，相比麒麟970（10 nm 55億個(gè)）增加了25%，同時(shí)晶體管密度增加了55%，而芯片面積僅相當(dāng)于指甲蓋大小。CPU 部分，麒麟980首發(fā)采用ARM Cor tex-A76架構(gòu)，比上代麒麟970 A73性能提升75%，能效提升58%。麒麟980還設(shè)計(jì)了靈活的2+2+4核心配置、智能調(diào)度機(jī)制，包括兩個(gè)2.6 GHz A76大核心、兩個(gè)1.92 GHz A76中核心、四個(gè)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(yuǎn)超驍龍845。華為P20系列上市五個(gè)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(fèi)電子展上舉辦新品發(fā)布會(huì)，除了帶來新一代旗艦芯片麒麟980外，還公布了一項(xiàng)新數(shù)據(jù)：華為P20系列上市僅五個(gè)月全球累積銷量突破了1，000萬臺。華為P20系列最大的亮點(diǎn)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(jī)評測機(jī)構(gòu)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(huì)上華為更凸顯其優(yōu)異進(jìn)展。近年來，世界移動(dòng)通信大會(huì)已成為中國制造商展示其最新成果的一個(gè)重要平臺。作為本屆大會(huì)的一大看點(diǎn)，5G 技術(shù)在移動(dòng)終端方面的應(yīng)用成為全球眾多消費(fèi)者和媒體矚目的焦點(diǎn)。華為、小米、OPPO 等多家中國企業(yè)在大會(huì)開幕式前后發(fā)布了自己的首款5G 手機(jī)，吸引了眾多與會(huì)者乃至全球媒體的目光。為期4天的2019世界移動(dòng)通信大會(huì)2月25日在西班牙巴塞羅那開幕。今年大會(huì)的主題是“智能互聯(lián)”，從第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多個(gè)方面圍繞這個(gè)主題進(jìn)行展示和討論。世界移動(dòng)通信大會(huì)是全球移動(dòng)通信領(lǐng)域最具規(guī)模和影響力的展會(huì)，本屆大會(huì)展覽面積約12萬平方米，吸引了來自超過200個(gè)國家和地區(qū)的10余萬名參會(huì)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(huì)一大亮點(diǎn)，眾多中國企業(yè)在大會(huì)開幕式前后發(fā)布了自己的5G 手機(jī)，吸引了眾多與會(huì)者乃至全球媒體的關(guān)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(jī)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(shù)，但不得不說它對手機(jī)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(dá)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(shù)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(jī)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(shí)間，主要是能效、AI、連接性三個(gè)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(guān)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(lǐng)先于其他品牌。所以說，從時(shí)間上來看，這是因?yàn)槿A為起步較晚才造成的結(jié)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(fèi)者的角度來看，A12 Bionic 只會(huì)搭載在蘋果系列的產(chǎn)品，而麒麟980只會(huì)用在華為手機(jī)產(chǎn)品，這就造成了手機(jī)系統(tǒng)也會(huì)影響人們的判斷。有網(wǎng)友表示，A12 Bionic 之所以厲害，是因?yàn)閕OS系統(tǒng)的加持，這個(gè)系統(tǒng)可以大限度發(fā)揮出處理器的性能，事實(shí)也是如此。

此外，芯片技術(shù)的全方位應(yīng)用可配合與支撐數(shù)字中國及智慧社會(huì)這一大目標(biāo)的有效實(shí)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(jìn)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(gè)都市圈同城化發(fā)展；促進(jìn)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(shí)現(xiàn)這一區(qū)域城市群的智慧城市群及各類智慧項(xiàng)目的有效實(shí)施，從而有效實(shí)現(xiàn)這一區(qū)域的數(shù)字中國、智慧社會(huì)大目標(biāo)。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(jìn)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(wù)實(shí)執(zhí)行實(shí)施整個(gè)中國的數(shù)字中國、智慧社會(huì)這一大目標(biāo)。

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(xué)會(huì)尊重，策略現(xiàn)實(shí)，戰(zhàn)略深遠(yuǎn)，提防瘋狗，沉著應(yīng)對，科學(xué)務(wù)實(shí)，行穩(wěn)致遠(yuǎn)，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(shí)力，盡早立足全球芯片設(shè)計(jì)、應(yīng)用與研發(fā)等方面的芯片第一方陣強(qiáng)國之林！