5月16日,美国商务部无理地将华为公司列入出口管制黑名单后,已经有众多美国供应商切断了对华为的供货。据路透社报道,Intel、AMD、高通已经停止了对华为PC、服务器和手机芯片的发货;5月22日,ARM公司也宣布切断与华为的所有技术联系,停止对华为未来所有的技术授权支持。
与此同时,5月21日华为董事长任正非在接受各大媒体采访时提到,华为自主CPU已经有能力取代进口高端产品,即便外商断供也不会对华为带来致命伤害。
任正非的回答让关心华为,关心中国科技产业前途的国人松了一口气,但也有很多人产生了好奇心:
华为自主CPU究竟达到了怎样的水平?进口断货对华为终端产品有多大影响?华为自研的“B计划”能否借此机遇,成为全球CPU市场上冉冉升起的新星,乃至有一天与顶尖对手同台竞技?
文 | 王强
编辑 | 蒲海燕 瞭望智库
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外商断供:非致命伤害,但依旧有不同程度的影响
介绍华为自研CPU产品之前,我们先来了解一下华为当前业务对进口CPU的依赖程度。
目前,华为主营业务有通信设备和消费者产品两大事业部。其中,很多通信设备和华为自己的服务器产品会用到Intel、AMD的服务器CPU;消费者产品中,华为的笔记本电脑主要使用Intel的CPU,还有少量型号使用高通的方案;华为的中高端手机主要使用自研的麒麟手机芯片,但麒麟芯片内的CPU与GPU的设计来自于ARM公司的授权,此外还有不少中低端华为手机使用高通的手机芯片方案。
美国商务部禁令发出后,新生产的这些华为设备的CPU就只能使用之前准备的存货。另外,华为的麒麟手机芯片未来也不能再使用ARM的新CPU设计方案。
对于华为的企业服务器产品而言,一段时间内使用存货CPU继续生产问题不大,因为这些产品的操作系统不容易受管制,或者有替代方案;但华为的笔记本业务将在相当长时间内受到影响,原因在于不仅新品无法使用Intel、AMD或高通的最前沿CPU型号,笔记本预装的Windows系统也无法获得微软授权,对产品的竞争力影响非常大。
至于手机芯片,现有的麒麟芯片采用的ARM设计IP都是永久授权,因此不会受ARM断供影响;向高通购买的手机芯片全部可以用麒麟芯片替代,也影响不大。ARM停止授权主要影响未来麒麟的发展路线,下文会做具体分析。
总体而言,外商全面切断对华为的CPU供应和授权,受影响最大的是华为的笔记本业务,其次服务器业务也需要在现有存货消耗殆尽之前找出替代方案。
目前,华为的当务之急就是发展高水平的自研CPU技术,实现服务器、PC、手机各种设备中CPU方案的全面进口替代。
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ARM授权:指令集与核心IP的区别
谈到CPU技术授权,很多人都很难分清华为从ARM获得的两种授权形式的区别。ARM宣布断供后,不少观点认为华为从此就会失去高性能CPU的研发能力,其实这是错误的。
如前所述,华为购买的两种授权分别叫指令集授权和核心IP授权。
所谓核心IP授权,就是华为从ARM购买CPU核心的具体设计方案,包括逻辑代码、技术支持等等。
以华为麒麟980手机芯片为例,其中的CPU部分就是ARM的Cortex-A76、A55核心方案。ARM停止对华为技术授权后,华为未来就不可能获得ARM新一代核心打造下一代芯片了,这就是ARM断供对华为的最大影响。
此外,华为还从ARM获得了永久性的ARMv8指令集授权。所谓指令集授权本质上只是一纸许可,就是华为可以从头开发兼容ARM应用生态环境的CPU方案。
业界最知名的指令集授权案例就是Intel公司对AMD的x86指令集授权,后者基于这些授权就能开发兼容x86生态的CPU。换句话说,获得ARMv8指令集授权后华为就有了自行研发CPU技术,同时保持对现有成熟应用生态兼容的条件。
当初华为获得这一授权的初衷,就是要发展自主知识产权的CPU技术,摆脱对ARM设计方案的依赖。2012年起,华为内部代号“泰山”的自研CPU项目启动,华为就是从那时候开始走上了自主设计CPU的道路。
还有观点认为,华为虽然获得了ARMv8指令集的永久授权,但将来再出现ARMv9等更新指令集后华为还是无法继续更新了。这种说法有一定道理,但未免“想得太多”了。
一方面,考虑到ARMv8指令集是非常成熟的一代设计,技术寿命预期非常漫长。即便将来出现v9版本,短期也难以替代现有的v8指令集生态,意味着华为自研CPU仍然有很长的时间无需考虑兼容问题。
另一方面,考虑到华为已经开始自主发展操作系统和应用生态,未来即便ARM发展新的指令集和生态系统取代v8,华为也有足够的能力维护现有的基于v8的软件生态环境,与ARM分庭抗礼。
更进一步,华为未来还可以使用开源的riscv指令集解决方案,彻底从头打造新的软件系统——无论哪种选择,华为手中可用的好牌都有很多,不足为惧。
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华为自研CPU历史:并非备胎,已提前亮相
在长达6年的研发过程中,华为不仅为泰山项目持续投入大量资金,还从全球招揽了大批顶尖研发人才。长期的大手笔投入最终结出了硕果:
2019年初,泰山项目的第一代成果——自主知识产权的鲲鹏920系列服务器CPU正式面世。
虽然是华为的第一代自研CPU技术,鲲鹏920却有着极为亮眼的表现:
在业界权威的SPEC CPU测试中,鲲鹏920旗舰型号的成绩足以匹敌Intel的顶级服务器CPU,是全球最快的服务器CPU之一;
与此同时,鲲鹏920的能耗依旧控制在了合理水平,性能功耗比指标比对手更为出色。
随着鲲鹏920的诞生,华为也开辟了使用自家CPU的服务器产品线。按照华为原来的计划,鲲鹏系列将在服务器业务中逐渐替代进口的Intel、AMD服务器CPU,并向PC、手机平台发展相应的解决方案。即便没有贸易战,华为自主CPU也极有可能在未来3-5年内全面开花,成为业界举足轻重的力量。
换句话说,华为自研CPU从一开始就不是“备胎”定位,其目的是有朝一日要与Intel、AMD、高通等厂商正面较量。如今美国制裁大棒落下,华为面临危机的同时,却也给自主CPU计划带来了前所未有的机遇。
如今的CPU技术产业中,各种设备平台所使用的技术本质上是相通的。虽然泰山项目第一代产品是服务器CPU,但其使用的CPU核心设计只要简单改动就能用在手机、PC上,各个平台产品的区别主要在于核心数量、工作频率等指标上。
可以说,华为第一代自研CPU设计在PC和手机平台关键的单线程性能指标方面,已相当于业界顶级性能的6成水平。初代设计能有这样的表现已经相当出色了,也能满足大多数用户的需求。
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加速扩张:同时发展配套的操作系统和软件生态