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美國貿易禁令背后,這家企業的發展給華為提供了應對危機的經驗
2019-06-22 08:57 作者:李正豪 來源:中國經營網

因為華為遭遇美國打壓,為消費電子產業鏈提供底層技術的ARM公司,在中國知名度更高了。

根據英國廣播公司(BBC)相關報道,5月22日ARM指示員工暫停與華為及其子公司的“所有有效合同”,以遵守美國貿易禁令。ARM這樣做原因是,其設計包含“美國原產技術”。

ARM的決定,在全世界尤其是在中國“一石激起千層浪”。大家紛紛開始測算,沒有ARM的授權,華為海思及其支持的華為消費者業務,以及面向toB市場的華為服務器業務等,將遭受多大的影響。

ARM為什么如此重要?《中國經營報》記者近日從多位半導體工程師處了解到,在半導體產業鏈上,ARM提供的是菜譜。蘋果、高通、三星、華為海思、聯發科等就是按照菜譜“炒菜”,做出基于ARM架構的芯片。

在ARM架構體系中,當下主流的菜譜——ARM V8指令集發布于2011年11月。華為于2013年9月4日獲得ARM V8指令集的永久授權。在該授權的基礎上,海思在過去數年已經設計出多款支持華為及榮耀手機的麒麟芯片,以及支持華為服務器的鯤鵬芯片等。

華為已經獲得的ARM V8授權,不會受到美國貿易禁令的影響。當前以及未來,海思依然能基于ARM V8開發更多芯片。問題在于,ARM的菜譜是不斷更新的。下一代的ARM V9指令集盡管發布時間暫未確定,但總有發布的一天,屆時如果中美貿易摩擦仍未解決,對華為一定會有影響。

在技術研發與迭代中成長的ARM

今天在消費電子半導體產業鏈呼風喚雨的ARM公司,脫胎于奧地利籍物理學家Herman Hauser(赫爾曼·豪瑟)和英國工程師Chris Curry 1978年在英國劍橋創辦的CPU公司,全稱Cambridge Processing Unit,字面意思為“劍橋處理器單元”。CPU公司成立以后主要從事電子設備設計與制造。

1979年,CPU公司更名為Acorn Computer Ltd,嘗試推出了面向消費者市場的盒式計算機Acorn Atom。上世紀80年代初期,英國政府提出“計算機要從娃娃抓起”。根據這項計劃,英國的每一間教室都將配備一臺電腦。Acorn Computer Ltd中標成為主要供應商,因此獲得了800多萬英鎊的訂單。

拿到訂單以后,Acorn Computer Ltd發現,生產并且供應符合當時潮流的電腦,需要尋找16位指令集的PC芯片供應商。當時的CPU發展潮流,正是從8位指令集向16位指令集過渡的時期。Acorn Computer Ltd最先找到了美國國家半導體公司和摩托羅拉公司,發現他們的芯片售價太貴——在一臺價值500英鎊的電腦中,芯片成本要占到100英鎊。1982年,英特爾推出80286芯片時,Acorn Computer Ltd又找到英特爾,但是英特爾拒絕了Acorn Computer Ltd的供貨請求。

無奈之下,Acorn Computer Ltd開始走上芯片自研之路。

一開始,Acorn Computer Ltd研發團隊就打算摒棄英特爾X86的復雜指令集,從美國加州大學伯克利分校找到關于精簡指令集的新型處理器開發方案(這也是ARM包含“美國原產技術”的原因),在劍橋大學計算機科學家Sophie Wilson(負責指令集開發)和Steve Furber(負責芯片設計)的帶領下,經過18個月的努力,最終于1985年完成了第一代32位指令集的ARM 1處理器的開發工作,并用ARM 1做出了第一臺Acorn Risc Machine(意為精簡指令集計算機,簡稱ARM)。

值得注意的是,Acorn Computer Ltd在上世紀80年代初期獲得訂單,到80年代中期才開發了32位指令集的ARM 1。1984年,大約80%的英國學校都配備了Acorn Computer Ltd生產的電腦。因此,Acorn Computer Ltd當時也被譽為“英國的蘋果公司”。

1985年2月,Acorn Computer Ltd 49.3%的股份被IT巨頭Olivetti收購。在Olivetti的構想中,ARM處理器應該專注于研發,因此Acorn Computer Ltd獨立發展,而Acorn Computer Ltd、Apple、VLSI于1990年11月共同出資創建了如今專注于芯片研發的ARM公司,Acorn RISC Machine也由此更名為Advanced RISC Machine(意為進階精簡指令集計算機,也簡稱ARM)。

實際上,直到上世紀80年代末期,ARM 1、ARM 2、ARM 3、ARM 4、ARM 5陸續被開發出來,在性能上不斷取得進步,但是在市場上并未取得很大的突破。80年代末期,蘋果公司開始與Acorn Computer Ltd合作開發ARM核心,并且在1990年成立合資公司,ARM 6在1991年被試產,并被作為Apple Newton PDA(牛頓掌上電腦)的芯片內核,ARM架構才更多地被便攜式電子產品廠商接受。牛頓掌上電腦是蘋果公司對掌上智能設備的首次嘗試。

與蘋果公司的合作,逐漸為ARM打開了通向便攜式電子產品這一新市場的大門。從上世紀90年代初期開始,ARM逐漸通過出售半導體知識產權核心(IP Core)的經營模式,與德州儀器、Cirrus Logic、Atmel、Freecale、博通、富士通、IBM、英特爾、英偉達、任天堂、恩智浦、三星電子、夏普、高通、華為等全球各地的巨頭公司建立了廣泛的業務聯系,授權這些廠商依據自己的知識產權設計并制作微控制器和中央處理器。

1998年4月登陸英國倫敦證交所和美國納斯達克之后,數據顯示,2008年全球基于ARM技術的芯片累計出貨量已經達到100億片。2015年,全球基于ARM技術的芯片銷量已經突破150億片。

“全球通信行業三分天下,華為要占其一”

對照ARM發軔于PC互聯網初期、勃興于移動互聯網的發展歷程,開始于數字程控電話時代、崛起于3G和4G時代的華為也有頗多類似之處。

1987年,任正非在深圳創立了華為公司,做起了用戶交換機(PBX)的代理生意。彼時,交換機主要用于企事業單位的電話分機。很快,任正非發現,隨著更多公司進入交換機代理市場,利潤越來越薄,要想繼續生存必須自主研發。在員工不足百人、資金非常緊張的創業初期,任正非帶領華為走上自主研發之路。

1989年,華為開始自主研發之路。不久后,華為有了首款自主研發的小型模擬空分式用戶交換機HJD48,在市場上獲得一定的成功。但第二款空分式端局交換機JK1000,剛一問世技術就被淘汰,是一款失敗的產品。

JK1000的失敗讓華為境遇相當艱難,任正非決定孤注一擲,繼續自主研發C&C08數字程控交換機。據說,當時任正非說了這么一句話,“新產品研發不成功,你們可以換個工作,我只能從這里跳下去。”“這里”指的是深圳南油深意工業大廈的五樓。

任正非用借來的十幾萬美元從國外買來一套EDA設計軟件,又從無錫華晶微電子有限公司挖來李征,成功開發了具有2K×2K無阻塞交換功能的專用集成電路(ASIC)——也就是一顆拇指大小的芯片,被命名為SD509。

1994年,基于SD509,外形緊湊美觀的C&C08數字程控交換機問世,以同類產品一半的價格迅速占領農村市場。同年,華為研發的萬門C型機實現從農村到城市——對市話的突破。數據顯示,1994年,C&C08的銷售額為8億元、1995年為15億元,到2003年已累計銷售額千億元,成為全球銷售量最大的交換機產品。任正非在內部講話中為華為定下目標:十年后,全球通信行業三分天下,華為要占其一。

1995年3月,在鄭寶用的主持下,各業務部門的研發力量開始在中央研究部匯聚,華為研發開始規模化、集中化。當時設有交換機、無線等業務部,其中的基礎研究部主要負責華為芯片研發。

2000年,基于自主研發的價格優勢,華為已經是國內通信設備市場的“老大”,但由于在小靈通和CDMA上面的戰略失誤,2001年、2002年被UT斯達康和中興搶走市場風頭,營收首次負增長。任正非后來回憶,當時的“華為處在內外交困、瀕于崩潰的邊緣”。

2003年,華為迅速集結研發力量,讓小靈通的價格驟降85%,讓UT斯達康和中興的優勢蕩然無存。再加上此前下重注的GSM和3G業務開始在海外井噴,華為終于在2004年走出“冬天”。也是在2004年,海思半導體成立,開始更加系統地進行芯片研發。

直到2009年,華為營收達到1491億元,超過當時的諾基亞西門子和阿爾卡特朗訊,成為全球僅次于愛立信的第二大通信設備商。任正非“三分天下有其一”的目標實現。

華為海思應借鑒ARM經驗

對海思而言,挑戰才剛剛開始。2006年,海思在開始研發自己的手機芯片解決方案,并于2009年推出首款手機應用處理器K3V1,但110納米工藝、適配Windows Mobile操作系統的K3V1,與當時主流產品差距甚遠,連一款工程機都沒出。

2012年,改進版的K3V2誕生,采用ARM四核架構,并支持安卓操作系統,但在工藝上與主流的高通和三星處理器仍有差距,這導致采用K3V2的華為旗艦機D1和D2,一上市就被用戶吐槽為“暖手寶”。

2013年6月,搭載K3V2改進版本K3V2E的華為P6上市,華為手機才有了首個銷量達到400萬部的產品,海思手機芯片業務也逐漸開始揚眉吐氣。在K3V2E之后,海思開始將應用處理器和自研的巴龍基帶處理器集成在SOC上,并將之命名為麒麟920,且應用于2014年6月發布的榮耀6旗艦機,由此打開了海思麒麟芯片的趕超之路。而海思麒麟芯片的加持,也讓“華為+榮耀”的組合排到了全球智能手機市場的前三。

海思這個芯片設計領域的“廚師”,是基于ARM機構及內核、在海外EDA設計軟件的幫助下完成開發,而涵蓋幾十門學科、幾百種技術、幾千類產品、幾萬家公司的半導體產業鏈,在全球早已是高度國際分工的產業。因此,在美國貿易禁令之下,即便是華為做了多年準備,依然會在當下及未來受到一定的影響。

在美國打壓之下啟動“備胎計劃”的華為海思,不僅要解決當下的生產連續性問題,而且要像ARM當初那樣,立足長遠,看到未來是萬物互聯、人工智能的世界,爭取在IoT、AI時代實現超越式發展。

另外,通過ARM公司的發展經驗,華為海思也應該考慮將其定位為自己的商業模式。

ARM公司技術創始人、英國皇家工程院院士史蒂夫·福博曾經在深圳接受國內媒體采訪時表示,“在英國的芯片行業,當時不太可能吸引到足夠多的投資,所以ARM當時創造了一種產權授權的商業模式,這種模式除了讓ARM在產業鏈上下游擁有忠實的合作伙伴之外,也能給持續的研發提供充足的資金保證。”

在商業模式上,華為海思則與ARM存在天壤之別。在最近的一次專訪中,任正非告訴記者,對華為來說,主力部隊是運營商業務,消費者業務以及企業業務都是輔助業務,賺了錢也要養“主力”,而海思是“主力部隊”的“擔架隊”。言外之意,盡管海思獨立運營,但主要是服務于華為的“云管端”大戰略。很多業界人士表示,長遠來看,海思究竟應該僅僅給華為供貨,還是應該成為面向全球市場的芯片廠商,是值得商榷的。

史蒂夫·福博在采訪中也提到,目前全球半導體產業鏈已經被歐美公司把持,中國要想彎道超車,應該瞄準新方向。“要取代現有主導企業的地位是很難的,當談到計算機架構時,主導的是IBM,個人電腦是英特爾,這些都是美國企業。移動終端是ARM(英國公司)。所以如果你想要掌握主動權,就需要及早看準新市場,并且在競爭展開之前就介入。”

史蒂夫·福博認為,“新市場”IoT是其中一個,ARM也已經有計劃要主導這個市場,但能否成功還需觀察。AI則是另一個。

“任何一家公司都要考慮如何減少美國總統封殺帶來的風險”

在響應美國貿易禁令、與華為暫停業務往來之后,ARM公司在國際上的處境變得微妙起來。ARM創始人赫爾曼·豪瑟表示,表面上來看封禁這件事短期內會對華為造成相當大的危害,但長期來看最終也會對ARM、谷歌甚至美國工業界帶來嚴重的傷害。

“這件事之后,任何一家公司都要考慮如何減少美國總統封殺帶來的風險。在跟歐洲的一些公司討論之后,我發現他們正在考慮自己的IP產權,并將美國IP產權排除在外。這是悲劇,也是非常嚴重的問題。”赫爾曼·豪瑟表示。

另外,業界還認為,在英特爾X86架構、ARM架構斷供的情況下,華為也可以選擇另一種架構RISC-V(基于精簡指令集原則的開源指令集架構)。RISC-V已于2010年始于美國加州大學伯克利分校,可以自由地應用于任何目的,任何機構和個人都可以設計、制造并銷售RISC-V芯片及軟件。RISC-V指令集從2014年正式開始發布第一版用戶手冊,后來還成為印度的國家指令集,在印度甚至出現了第一款基于RISC-V的CPU。到2018年,中國也發布了首個RISC-V的支持政策,中國開放指令生態(RISC-V)也已經正式成立。

實際上,不只是華為、中興等中國企業,高通、三星、英特爾也已經投資RISC-V。作為RISC的主要替代者,RISC-V的逐漸興起已經成為ARM的心頭之患。

美國政府對華為的貿易禁令,人為地切斷了全球科技產業鏈尤其是半導體產業鏈,讓華為面臨巨大挑戰,也讓產業鏈上的歐美公司蒙受損失。

最終的結果,一種可能是中國以華為為代表的高科技企業,繞開美國的供應商,重塑自己的供應鏈;另一種可能是美方認識到逆全球化的危害,停止倒行逆施的行徑;還有一種可能是人們不得不基于完全開放的原則,在諸如RISC-V這樣的技術路徑上,花費更多的時間和精力,重塑不會受到政治因素阻擾的全球化產業鏈。


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