揭秘华为的基础技术研究、芯片设计和AI能力

shuszhao · 发表于 2019-5-3 07:05:08

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从华为公司业务结构看，基础科学和理论研究、芯片设计、AI 能力、信息安全等构成了华为面向客户提供智能、全连接能力的最底层支撑。我们将对上述基础能力分别展开分析。
基础研究

根据世界知识产权组织(WIPO)统计数据，近两年来，华为持续位列全球企业专利申请数量排名NO 1，专利申请数量为第二名的近2 倍。此外，过去十年华为累计研发投入超过4800 亿人民币，在全球拥有15 个研究院所、36 个联合创新中心。在近期的华为2019年分析师会议上，华为公司董事徐文伟亦以华为战略研究院院长的头衔首次亮相，并表示公司已成立专注于基础科学的战略研究院，并聚焦5 年以上的前沿技术研究。经历多年发展，公司逐步形成了独特的多层次理论与技术研究体系：
1. 基础科学与理论研究：由2019 年成立的战略研究院负责，研究领域包括基础科学研究、基础技术研究、技术创新研究等。
2.  研究产品化和商业化：由2012 实验室承接，下属诺亚方舟实验室以及以科学家名字命名的实验机构如欧拉实验室（从事操作系统研究）、高斯实验室（数据库管理系统研究）、谢尔德实验室（网络安全、加密算法等领域）、香农实验室（大数据处理软件及硬件系统架构）等。
3.  向客户提供技术支持：主要以全球各地的研究所为基础，覆盖美国、欧洲、日本、印度、新加坡等全球多个国家和地区。
4.  联合实验室和创新中心：负责与全球各地的运营商进行合作开发，覆盖全球主要市场和地区。
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图一：华为独特的多层次研发体系结构
芯片设计

据DIGITIMES 统计，2018 年华为海思实现收入75.70 亿美元，在全球芯片设计企业中排名第5 位，仅次于博通、高通、英伟达、联发科，同时2018 年收入同比增长34.2%，营收增速全球TOP 10 厂商中居首。目前华为海思芯片产品系列已覆盖无线通信、智能手机、数据中心、AI、视频监控、IOT 等应用场景&领域。同时公司视频编解码芯片全球市场份额占比第一，基带芯片巴龙5000为世界上首款单芯片多模5G基带芯片，手机AP SOC麒麟980 实现6项能力全球第一。
表一：全球IC 设计公司收入TOP 10（2018）
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图二：华为海思部分芯片产品系列
表二：华为海思系列芯片产品
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芯片产品介绍

麒麟：性能卓越的智能手机AP SOC。手机芯片是智能手机的核心部件，通常由应用处理器（AP）和基带处理器（BP）两个核心部分构成。华为的SOC 芯片是由海思半导体公司设计，麒麟芯片经历近十年的发展已经具有全球一流的性能。
巴龙：全球5G 基带芯片领跑者。5G 通信具有超高传输速度、超低延迟、超高可靠性和超大规模设备连接等优点,巴龙5000 为世界上首款单芯片多模5G 基带芯片。5G 芯片的技术难点主要有五个方面，第一是必须向下相容3G/4G；第二是频谱支援的广泛程度；第三是毫米波技术（28GHz 以上）的掌握度是否够高；第四是5G 基带芯片內建的DSP 能力是否足以支持更为庞大的资料量运算；第五是芯片本身的尺寸、功耗表现。华为于2018 年2 月推出了全球第一款3GPP标准的5G 商用芯片巴龙5G01，支持全球主流5G 频段，包括Sub6GHz（低频）、mmWave（高频），理论上可实现最高2.3Gbps 的数据下载速率（骁龙X24 2.0Gbps）。2019 年1 月推出的最新5G 基带芯片巴龙5000 是目前业内集成度最高、性能最强的5G 终端基带芯片，兼容2G/3G/4G （高通X50 仅支持5G），在5G 网络Sub-6GHz 频段下，峰值下载速率可达4.6Gbps，mmWave（毫米波）频段峰值下载速率达6.5Gbps，是4G LTE 可体验速率的10 倍。
天罡：全球首款5G 基站芯片。华为2019 年1 月发布的天罡芯片是业界首款5G基站核心芯片。天罡芯片能够将5G 基站的尺寸缩小55%、重量减少23%、功耗节省21%。另外，90%站点升级无需市电改造。天罡芯片极大程度地降低了5G基站建站成本和运维成本，对运营商推进5G 网络建设意义重大。
鲲鹏：基于ARM 架构的高性能服务器芯片。2019 年1 月7 日，华为发布鲲鹏920 服务器芯片，该芯片基于ARMv8 构架，采用7nm 工艺，最多可达64 核心，支持8 通道DDR4 内存及PCIe 4.0 协议，内存带宽超过现有产品46%，性能超出竞品25%，同时电效率还能提高30%，达到行业领先水平。
昇腾：功能强大的AI 芯片。华为依托昇腾系列AI 芯片，推动AI 多应用场景落地。2018 年10 月，华为发布单芯片计算密度最大的昇腾910 和极致高效计算低功耗的昇腾310 芯片。2019 年4 月，华为推出基于昇腾AI 芯片的Atlas 人工智能计算平台，提出针对AI 全场景的解决方案，助推人工智能快速落地。
凌霄：商用的IoT 芯片。凌霄芯片是华为自主研发的IoT 芯片，首次发布于2018年12 月发布的新一代荣耀路由Pro 2，荣耀路由Pro2 搭载了凌霄5651 和凌霄1151 两枚由华为荣耀自主研发的芯片；其中，凌霄5651 为四核1.4GHz CPU，凌霄1151 为双频Wi-Fi 芯片。凌霄系列主要用于家庭接入类的产品，将在HiLink生态中全面部署。
表三：华为海思部分芯片市场表现
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表四：麒麟芯片系列发展历程
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表五：头部手机AP SOC 设计厂商芯片产品参数对比
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图三：5G 通信主要的技术难点
表六：全球主要厂商5G 基带芯片参数
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表七：全球主要厂商数据中心AI芯片（高通Centriq已经停止）
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AI 能力

华为预计到2025 年，全球AI 市场空间将达到3800 亿美金，其中90%将来自于企业市场。目前华为已能够面向用户提供实现全栈、全场景覆盖的AI 解决方案，并推出两大主要平台产品：面向政企的EI 平台、面向智能终端的HiAI 平台：
EI：面向政企客户。华为云EI 从海量重复、专家经验及多域协同等三大场景助力行业升级，针对企业智能化转型需求，提供包括机器学习（MLS）、深度学习（DLS）、实时流计算（CS）、数据仓库（DWS）、云数据迁移（CDM）、内容审核（Moderation）等在内的56 种服务，159 项功能。
HiAI：面向智能终端。HiAI 基于“芯、端、云”三层开放架构，即芯片服力开放、应用能力开放、服务能力开放，构筑全面开放的生态，可以让开发者能够快速地利用华为强大的AI 处理能力，为用户提供更好的智慧应用体验。2018 年12 月发布HiAI2.0，具有更强的算力、更丰富的场景化API 以及更多的适配终端。目前，华为HiAI 生态已经集成了超过1000 家合作伙伴，拥有超过45 万名开发者，相关应用覆盖3 亿用户。
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图四：华为AI 解决方案
表八：华为AI 能力概述
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表九：华为AI 战略方向
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