芯片应用与战略竞争思考

陈如明

（工业和信息化部通信科技委顾问及原副主任，北京 100804）

中兴公司突发事件使人们充分认识到在日前单边利益驱动的复杂、险恶国际环境中，应深度思考芯片应用与战略竞争对策这一现实问题。一方面，快速协同融合增强自身实力，并拟订有效务实的战略竞争对策。

1 芯片应用的重要性

从深海至海底，从陆地高山至湖泊河流，从太空至深空及宇宙空间，从基础设施建设至各系统、网络、应用、安全保障等多维层面运作，均离不开各类芯片技术的有效作用，乃至从体域网观点看不仅可穿載，乃至体内噐官更替增强，及延长寿命等均离不开芯片技术，这是真正的无处不在的多维浸透，可有效实施万物互联。

2 人工智能芯片研发的主要方向

目前，人工智能芯片加速速研发成国亮点。人工智能（A1）芯片（AI 芯片）的研发方向主要分两种： 一是基于传统冯·诺依曼架构的FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路）芯片，二是模仿人脑神经元结构设计的类脑芯片。其中FPGA 和ASIC 芯片不管是研发还是应用，都已经形成一定规模； 而类脑芯片虽然还处于研发初期，但具备很大潜力，可能在未来成为行业内的主流。这两条发展路线的主要区别在于，前者沿用冯·诺依曼架构，后者采用类脑架构。现今你看到的每一台电脑，采用的都是冯·诺依曼架构。它的核心思路就是处理器和存储器等分开，而类脑架构CPU、内存和通信部件等都有机集成在一起。但两者按阶段推进时亦在有机考虑其相应软硬件的增强逐步迈向未来融合。

3 人工智能芯片全球闪亮研发价值

回顾芯片技术过去60 余年发展历程，华为与台积电合作，在16 nm 目前人工智能高性能计算已成为芯片技术主要驱动力之一，并对传统计算机芯片架构及其价值带来巨大冲击，产生两大体系及六大架构。一种体系以传统冯·诺依曼计算架构为基础加速其相应硬件计算能力，诸如英特CPU、英伟达GPU、新思科技DSP、微软FPGA、谷歌TPU，有些性能增強高15至30倍左右；另一种体系是IBM 的模仿人脑神经的类脑架构，可产生革命性的功能、性能及价值改进。对此从智慧城市的起步发展已可看出些端倪。

4 中国芯片研发基本状况

4.1 海思、展讯、联芯的芯片设计之路

看看“国产自主芯”，它们走过了怎样的历史，现在的生存现状又是如何。

4.1.1 海思

海思麒麟930是一个过渡产品，到麒麟950实现了高性能、低功耗、早面市。而麒麟960成为博足眼球的大作，在ISP、安全性、电源管理、音频方面可能都会大大进步。性能方面，在安兔兔上麒麟系列虽然逊色于高通骁龙很多，但是在Geekbench4测试中麒麟可略高出骁龙，而实际使用中两者的反应速度不差。海思麒麟从笑柄走到了成功，在国产移动处理器上可谓称“大”！

4.1.2 展讯

展讯通信成立于2001年4月，隶属紫光集团，致力于智能手机、功能型手机及其他消费电子产品的手机芯片平台开发。2003年4月，展讯迎来发展史上一个重要转折点，世界首颗GSM/GPRS（2.5G）的基带单芯片SC6600B 诞生，在曾经那个山寨功能机时代，展讯一跃千里，与联发科并排抗衡。也许从低迷到三巨头之一，展讯靠的是“玩命”的坚守。展讯的处理器芯片发展史如表1所示。

表1 展讯的处理器芯片发展史

展讯可谓是国内半导体业的龙头企业，近年业绩表现抢眼，表1的多个“全球首款”足可以看到实力不容小觑，但是展讯依然是高通、联发科眼里的小兄弟。

5 中国高端芯片研发的亮点进展

2018年8月31日晚，德国柏林的IFA 2018大展上，余承东正式揭晓了华为的新一代旗舰级移动SoC 处理器“麒麟980”，新一代顶级人工智能手机芯片，拥有六项世界第一，性能更强，能效更高，设计更紧凑。麒麟980是全球第一颗采用7 nm 新工艺的手机SoC，与台积电合作，2015年就开始相关研究，2016年构建IP 单元，2017年进行工程验证，2018年投入量产，历时长达36个月。按照台积电的数据，7 nm 相比于10 nm 可带来20%的性能提升，40%的能效提升，60%的晶体管密度提升，而应用到麒麟980身上，集成了多达69亿个晶体管，相比麒麟970（10 nm 55亿个）增加了25%，同时晶体管密度增加了55%，而芯片面积仅相当于指甲盖大小。CPU 部分，麒麟980首发采用ARM Cor tex-A76架构，比上代麒麟970 A73性能提升75%，能效提升58%。麒麟980还设计了灵活的2+2+4核心配置、智能调度机制，包括两个2.6 GHz A76大核心、两个1.92 GHz A76中核心、四个1.8 GHz A55小核心。

图1 麒麟980

GPU 方面，麒麟980首发商用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 加持后远超骁龙845。华为P20系列上市五个月全球累积销量突破1，000万台。8月31日晚，华为在柏林IFA 国际消费电子展上举办新品发布会，除了带来新一代旗舰芯片麒麟980外，还公布了一项新数据：华为P20系列上市仅五个月全球累积销量突破了1，000万台。华为P20系列最大的亮点是拍照，其中华为P20 Pro 首次配备徕卡三摄，由4，000万彩色+2，000万黑白+800 万长焦组成，知名相机评测机构DxOMark 给华为P20 Pro 的拍照评分为114分。此外，华为还公布了P20系列新配色，其中P20新增极光闪蝶、珠光贝母两种配色，P20 Pro 加入极光闪蝶、珠光贝母、金棕色和雅黑色四种配色。2019年巴塞罗那MWC 大会上华为更凸显其优异进展。近年来，世界移动通信大会已成为中国制造商展示其最新成果的一个重要平台。作为本届大会的一大看点，5G 技术在移动终端方面的应用成为全球众多消费者和媒体瞩目的焦点。华为、小米、OPPO 等多家中国企业在大会开幕式前后发布了自己的首款5G 手机，吸引了众多与会者乃至全球媒体的目光。为期4天的2019世界移动通信大会2月25日在西班牙巴塞罗那开幕。今年大会的主题是“智能互联”，从第五代移动通信技术（5G）、人工智能、物联网、大数据等多个方面围绕这个主题进行展示和讨论。世界移动通信大会是全球移动通信领域最具规模和影响力的展会，本届大会展览面积约12万平方米，吸引了来自超过200个国家和地区的10余万名参会者，有2，400余家企业到场参展。其中，参展的中国厂商超过360家，占参展商总数的15%。5G 商用产品的发布是今年大会一大亮点，众多中国企业在大会开幕式前后发布了自己的5G 手机，吸引了众多与会者乃至全球媒体的关注。

6 国际芯片竞争态势

苹果全球营销高级副总裁菲利普·席勒更是花了很大的篇幅来着重的介绍这款7 nm 芯片。由于芯片的突破将使得iPhone XS等新机在性能方面得到极为明显的提升。

7 nm 虽然作为最新的芯片工艺技术，但不得不说它对手机性能的提高存在一定的影响，同为7 nm 的华为麒麟980的表现是如何的呢？有网友用漫画的形式表达了自己的看法，从图中可以看到，麒麟980比之A12 Bionic 略有不足，那么都是7 nm 技术的芯片，华为麒麟980和苹果A12相比差的是什么？

图2 几种手机芯片

7 未来芯片发展的战略竞争思考

资料表明，华为研发麒麟980用了3年的时间，主要是能效、AI、连接性三个方面突破。而苹果方面则是早在2008年就开始不断收购与处理器相关的企业，比如PA Semi、Intrinsity，再加之苹果同样在处理器上有着优越的前瞻性，使得A 系列处理器领先于其他品牌。所以说，从时间上来看，这是因为华为起步较晚才造成的结果。

然而好不好用，用户的使用感觉往往是判断的第一因素。从消费者的角度来看，A12 Bionic 只会搭载在苹果系列的产品，而麒麟980只会用在华为手机产品，这就造成了手机系统也会影响人们的判断。有网友表示，A12 Bionic 之所以厉害，是因为iOS系统的加持，这个系统可以大限度发挥出处理器的性能，事实也是如此。

此外，芯片技术的全方位应用可配合与支撑数字中国及智慧社会这一大目标的有效实施。例如，以长江三角洲为例，国家发改委、住建部提出在长江三角洲城市群建“一核五圈四带”《长江三角洲城市群发展规划》。具体为：提升上海全球城市功能；促进南京都市圈、杭州都市圈、合肥都市圈、苏锡常都市圈、宁波都市圈五个都市圈同城化发展；促进沪宁合杭甬发展带、沿江发展带、沿海发展带、沪杭金发展带四条发展带聚合发展。这样，借助广义智慧城市理念可实现这一区域城市群的智慧城市群及各类智慧项目的有效实施，从而有效实现这一区域的数字中国、智慧社会大目标。而此，广义智慧城市可按城镇级，县专区、园区级与省、直辖市、特区级三级进行智慧辐射、联网执行。按此类推，即可推行至全中国有效务实执行实施整个中国的数字中国、智慧社会这一大目标。

总之，芯片战略竞争之路尚属漫长，然牢记这些是有益的。懂得诚信，学会尊重，策略现实，战略深远，提防疯狗，沉着应对，科学务实，行稳致远，协同融合举国资源、人才、体制优势，敢于、善于挑战国际同类竞争对手，以自身实力，尽早立足全球芯片设计、应用与研发等方面的芯片第一方阵强国之林！