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华为囤美国FPGA和CPU够用2年?国产尚无法取代

时间:2020-05-29 作者:网络整理 阅读:
为应对美国政府的技术出口管制措施,消息人士称,华为正持续储备那些最难获取的美国半导体产品,以维持主力业务通信设备及服务器使用的供给,其中包括赛灵思的FPGA,英特尔和AMD的服务器处理器等尖端产品。据业内人士曝料称,华为甚至还有可能向高通备手机处理器的货,以备不时之需。
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据《日经亚洲评论》援引消息人士报道,华为已经储备了长达2年份的美国关键芯片,期间其业务运营或将不受美国政府制裁影响。dRrEETC-电子工程专辑

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据消息人士称,华为储备芯片的重点在于英特尔(Intel)和美国超威半导体公司(AMD)所生产用于服务器的中央处理器(CPU)、赛灵思(Xilinx)公司的现场可编程门阵列芯片(FPGA)。这些芯片都是华为基站业务和新兴云业务“最重要组件”,现在,华为有足够的库存可支撑1.5至2年时间,以维持主力业务通信设备及服务器使用的半导体供给。dRrEETC-电子工程专辑

芯片业内人士 @手机晶片达人 在新浪微博上引用KeyBanc Capital Markets 分析师 John Vinh 周四(28 日)发布的一份研究报告称,美国扩大封杀华为后,高通可能出人意料地成为赢家。John Vinh 预计2021 年华为将不会使用海思半导体自家的芯片,而是将在旗舰手机 Mate 50 和 P50 上采用高通的骁龙(Snapdragon) 芯片组dRrEETC-电子工程专辑

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据日经引述业内人士透露,2018年年底,也就是在华为CFO孟晚舟在加拿大被捕后不久,华为已经开始储备这些关键芯片。dRrEETC-电子工程专辑

华为在上周披露,公司在2019年投入了人民币1674亿元储备芯片、组件以及材料,比2018年增长了73%。dRrEETC-电子工程专辑

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FPGA无替代品可用

尽管华为没有披露储备了何种芯片,但该人士称,华为尤其希望多储备赛灵思的FPGA。据悉,赛灵思的FPGA还被用于美军的最先进隐形战斗机“F35”,太空探索及卫星等,因此被认为与国家安全有很大关联,被禁止出售给华为dRrEETC-电子工程专辑

5G浪潮袭来,这种可编程芯片对华为基站和电信设备机房至关重要,而业内又没有能够匹敌赛灵思的非美供应商。dRrEETC-电子工程专辑

海思半导体的芯片设计开发能力一流,据悉早已着手进行开发取代赛灵思FPGA的产品,不过相关人士透露, “华为(海思半导体),虽然有很好的设计能力,目前仍无法设计出与赛灵思及英特尔(旗下Altera)具有同等性能的FPGA。“dRrEETC-电子工程专辑

自1985年赛灵思发明FPGA以来,其容量提高了一万倍以上,速度提高了一 百倍以上,价格和能耗缩小了一千倍以上。长时间的底层积累,让FPGA技术壁垒高企,华为和中国厂商要短时间实现替代几乎是不可能。dRrEETC-电子工程专辑

与一般 IC 设计企业不同的是,FPGA硬件需要配套EDA软件一起使用,所以FPGA 公司通常需要自行研发适配自家硬件的EDA软件,因此也算半个EDA软件公司。由于FPGA版图及布线复杂,硬件设计难度较大,加之软件和硬件协同开发,系统工程的难度再升级。dRrEETC-电子工程专辑

另一方面,FPGA核心专利被几家美国巨头垄断,赛灵思和Altera在FPGA领域的专利数近10,000个,而国产厂商如紫光同创专利数仅约200项,相差悬殊。国内厂商在其专利有效期结束前,很多高端应用领域不能碰,未来随着部分专利的有效期结束,及国产厂商在新专利上的突破,国产FPGA或迎来转机。dRrEETC-电子工程专辑

目前国内的FPGA厂商主要有紫光同创、国微电子、成都华微电子、安路科技、智多晶、高云半导体、上海复旦微电子和京微齐力等。dRrEETC-电子工程专辑

据Gartner数据,全球FPGA市场规模2019年达到69亿美元,2025年达到 125亿美元,未来市场增速稳中有升。亚太区占比达到42%,是FPGA主要市场,其中中国FPGA市场规模约100亿人民币,未来随着5G部署及AI技术发展,国内FPGA规模有望进一步扩大。dRrEETC-电子工程专辑

2017 年时,国内FPGA市场国产率还低于 1%,如今美国禁运将逼着国产厂商加快自研脚步,也让更多客户开始采用国产FPGA替代,这是百亿级的市场机会。dRrEETC-电子工程专辑

国产服务器芯片发力

除了赛灵思,华为还通过从英特尔、AMD采购高端服务器CPU。英特尔和AMD都是美国芯片开发商,控制着全球近98%的服务器CPU市场,而目前全球IT信息产业依然是由x86架构的底层芯片主导。dRrEETC-电子工程专辑

2018 年,全球 IT领域采用的处理器,英特尔占比 90.41%,操作系统则是微软的Windows一家独大,占比达 88.17%。同时,围绕他们形成的“WinTel“产业生态,包括一系列的配套软硬件如服务器、存储、数据库、中间件、应用软件等,长期居于市场垄断地位。dRrEETC-电子工程专辑

国产x86服务器芯片厂家目前有兆芯、中科海光、澜起科技、北方众志等。不过x86授权通常在内核层,一方面获得授权后的芯片仍有相对“黑盒子”的部分,其次在此基础上扩展形成自主指令集的难度也较大。dRrEETC-电子工程专辑

所以包括华为鲲鹏在内的国内外厂商,近年来大力发展Arm架构服务器芯片,欲以低功耗等差异化竞争蚕食x86市场,但尚未形成星火燎原之势。dRrEETC-电子工程专辑

Arm 主要有三种授权等级:使用层级授权、 内核层级授权和架构/指令集层级授权,其中指令集层级授权等级最高,企业可以对 Arm 指令集进行改造以实现自行设计处理器,比如苹果就在Arm v7-A架构基础上开发出了Swift架构。国内的飞腾和海思鲲鹏都已经获得了Arm v8指令集永久授权,双方有望在未来形成自己的指令集,且在无法再获得Arm新授权的情况下,继续维持先进性。dRrEETC-电子工程专辑

而依托MIPS架构自研指令集的龙芯,以及Power架构自研指令集的申威,虽然在自主知识产权程度上最高,但两者的制造工艺相对落后,短期在商业市场缺乏竞争力,需要打持久战。龙芯长期合作的代工厂意法半导体位于欧洲和美国,严格来讲属于中国设计,欧美制造;申威有军方背景,其CPU必须是中国企业制造的,例如中芯国际。dRrEETC-电子工程专辑

2018年8月,国采中心通过公开招标方式确定了2018-2019年服务器产品协议供货商,入围名单中包括了七家国产服务器处理器:龙芯(MIPS-LoongISA 2.0)、飞腾(Arm v8)、申威(SW-64)、华为海思(Arm v8)、海光(x86)、宏芯(Power)和兆芯(x86)dRrEETC-电子工程专辑

2020年5月,中国电信在服务器集采资格预审中,单独列出了包含华为鲲鹏920芯片或海光HYGON Dhyana系列处理器的H系列全国产化服务器,是首次将全国产化服务器单独列入招标目录。dRrEETC-电子工程专辑

有评论认为,近年来自主可控成为中国科技发展重要目标,中国电信作为央企,承担着政治责任、经济责任、社会责任以及企业发展的责任。从2018年的政府国采,到2020年中国电信以搭载华为、海光等国产CPU的服务器,取代部分英特尔、AMD产品,看出在推行国产化、培育国产自主可控产业链上,政府和央企正在做出表率。dRrEETC-电子工程专辑

华为服务器产品在消耗这两年英特尔、AMD库存期间,预计也会加紧自研鲲鹏系列替代,或是扶持一些国内自主可控的处理器产品。dRrEETC-电子工程专辑

手机处理器和存储芯片

手机处理器方面,虽然华尔街日报引述的报告纯属猜测,但有网友认为,购买使用高通处理器的方法并非不可行。@来往新世界 表示,华为可以国外市场用高通,国内市场用海思。这样既照顾了美国企业的利益,也能照顾国内支持者的情绪,换来争取发展的时间。这也是从奥巴马政府开始,到特朗普政府,美国一直奉行的策略——不希望华为自研芯片,希望来买美国货。而事实上在被制裁之前,华为也一直是高通射频等类别芯片的大客户。dRrEETC-电子工程专辑

另外,自去年以来,华为还一直在从三星、SK海力士、美光以及铠侠(Kioxia,原东芝存储)采购DRAM内存芯片和NAND闪存芯片。dRrEETC-电子工程专辑

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在 NAND Flash 市场中,三星、铠侠、镁光、SK海力士、西部数据、英特尔这六家原厂长期垄断着全球 99%以上的份额。此外,国际原厂持续引领着 3D NAND 技术研发,形成了较为厚实的技术壁垒。dRrEETC-电子工程专辑

长江存储作为国内专注 3D NAND 闪存设计制造一体化的IDM 集成电路企业,正在破局。他们在 3D NAND 研发中使用自主知识产权的 Xtacking 架构,将两种电路进行堆叠,从而实现逻辑电路与存储电路结合,实现较传统 3D NAND 更高的存储密度。dRrEETC-电子工程专辑

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基于此架构,公司已经在 2019 年9月宣布开始量产64 层 3D NAND;2020年4月,长江存储又发布了128层QLC 3D NAND,预计量产时间将在今年年底到2021年上半年之间。dRrEETC-电子工程专辑

DRAM方面,本土厂商长鑫存储已获得奇梦达Rambus等巨头的大量专利,并于2019年4季小批量生产首批DRAM芯片。dRrEETC-电子工程专辑

但纵观全球存储芯片市场,中国生产的存储芯片仍不具备竞争优势,并且大批量供货存在难度,因此华为预判美国政府可能再次扩大限制范围,早早囤了货。dRrEETC-电子工程专辑

“华为正在进行‘战时’储备,”消息人士称,“如果实际需求是每月100颗芯片,那就订购150颗,储存起来。相对于处理器芯片,不需要频繁升级的存储芯片更容易建立库存。”dRrEETC-电子工程专辑

只用库存,没有新品,会削弱华为竞争力

针对日本经济新闻的采访,关于库存采购的品项,华为方面未予置评。赛灵思、英特尔和AMD均均表示“遵守美国的法律和规定”,铠侠只是表示公司经营行为符合其经营所在国的规章制度。dRrEETC-电子工程专辑

美国商务部5月15日公布了进一步对华为与美国企业之间的交易加强管制的计划,要求厂商将使用了美国的技术或设计的半导体芯片出口给华为时,必须得到美国政府的出口许可证,外国厂商也不例外。dRrEETC-电子工程专辑

在美国升级限制的背景下,拥有足够的芯片库存对于华为按时推出产品至关重要。分析师认为,尽管华为采取了储备措施,但在新的出口管制限制下,无论产品出现什么问题,都不能直接从美国半导体大型企业那里得到技术支持或客户服务。“长期看来,这可能会导致(华为的)产品竞争力降低”dRrEETC-电子工程专辑

顾问机构Eurasia Group研究主管Paul Triolo表示,囤货只能解燃眉之急,但美国的行动可能会集中在华为的基础设施业务、旗下企业、云服务以及人工智能业务上。这些行业的竞争非常激烈,需要有能力快速迭代设计,并整合来自各种来源的最新和最好的技术。dRrEETC-电子工程专辑

这种担心不无道理,据《金融时报》引述瑞士信贷亚洲半导体研究部主管RandyAbrams 5月18日发表研究报告指出,全球芯片制造商当中,约40%都使用应用材料(Applied Materials)、泛林集团(Lam Research)等美国厂商的设备,多达85%则使用Cadence、Synopsys及Mentor, a simens bussiness的EDA软件。dRrEETC-电子工程专辑

按照美国的规矩,眼下几乎没有晶圆代工厂能继续跟华为合作,海思在设计芯片时,也只能用旧版本的EDA软件。dRrEETC-电子工程专辑

责编:Luffy LiudRrEETC-电子工程专辑

本文综合自日经亚洲评论、新浪微博、法新社、国际电子商情、凤凰网科技、C114报道报道dRrEETC-电子工程专辑

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