华为芯片发展历程回顾

“新产品研发不成功，你们可以换个工作，我只能从这里跳下去了！”49岁的任正非站在深圳南油深意工业大厦五楼的窗边，对着研发工程师们喃喃地说。

1993年，是他职业生涯的第二个低谷。华为费劲全力开发出来的空分模拟局用交换机JK1000刚一问世就面临技术被淘汰的窘境。任正非又孤注一掷地开始了数字程控交换机C&C08的研发。旧的项目没有带来利润，新的项目又投进去几百万，华为的现金流迅速陷入困境。25年前的中小民营企业境遇和现在也没什么区别，银行不给贷款，任正非只能借高利贷来勉强度日。

老板愁，工程师也愁。华为在C&C08项目前，只有过时的空分模拟JK1000交换机研发经验，对于数字程控技术压根就没有积累。大家都是硬着头皮现学现卖，技术问题终日不断。任正非没办法，收起愁容，每天去员工宿舍给工程师打气，他告诉众人：“十年后，华为要和AT&T、阿尔卡特三足鼎立，华为要占据三分之一的天下！”[1]

大家对老板画的饼一笑置之，很快，又重归严肃。因为所有人都明白，华为的身家性命，都绑在这一个产品身上了。

  一、基础研究部

90年代初期，国内的交换机市场被“七国八制”占领，型号品种更是五花八门。如何差异化地将C&C08做成拳头产品，是摆在所有参研人员面前的首要问题。

C&C08A原型机采用通用器件来实现数字交换，一个功能就需要一个机柜来实现，看起来傻大黑粗。从瘦身和降成本的角度，大家都把目光投到了“小低轻”的芯片研发上来。

工欲善其事，必先利其器。尽管总想着跳楼，但在技术投入上任老板从不含糊。在一屁股债的情况下，他仍咬着牙东拼西凑了十几万美元，从国外买来一套EDA设计软件，支持芯片研发。有了自己的EDA工具，由从908工程无锡华晶挖来的李征负责，经过夜以继日的开发和验证，具有2K*2K无阻塞交换功能的专用集成电路（ASIC）当年就问世了[2]。这颗拇指大小的芯片，被命名为SD509。

SD509并不是华为自研的第一款芯片。早在1991年，任正非就从隔壁的亿利达挖来了硬件工程师徐文伟（大徐），由他组建了华为的集成电路设计中心。在大徐的主持下，叶青等人反向开发了一款数字芯片SD502，这是华为芯片研发的发端。

功夫不负有心人，C&C08在1993年年中研发成功，采用SD509的A型机更加紧凑美观，更凭借同类产品一半的价格迅速进入农村市场。随后，华为乘胜追击，研发了万门C型机，并在1994年成功开局，实现了对市话的突破。华为的业务开始从农村进入城市。

C&C08是华为研发的里程碑，自研芯片在其中起到了重要作用，华为也因此实现了跨越式发展。1994年，C&C08销售达到8亿元，1995年达到15亿元，到2003年，累计销售额达到千亿元，成为全球销售量最大的交换机机型。

然而，企业一大，问题就多，尤其是在草莽时期的华为。并行开展的多个项目缺乏统一管理，版本混乱。研发力量分散，资源重复浪费，没法形成合力。一段时间，“救火队员”甚至比项目经理还受欢迎。

1995年3月，华为的“二号首长”——总工郑宝用意识到这个问题，把各业务部抽象出来，成立了中央研究部，开始研发的规模化、集中化管理。中研部下设无线、交换机、智能等业务部，其中的基础研究部主要负责华为的芯片研发。

此后，华为的研发力量分配和管理更加合理，实力大大增强。而基础研究部也伴随着华为的腾飞进入发展快车道。仅过了三年，芯片设计工程师就超过300多名，成为当时国内最大的芯片设计公司。仅几年时间里，由徐文伟、李征、叶青等人带领，先后研发了包括模拟电路SA系列、数字电路SD系列、厚膜电路SD系列等的数十种芯片，涵盖程控交换机、光传输及WCDMA基站等多项核心技术。

自己设计芯片带来的最直接好处就是成本大大降低，每片成本基本能控制在15美元以下，如果直接采购国外厂商的芯片组则成本超过100美元甚至200美元。凭借巨大的成本优势和多年的技术积累，华为成功打破国外垄断，开始逐步统一种国内交换机市场“七国八制”的乱象。

二、海思和K3V1

经过了近十年的高速发展，到了2000年，华为已经是国内通信设备的老大。销售额猛增至220亿元，超过中兴一倍多。但是兴衰和沉浮总是交替出现，十年前任老板给大家画的三分天下的大饼还远没有实现，华为就再次陷入了新的危机中。

2001年到2002年，任正非在小灵通和CDMA的判断上出现战略失误，让UT斯达康和中兴发了大财。而此时华为的心思都在围剿旧将李一男的港湾科技上，营收首次出现负增长。任正非后来回忆这段时间时说：“华为处在内外交困、濒于崩溃的边缘……华为是十分虚弱的，面临着很大压力”。[3]

好在墙里开花墙外香。华为下重注的GSM和3G业务在海外获得井喷式增长。华为决策层也快速纠偏，2003年，迅速集中研发力量切入小灵通领域，使得小灵通的价格骤降85%，UT斯达康和中兴的暴利荡然无存。与此同时，华为开始重新拾起任正非曾经强烈反对的手机业务，开始了白牌手机的生产。

从2004年开始，华为逐渐走出冬天，营收开始加速增长。缓过气的华为随即成立了全资子公司海思半导体（英文名HiSilicon，就是Huawei Silicon的缩写），开始更加系统的进行芯片研发。海思独立经营，独立核算，但实际仍归属在华为的大战略框架下。

2006年，看到联发科的Turnkey GSM方案造就了中国的山寨机，华为心动不已。针对已经开展的手机业务需求，海思开始着手研发自己的手机芯片解决方案。三年后，海思推出了第一款手机应用处理器（AP，Application Processor），命名为K3V1。

K3是登山界对喀喇昆仑山布洛阿特峰（Broad Peak）的别称，海拔8051米，是世界第十二高峰。K3与他的兄弟峰K2（乔戈里峰，世界第二高峰）一样，是世界上公认的攀登死亡率最高的山峰之一。作为手机应用处理器的攀登者，K3V1也没有幸免，刚一问世，就阵亡了。

K3V1采用的是110nm工艺，而当时主流芯片已经采用65nm甚至45nm，足足一代多的性能落差。操作系统也是偏门的Windows Mobile。这样的策略性失误导致连采用K3V1的工程机都没有，更别提铺货上市了。

2009年，华为营收1491亿元，超过诺基亚西门子和阿尔卡特朗讯，成为仅次于爱立信的全球第二大电信设备商。任老板吹过的牛迟到了几年，还是实现了。华为的巨大成功，让K3V1的失败显得微不足道。而对海思而言，这结结实实的一巴掌，让所有人都憋了一口气。

  三、巴龙

1995年，华为研发的CT2（二哥大）项目失败了，紧接着就上马了一个新的DECT（一种企业用无线通信技术）无线基站项目。一年后，基站样机做出来了，却发现没有测试用的手机。没办法，项目组又开始开发测试用手机，测试完成了，又在市场上找不到配套的商用手机。当拿到可以配套的手机时，华为发现国内发布的工作频段与开发的欧洲标准不重合，国内根本没法用。就这样，一波三折。经过了近三年没头苍蝇般的艰苦研发，DECT项目只能躺在实验室里，上千万的研发费用打了水漂。

所有的失败都不是徒劳的，前提是能认识，总结，再改进。这类出师未捷身先死的大项目在华为频频出现，引起了任正非的重视。中研部的成立是华为内生的变革，但闭门造车只会更加衰落。于是，任正非开始强力引进IBM的IPD（集成产品开发）和ISC（集成供应链）等管理系统。华为的研发管理体系从此走上了正规化、高效化和国际化的道路。

对于项目组而言，失败是痛苦的，但咬牙坚持也造就一批又一批经验丰富的工程师。华为没有给他们太多压力，反而让他们承担更大的责任。1998年，DECT项目组的王劲成为GSM基站BTS30的产品经理。这款基站销售寿命长达十年，是华为销售寿命最长、销售金额最高的单一基站产品。2007年底，已经成为欧洲研发负责人的王劲回到上海研究所，组建横跨海思和终端公司的无线芯片团队，开始研发移动通信的核心器件——基带处理器（BP，Baseband Processor）。

把猛人王劲火急火燎地召回做基带处理器，也是被逼无奈。3G最开始的流行，主要源于数据卡提供的高速移动上网功能。U盘大小的数据卡插在笔记本上，马上就能上网，成为当时很多人出差的标配。传统的手机大厂看不上这块业务，给了华为机会。

2005年，华为数据卡E系列在欧洲大卖，仅E220销量就高达900万部。这种结构小巧的设备利润高达数百元，一时间，华为手机终端都需要靠小小的数据卡来养活。

天下没有独享的蛋糕，赚钱的生意很快引来了华为的老对头中兴。2007年，中兴开始大举进军数据卡市场，并率先压低价格来抢占市场。“鹤蚌相争，渔翁得利”，古老的中国智慧外国人也玩得溜。美国高通是数据卡基带处理器的唯一供应商，两家中国公司在欧洲争市场，却帮高通打掉了欧洲原有的数据卡销量冠军Option，挤压掉了对方3G基带处理器的研发资金。

兔死狗烹，当数据卡业务井喷时，华为突然发现，基带处理器经常断货，而中兴则毫无影响。原来在高通发货的优先级中，中兴一直高于华为。追根溯源，是因为中兴从1998年起就和高通一起研发CDMA基站和手机产品，是他的坚定盟友。断货导致到嘴的鸭子不停地飞走，市场倒逼需求，华为没办法，开始了基带处理器的自研道路。

基带处理器负责移动终端信号收发、处理各种通信协议。如果没有基带处理器，你的手机就连不上网络，发不了短信，成了一部“裸机”。它被公认是移动通信领域最硬的骨头。

王劲人称“拼命三郎”、“最能啃硬骨头的人”。也许是最早DECT项目的影响，他目标一旦确立，就始终如一，拼尽全力去完成。在他的带领下，依托华为多年在通信、基站领域的技术积累，经过两年多不停歇的攻关和研发，2010年初，华为推出了业界首款支持TD-LTE的基带处理器，并能同时支持LTE FDD和TD-LTE双模工作。

华为内部一定有一位资深的登山爱好者，喜欢挑战那些低调又充满魅力的高峰。和K3一样，这颗基带处理器也以雪峰命名，称为巴龙（Balong）700。巴龙峰海拔7013米，位于珠穆朗玛峰的西北，鲜为人知。

这次，需求逼着华为芯片走，终于征服了这座高峰。它打破了高通在基带处理器领域的垄断，为华为在手机领域的崛起打下了坚实的基础。

世事总让人唏嘘，2014年7月26日凌晨，王劲加班回家后感到胸闷难受，随即陷入昏迷。这位“从不发脾气”的华为猛将，再没有醒来，享年42岁。

  四、麒麟

一文钱难倒英雄汉，在科技领域，一种技术也会难倒国际巨头。高通凭借在CDMA领域积累的专利在全球遍收“高通税”，TI、英伟达、博通、ADI、意法半导体、飞思卡尔以及爱立信等大厂都因为没有基带处理器技术，不得不向高通低头。最终，都逐渐放弃了手机处理器市场。巴龙的成功，让华为在手机处理器领域有了底气。

当然，一款芯片的成功，技术只是一方面。新研的芯片一般问题多多，根本没有手机厂商愿意放着成熟的高通处理器不用，去给华为当小白鼠。想要发展手机处理器，就必须用自家的芯片，边用边改进。当然，有雷也得自己扛。华为的优势之一就是一直能把握好战略大方向，认为对发展有利的事，就会毫不动摇地坚持下去。

2009年底，手机应用处理器业务转到终端公司，直接配套华为手机。有了靠山，K3处理器才得以继续开发。3年后，改进版K3V2诞生，它采用了主流的ARM四核架构，并支持安卓操作系统。

然而，没有什么事能尽如人意，更哪来什么躺赢。由于研发时间长，采用的40nm工艺比问世时主流的高通和三星处理器工艺再次落后一代。性能跟不上，功耗却大的多。同时，K3V2采用的GPU GC4000游戏兼容性也不太好，稍微大点的游戏就卡顿。这些问题导致当年采用了K3V2的华为旗舰机D1和D2刚发售就被用户频频吐槽，“暖手宝”、“拖拉机”成为了代名词。

负责终端公司的大嘴余承东虽然微博上口无遮拦，背地却是顶着巨大压力来支持自研芯片。他知道再没有干货拿出来，华为手机就可以彻底歇了。2013年6月，搭载K3V2改进版K3V2E的旗舰机P6发布。虽然仍有很多Bug需要靠软件来打补丁[6]，但P6以当时最薄的机身和优秀的外观设计赢得了市场，销量高达400万部。这份还不错的成绩单让老余也松了一口气。

2014年6月，华为将应用处理器和自研的基带处理器巴龙720集成在一个芯片上，构成片上系统（SoC，System on Chip），并率先应用在荣耀6手机上。翻山越岭以后的华为，把这款芯片命名为麒麟920。

华为对产品命名一直很在意，与C&C08同期的交换机项目EAST8000失败就被认为名字起得不好，因为读起来像“易死的8000”。这次有了神兽守护，麒麟系列芯片助力华为手机彻底实现了涅槃。

荣耀6发布后的三个月，华为发布了搭载了升级版麒麟925的Mate7。麒麟920和925采用先进的28nm工艺，ARMBig. Little架构。由4个A7核、四个A15核以及一个i3协处理器组成，针对不同应用切换不同的处理器工作模式，因此功耗很低。GPU采用ARM的Mali-T628，也比之前的性能有了很大提升。Mate7的指纹识别功能经过团队的反复优化，识别时间小于1s，达到了当时业界的最高水平。加之Mate7的金属机身，简约大气，无论内外，都很讨喜。

一个产品的成功，有时也要谢谢对手的成全。IPhone6虽然和Mate7同时发布，但国行要很晚才能到货。而当时如日中天的三星Note4居然采用了塑料外壳和滑动解锁，和Mate7相比，简直山寨的不行。就这样，占尽天时、地利、人和的Mate7开始大卖，很多政商人士纷纷转投华为门下，甚至出现了一机难求的情况。最终，Mate7创造了国产3000元以上旗舰手机的历史，全球销量超过750万台。

此后华为在手机芯片上一发不可收拾，不断发布升级换代的麒麟960、970、980等等手机处理器。而搭载了这些处理器的华为Mate、P和荣耀系列手机，成果扭转了国人对国产中高端手机的认知。华为人终于可以畅快地吐出K3系列憋下的闷气了。

麒麟的成功，不仅是产品的成功，更是模式的转变。从市场需求牵引芯片研发，转变为芯片技术驱动手机终端的不断创新，并形成了二者的良性循环。

目前各品牌的高端机中，除了苹果、三星和华为，基本都采用高通的处理器。就像以前在数据卡上的竞争一样，高通为了平衡各家的关系以及压制竞争对手，把自己最高端的处理器芯片给谁家首发，利字当先。如此一来，各家的研发进度和上市节奏就完全被高通控制。在竞争白热化的手机领域，时间就是市场，就是金钱。其次，华为手机由于麒麟芯片的差异化设计掌握了许多“很吓人”的技术，如加入自研的图像信号处理器（ISP，Image Signal Processor）和寒武纪的神经网络处理器（NPU，Neural-network Process Units）来增强图像处理能力，通过巴龙强大的基带能力来提高上网速度和保证信号质量。这些差异，采用高通芯片的其他厂商，只能望尘莫及。

  五、战略、投入和人才

如今的华为，在芯片领域可谓遍地开花。除了熟知的手机芯片，华为还在安防芯片领域击败了业界霸主TI公司，占领了全球一半以上的市场；在国内，市场占有率更是高达80%以上。海思的机顶盒芯片在2012年开始大量铺货后，仅用一年时间就拔得市场头筹。在光交换、NB-loT以及车载领域，华为都代表国内芯片厂商站在了世界前列。

芯片是一个典型的人才、技术和资本密集型行业，一个企业的成功，并不是能用一个“运气好”就解释得通。仅以麒麟980为例，前海思负责人、现华为Fellow艾伟透露，它的研发周期长达3年，投入超过3亿美元。共有1000多位高级半导体专家参与，进行了超过5000次的工程验证才最终量产成功。华为在芯片领域取得的成绩，是战略、资金、技术、管理和人才等诸多因素形成合力的结果。

“两条腿走路”一直是华为产品研发的大战略，这种战略来自于任正非的忧患意识。1992年年会上，任正非说了一句“我们活下来了”，就泪流满面再也说不下去了。强人垂泪，虽然不知道接下来的一年更加艰难，但自那时起，任正非就始终认为华为危机四伏，需要不断通过学习、借鉴和自我奋斗才能活下去、活得久、活得好。

于是，在华为开始卖代理小型代理程控交换机的时候，任正非就推进了代理和自研“两条腿走路”战略。就这样一边代理香港机型，一边开始了仿制版BH01和自主BH03交换机的研发。直到自主产品彻底超越对手，并打开了国内市场，才停掉了代理。

在芯片上，这种战略思想体现地更加淋漓尽致。2012年，任正非看了电影《2012》后在华为成立了“2012实验室”，成为华为总的研究组织。海思随即划归到实验室旗下，成为其重要的二级部门。他明确地告诉实验室：“我们在做高端芯片的时候，我并没有反对你们买美国的高端芯片。我认为你们要尽可能的用他们的高端芯片，好好的理解它……主要是让别人允许我们用，而不是断了我们的粮食。断了我们粮食的时候，备份系统要能用得上。”[7]

一直以来，华为都能够清晰地区分“短期投资和长期利益”，任正非认为：“对未来的投资不能手软。”而芯片则是关乎华为未来生死存亡的一艘方舟。他对海思总裁何庭波说：“我给你四亿美金每年的研发费用，给你两万人。一定要站立起来，适当减少对美国的依赖。”而且这种投入是坚定的、持久的，“我们可能坚持做几十年都不用，但是还得做，一旦公司出现战略性的漏洞，我们不是几百亿美金的损失，而是几千亿美金的损失。我们公司今天积累了这么多的财富，这些财富可能就是因为那一个点，让别人卡住，最后死掉。”这些话，在一年来发生的种种事件后再听，振聋发聩。

实际上，华为在芯片上的投入比老板的许诺要多得多。早在第一代麒麟920研发时，华为就投入了2亿美元。而到了2016年，华为在芯片领域的投资高达100亿元[1]，这些真金白银，便是华为人的决心。

有了资金支持，依托世界各地的研究所，华为在芯片领域学习最先进的理论、技术，甚至不惜重金购买团队、专家。华为比别人更清楚，企业中最重要的是人，搞研发、做芯片更是如此。如何找到人、稳住人、用好人、激发人，是一门大学问。

从开始自主研发，任正非就意识到工程师是企业安身立命的根本，而要让这些人才发光发热，首先就要给予他们尊重，解决他们的后顾之忧，这些不外乎一个“钱”字。1993年初，一位学校老师到华为应聘软件工程师，华为直接开出1500元的月薪。这位老师惊呆了，此前他的工资只有400元，他的工资居然比之前的校长还高。到了2017年，华为的工资支出高达1403亿元，按约18万员工计算，平均薪酬高达68万。在任何时间，华为的薪资都足以碾压绝大多数同行。

解决了后顾之忧，还需要解决干劲问题。如何让大家产生持续、稳定的干劲，或者说狼性呢？在这方面，华为显然更懂人性。首先便是利益绑定，华为的高工资很大程度上依靠内部分红。通过内部配股的方式，把广大工程师的“钱途”与公司 牢牢绑定。只有公司高速发展，大家的收入才有保证。其次，就是给予有能力的工程师带团 队、做大项目的机会，给新人更多的学习机会，让他们享受更多的“成就感”。对于很多有理想的“攻城狮”来说，“成就感”有时比钱更重要。

在全方位的支撑下，2017年，华为海思以47亿美元营收，成为全球第七大无晶圆芯片设计厂商，蝉联国内最大半导体设计厂商。

  尾声

历史总是螺旋上升，换一个维度看，它是一个圈。历史上很多伟人都在画圈，实际上是在告诉我们：以终为始。

芯片的发展，从由TI、Intel等系统厂商发明，再到高通、博通等独立设计企业如日中天，如今又开始向系统厂商聚集，这个大循环恰恰说明了芯片和系统间相辅相成的紧密关系。仔细观察华为芯片28年的发展历程，也暗合了从成本控制，到需求牵引，再到技术驱动，最终推动产品创新的发展轨迹。

任何趋势都是微观的合力。如今的芯片研发，早已不是一两个天才能够做成的英雄奇迹，而是几十上百上千人协同作战的科学。华为芯片一路走到今天，亦是如此。成绩并不属于任正非、徐文伟、叶青、李征、王劲、何庭波这些耳熟能详的名字，而是那些在夜以继日编写代码、仿真设计、修调时序、调整版图、封装测试的一线工程师，用他们的智慧、勤奋乃至健康拼搏出来的。

难能可贵的是，华为人秉承了国人为人处世的优秀传统——低调，也有很多人所不具备的素质——冷静。任正非不仅不热衷于各种奖项、头衔，甚至有意避之。另一方面，即便在经历了孟晚舟事件后，任正非仍然号召大家冷静应对，继续向美国学习。因为他知道，我们仍差的很远。

理性地意识到这种差距，华为芯片发展的过往，才能浓缩成一股力量，激励我们踏上新的征程。

参考资料：

[1] 张利华，《华为研发》，2017。

[2] 戴辉，《华为的芯片事业是如何起家的？》，2018。

[3] 任正非，《在华为收购港湾时的谈话纪要》，2006。

[4] 刘平，《华为往事》，2000年。

[5] 程东升，刘丽丽，《华为三十年》，2017。

[6] 戴辉，《华为海思的麒麟手机芯片是如何崛起的？》，2018。

[7] 任正非，《在2012实验室的讲话》，2012。