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芯片华为20岁

时间:2019-05-20 05:45 作者:皇马国际娱乐点击:
证券西南

本文来自 “半导体风向标”,作者西南证券电子陈杭团队。

华为于1991年成立ASIC设计中心,并于2004年成立海思半导体,成为中国独立芯片设计代表。华为生产哪些芯片?

从广义上讲,华为设计了五种芯片:

1. SoC芯片

2,AI芯片

3.服务器芯片

4,5G通讯芯片

5.其他专用芯片。

华为芯片全景

1. SoC芯片(麒麟系列):手机的SoC芯片一直是华为的主要研究对象。麒麟980处理器于2018年8月31日推出,麒麟985芯片预计将于今年下半年发布。华为的手机芯片风靡全球。水平。

2. AI芯片(圣腾系列):2018年10月10日,在华为慧聪大会上,分别采用7nm工艺技术和12nm工艺技术推出了两款AI芯片,圣腾910和圣腾310。胜腾系列AI芯片采用华为革命性的统一可扩展架构,称为“达芬奇架构”,提供从最低功耗到最先进的高功率计算场景的全面覆盖。

3.服务器芯片(鲲鹏系列):华为优化设计了ARM合作伙伴提供的技术。 2019年1月7日,基于鲲鹏920推出了鲲鹏920和泰山服务器及华为云服务。

4. 5G通信芯片(Barong,天竺系列):华为的5G芯片主要分为终端芯片(Baron系列)和基站芯片(Tianlu系列)。 Baron系列是手机的基础芯片,是华为手机的专用芯片。 2019年1月24日,华为推出业界首款5G基站核心芯片(Scorpio芯片)和5G多模终端芯片(Barong 5000)。

5.其他专用芯片:(路由器芯片,NB-IoT芯片,IPC视频编解码器和图像信号处理芯片等):凌霄系列主要用于家庭接入产品; Lierda NB-IoT模块是世界上最大的窄带物联网无线通信模块; IPCSoC芯片涵盖核心视频监控技术—— ISP技术和视频编解码技术。

1.1麒麟芯片:世界领先的手机移动SoC芯片

所有手机芯片解决方案的核心都是两个:AP和BP。 AP是应用处理器,包括CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器),BP是基带处理器,负责处理各种通信协议,如GSM,3/4/5G等。此外,还有诸如RF的主要模块,它们被组合以形成SoC芯片集成电路的芯片。

SOC可以有效降低开发电子产品/信息系统的成本,缩短开发周期,提高产品的竞争力。这是业界未来将采用的最重要的产品开发方法。华为SOC芯片由海思半导体设计开发。

SOC结构华为HiSilicon

Haisi芯片的开发已经持续了很长时间。

2004年,华为海思开始开发手机芯片,并于2009年推出了使用Windows Mobile操作系统的下一代GSM智能手机解决方案。在该解决方案中,BP技术是自主开发的,该技术源自华为GSM基站。 AP芯片称为K3V1,工艺为110 nm,落后于竞争对手使用的65/55/45 nm工艺。此外,操作系统在日落时选择了Windows Mobile,因此第一代HiSilicon芯片的性能并不令人满意,并且很快被市场淘汰。

2012年,华为推出了K3V2,它声称是世界上最小的ARM四核ARM处理器。 K3V1最本质的区别在于K3V2使用支持Android操作系统而不是Windows Mobile的ARM架构。与此同时,高通APQ8064和三星Exynos4412采用了28,32nm工艺。 K3V2工艺为40nm,热量很大,游戏的兼容性不强,尚未得到市场的认可。

2015年5月,全球首款采用16nm FinFET Plus工艺制造的低端芯片Kirin 650推出,引领5C和G9荣耀继续打击销售。

2015年8月20日,麒麟的芯片出货量超过1亿,两个月的平均出货量为290,000。

2015年11月,华为推出了麒麟950 SoC芯片,该芯片的综合性能再次达到第一。凭借其性能优势和技术优势,它已成功领导高通半年。该芯片用于华为8,荣耀8,荣耀V8和网通标准版运营商的定制版本。

2016年4月,Kirin 955 SoC芯片发布,A72架构从2.3GHz升级到2.5GHz。 P9系列成为华为1000万销量第一的旗舰产品。

2017年9月2日,华为推出了麒麟970人工智能芯片,并将其用于2017年10月16日在德国慕尼黑正式推出的华为Mate 10。到目前为止,华为成功推出了最新一代的继任者,第二代AI麒麟980芯片,将手机CPU水平再次提升到了一个新的高度。

华为Hisilicon芯片的历史

目前,市场上领先的手机芯片制造商是苹果,华为,高通和三星。

Apple A系列:Apple的A12处理器是全球首款7纳米芯片,性能第一,但由于Apple没有独立的基带技术,GPS/WIFI芯片需要外包。不需要承担GPS/WIFI的功能;

华为麒麟系列:来自华为的麒麟980,采用最先进的八核设计,最高频率可达2.8 GHz。预计麒麟990将继承5G频段,以实现真正的全5G网通。

高通骁龙系列:推出Snapdragon 855处理器,它采用全新的Kryo 485架构,7纳米工艺技术,图形渲染率提高20%,CPU性能提升45%,最高频率为2.84GHz,它也非常强大; p>

三星Exynos系列:Exynos 9810处理器独立于三星研发的M3架构,拥有4个大型2.9GHz M3核心和4个小型A55核心1.9GHz,10纳米制作工艺。

全球领先移动芯片制造商的比较

1.2鲲鹏芯片:一个打破服务器领域垄断的新人

服务器是一种高性能计算机,充当网络节点,用于存储和处理网络上80%的数据和信息。它也被称为网络灵魂。服务器的核心部分是服务器芯片,它可以被认为是整个服务器的大脑。但正是由于其重要性,它也决定了其技术难度不容小觑。

2019年1月7日,华为发布了基于ARMv8指令集的Kunpeng 920服务器芯片。它采用7nm工艺,最多可以有64个内核。支持8通道DDR4内存和PCIe 4.0协议。独特的性能优势:1。性能表现点超过行业基准产品的25%,能效提高30%,但能耗却有所降低; 2.双端口设计使该芯片成为业界领先产品的两倍;鹏鹏920的内存带宽超过行业主流的46%,网络带宽翻了两番。华为的Kunpeng芯片已经达到了业界领先的性能水平。

服务器芯片市场是一个利润丰厚的市场。服务器芯片的前一项技术被美国垄断为该技术的核心。根据DRAMeXchange数据,全球97%的服务器处理器都采用X86架构,因此英特尔是服务器领域的绝对主权。 20鹏920芯片的推出也在家庭服务器级跳转中发挥了关键作用。虽然华为已经宣布20鹏920处理器仅供个人使用,但参考麒麟系列处理器的发展历史,我们有理由相信ARM架构处理器可以通过自主开发而开发和开发。考虑到服务器市场主要用于企业用户,该过程将比移动电话处理器更加困难和耗时。

华为服务器芯片性能与其他厂商相比

除了20鹏920处理器外,华为还推出了台山系列(台山)的三台服务器,分别使用台山22080,泰山5280/5290,台山X6000等20鹏920,用于平衡服务器,存储服务器和服务器市场。密度高。

1.3 Ascend Chip:AI全景全栈解决方案

目前,芯片开发开始面临一个悖论:一方面,处理器性能面临物理极限,根据摩尔定律不能增长;另一方面,随着云,深度学习,人工智能等新应用的增加,数据量也在增加。摩尔定律的速度越来越快。处理器本身的自然发展不能满足高性能应用的需求,并且存在技术差距。在这种情况下,使用专用协处理器进行异构计算以提高处理性能是最方便和最方便的解决方案。

异构芯片通常有四种架构选择:CPU,GPU,FPGA和ASIC。它们可以提供专门的硬件加速,以执行各种应用所需的主要处理功能,这足以实现AioT平台下芯片的个性化。 CPU和GPU是通用的通用芯片。 CPU适用于逻辑控制,串行操作和通用数据操作。 GPU具有大规模的并行计算架构,并且能够处理各种任务,例如计算机图形。由于深度学习通常需要大量的训练算法,但并不复杂,因此GPU比CPU更适合深度学习操作。现场可编程门阵列(FPGA)是一种半定制芯片,始终可编程,具有并行处理的优势,并且还可以设计为具有多核格式。 FPGA的最大优点是其可编程功能,用户可以根据获取自定义硬件功能所需的逻辑功能快速记录电路。

与CPU,GPU和半定制FPGA等通用芯片相比,ASIC芯片的计算能力和计算效率可根据具体算法的需求直接定制。因此,ASIC芯片体积小,功耗低,可靠性高。高性能,高计算性能和高计算效率。因此,在其所涉及的特定应用领域中,ASIC芯片的能效远远超过通用芯片,例如CPU和GPU,以及半定制FPGA。

AI时代的四种异构芯片选择

2018年,华为推出了两款AI云数据中心芯片:单芯片计算910增加的最高密度,极其高效的低功耗AI SoC上升至310.

Ascension 910属于Ascend Max系列,用于数据中心服务器。它的性能超过了NVIDIA最先进的芯片AI V100。它是世界上最大的单芯片计算密度AI芯片。基于胜腾910,华为还将推出大规模分布式培训系统,升级集群,连接1024个上游910芯片组成AI计算组,提供高达256P的高级计算能力。 AI培训速度达到新的水平。

比现有产品910增加和集群增加的计算能力的比较

盛腾系列AI芯片采用华为创新的统一可扩展架构,称为“达芬奇架构”,为最先进的高功率计算场景提供全面的低功耗覆盖。没有其他架构可以做到这一点。

“达芬奇架构”可用于同时部署,迁移和协调所有场景,极大地提高了软件开发的效率,并加速了跨多个行业的AI应用。

华为专注于2018年全连接会议的完整全站点AI解决方案。适用于所有AI场景的全栈解决方案是将Huawei Cloud EI集成到政府和企业中,将HiAI集成到智能终端中。

完整的垂直轴堆栈是功能性技术视角,指的是完整的堆栈解决方案,包括芯片,芯片启用,培训结构和推理以及应用支持。

完整的水平轴场景包括五类场景:消费者终端,公共云,私有云,各种边缘计算机和物联网行业终端。

使用华为Stack完整的AI场景解决方案

1.4 5G芯片:基站和终端的综合布局

5G是指第五代移动通信技术,是4G之后的扩展。其理论峰值传输速度可达每秒几十Gb,比4G网络传输快数百倍。同时,5G也有毫秒。传输延迟和数千亿的连接容量是万物互联网开放和人与机器之间深层互动的沟通基础。

超过4G的独家5G优势

5G通信技术的底层是5G芯片,5G芯片主要分为RF芯片和基带。

RF芯片主要用于接收和发送信号,包括PA(功率放大器),滤波器,开关芯片等。基带芯片主要用于调制和解调发送信号。作为通信设备的全球领导者,华为拥有大量的专利预订,因此具有强大的基带芯片设计能力。相比之下,Apple A系列芯片已达到世界一流水平,但没有基带芯片的设计能力,因此需要进行连接。第三方基本带宽位。

与2G,3G和4G基带芯片相比,5G基带芯片存在许多设计难题。 1.由于多频段兼容性而导致的设计复杂性。毫米波支持也成为5G基带芯片的设计难题。 3.增加支持模式的数量也会使设计变得更加困难。基本的5G频段芯片必须同时兼容2G/3G/4G网络。

在2019年世界移动大会预通信会议上,华为推出了两款5G芯片,即5G基站核心芯片(华为天竺)和5G终端频段芯片(Balong 5000)。

Chip Scorpio——业界5G基站的第一个核心芯片。华为天竺是世界上第一款超级集成,超强大,超高速的芯片,它彻底改变了AAU,实现了基站尺寸减少55%以上,重量减轻23%,节省21%的成本。能源消耗。与标准4G基站相比,安装时间只有一半,这有效地解决了获取困难和昂贵站点的挑战。与此同时,Scorpio芯片可以直接将市场上的大多数基站升级到5G。这意味着4G升和5G可以直接升级而无需改变电源或电源故障,极大地方便了5G的升级。

华为5G Scorpio芯片应用及概念激活图

Barron 5000——全球首款支持3GPP 5G标准的商用芯片组。 Balong 5000拥有世界上最好的5个,世界领先的1个:世界领先的2G,3G,4G单模集成多模模块;世界上最快的,@ Sub-6 GHz 200MHz:下行速率4.6Gbps,上传速度2.5Gbps;世界上第一个多路上行链路/下行链路去耦终端芯片;世界上第一个支持NSA和SA架构的芯片组;全球最高峰下行速度@mmwave 800MHz Gbps;全球首款5G R14 V2X芯片。

Baron 5000支持所有频段的5G,并提供完整的5G解决方案。这是完全解锁5G时代的关键。它可以支持各种形式的产品,包括智能手机,家庭宽带终端和车载终端。 5G模块等将在更多使用场景中为消费者带来5G连接的不同体验。

2018年制作人主流5G CPE商用终端,2019年商用智能手机

华为推出首款基于Baron 5000:5G CPE Pro芯片的5G终端产品。这是世界上速度最快的5G CPE,支持Wi-Fi6技术。主要应用场景是智能家居。 5G CPE Pro可以支持4G和5G双模式。您可以在5G网络下3秒内下载1GB高清视频。通过为小CPE设置新的网络速度模式,甚至可以使用8K视频打开第二个时钟。

华为5G CPE Pro的基本情况

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