华为海思：如何走出具有中国特色的高端芯片突围之路？

海思半导体经过近30年的发展已经成长为中国第一，全球前五的IC设计公司，成功地走出了一条具有中国特色的半导体突围之路。我们梳理了海思半导体的历史发展轨迹和目前的产品布局，分析了海思半导体能够成功的核心原因，并对国内半导体产业如何发展进行了分析讨论。

国信电子观点：

华为海思能够成功得益于如下核心因素：

1、强势母公司的全力支持；

2、持续的高强度研发投入；

3、针对中国台湾产业模式特点，定位Fabless；

4、基于国内巨大市场需求，核心产品抓住机遇实现0到1的突破。

整体来看，中国半导体产业正迎来蓬勃发展的增长周期，特别是IC企业将成为成长最为迅速的一批企业。大陆和台湾多年积累的FAB代工产业资源将会成为Fabless企业成长的助推器，同时中国庞大的内需市场也将会塑造出一批全球领先的国产半导体龙头。

华为海思半导体的发展历程

海思半导体是华为的全资子公司，总部位于中国深圳。1991年，华为成立了自己的ASIC设计中心，ASIC设计中心的成立，意味着华为开始了IC设计的漫漫征途。1993年，ASIC设计中心成功推出华为第一块数字ASIC芯片。到了2004年10月，华为在ASIC设计中心的基础上，成立了深圳市海思半导体有限公司，开始在EDA平台上开始独立设计芯片。

经过20多年的研发，海思半导体已经在北京，上海，成都，武汉，新加坡，韩国，日本，欧洲和世界其他地区的办事处和研究中心拥有7000多名员工，已经建立了强大的IC设计和验证技术组合，开发了先进的EDA设计平台，并负责建立多个开发流程和法规，同时海思已成功开发了200多种拥有自主知识产权的模型，并申请了8000多项专利。

海思半导体旗下的芯片共有五大系列，分别是用于智能设备的Kirin系列；用于数据中心的Kunpeng系列服务CPU；用于人工智能的场景AI芯片组Ascend系列SoC；用于连接芯片（基站芯片Tiangang、终端芯片Balong）；以及其他专用芯片（视频监控、机顶盒芯片、智能电视、运动相机、物联网等芯片）。

2018年海思半导体营收规模约为76亿美元，同比增长43%。公司首次在全球IC设计公司中排名位列第五，实现了中国半导体企业历史性的突破。从1991年开始ASIC设计中心开始，海思半导体的发展一直在稳步前进：1993年推出第一款数字芯片，1998年生产第一款混合信号芯片，2001年推出第一款SOC芯片，2002年推出第一款COT芯片，2004年开始在自有的EDA平台上设计数字芯片，2006年启动视频监控和基站芯片项目，2008年启动G/EPON路由器芯片项目，2010年启动LTE解决方案和微波芯片项目，2012年启动四核智能手机芯片解决方案。

海思的三大重点领域突破都是基于国内巨大的内需市场

1. 安防监控编解码芯片的0到1。 基于电信运营商“全球眼”视频监控网络需求，公司进入视频编解码芯片领域。2007年获得国内安防企业巨头大华股份的订单，实现从0到1的突破.。目前全球的摄像机大部分是在中国大陆制造的，国内海康威视、大华、宇视（千方科技）是数字安防市场的三强。伴随这国内安防监控市场的快速成长，海思成为该领域芯片的领头者。

2. 机顶盒芯片的0到1。 华为基于电信运营商的IPTV需求进入机顶盒芯片领域，2008年获得广东电信订单，成功实现0到1的突破，后续伴随国内IPTV市场推广做大做强自身机顶盒产品。

3. 智能手机芯片的0到1。 基于下游早期电信运营商ODM定制手机市场，以及后续的智能手机自有品牌市场需求，华为进入手机芯片(CPU+基带芯片)领域。随着华为终端(消费者业务)的不断壮大，公司手机芯片快速发展。同时基于自身在手机芯片的领先研发实力，公司在手机市场突飞猛进，2018年手机出货量达到2.06亿台，位列全球出货量第三。目前华为海思已经开发出应用于手机端的全球领先的麒麟980芯片。

海思半导体分业务剖析：4+N布局，与母公司业务形成良性互助

海思半导体的业务布局主要分为四个系列板块+N个细分领域：用于智能设备的Kirin系列；用于数据中心的Kunpeng系列服务CPU；用于人工智能的场景AI芯片组Ascend系列SoC；基带芯片系列（基站芯片Tiangang、终端芯片Balong）；以及其他专用芯片（视频监控、机顶盒芯片、智能电视、运动相机、物联网等芯片）。

1、智能手机应用处理器Kirin SOC：走过最难的路，终成中流砥柱

海思半导体虽然最早可以追溯到1991年，但是直到2008年K3系列的推出，HiSilicon才开始专注于为移动市场开发内部高性能微处理器。2013年底，海思半导体推出了Kirin系列产品，其中包括高端手机和平板电脑中的旗舰高性能移动微处理器。Kirin系列芯片与华为终端手机品牌相互配合，利用核心优势迅速做大做强终端品牌，华为手机从2013年之后快速崛起，目前已经成为全球第三大的手机品牌厂商。

在过去几年中，除了高端性能旗舰处理器之外，Kirin家族还发展了各种中档性能型号。最新型号通常采用在台积电最新技术节点上制造的ARM最新内核，并逐渐成为能够与苹果，高通和三星并列的全球第一阵营成员。目前海思半导体的Kirin系列芯片已经成为华为手机的标配，预计70%以上的华为手机（包括荣耀）都使用的是Kirin系列芯片。随着未来华为手机向中高端转型的战略调整，预计这一比例还会继续上升。

2018年整体手机出货量超过2亿台，从形成从高端P系列、Mate系列；中端荣耀系列；低端NOVA系列等全系列的产品家族。预计2019年将超过苹果成为全球第二大智能手机品牌，华为手机的成功与Kirin芯片的贡献是紧密相关的。

2、基带芯片Balong：通讯王者的底气

相对于Kirin系列的高知名度，Balong系列似乎低调很多，但实际上Balong基带芯片是Kirin不可或缺的重要组成部分。基带芯片技术能力直接决定了包括智能手机在内的通信行业的竞争实力和市场格局，只有将基带芯片通信规格提高到全球最顶级才能跻身手机芯片的高端俱乐部。

华为是通信企业出身，依靠长期巨大的研发投入，华为在关键通信技术方面从1G时代的艰难起步，到2G时代的追赶者，再到3G时代的行业领先者，成为4G时代的行业主要领导者，而巴龙就是华为在核心关键通信技术不断取得突破的直接体现。正是基于巴龙迅速成长的通信实力，麒麟系列芯片才能在全球通信方面具备业界领先的能力，并且不断加速华为终端业务的核心产品优势和迭代速度。

Balong 700是海思第一款支持4G的基带芯片，之后在MWC 2012上，海思发布了Balong 710，它是一种多模式芯片组，支持GTI（全球TD-LTE计划）的3GPP Release 9和LTE Category 4，并且Balong 710设计用于K3V2 SoC。此后Balong系列的参数指标持续提升，Balong 720支持具有300 Mbit / s峰值下载速率的LTE Cat6；Balong 750支持LTE Cat 12/13，它首先支持4CC CA和3.5GHz；Balong 765支持8×8 MIMO技术，LTE Cat.19，FDD网络下行数据速率高达1.6 Gbit/s，TD-LTE网络高达1.16 Gbit/s；Balong 5G01支持5G的3GPP标准，下行速率高达2.3 Gbit/s。它支持所有频段的5G，包括低于6GHz和毫米波（mmWave）；最新的Balong 5000则能够支持2G到5G全频段通讯。

3、数据中心芯片Kunpeng：云计算时代的硬科技

Kunpeng，早期也称为Hi16xx，是由华为设计的一系列64位ARM服务器微处理器。这些处理器于2015年首次推出，面向高线程或高吞吐量应用。这些处理器只能在海思评估开发板和一些有限的华为服务器系列中找到。华为通过Taishan服务器系列在2018年和2019年扩展了其服务器产品。在2019年初，随着920系列的推出，华为将该系列重新命名为Kunpeng。

2015年，海思半导体推出第一款服务器芯片Hi1610是海思半导体第一款服务器芯片，之后2016年海思又推出了第二代处理器芯片Hi1612，2017年海思推出第三款服务器芯片Kunpeng916（Hi1616），Kunpeng916用于华为Taishan2280平衡服务器，Taishan5280存储服务器，TaishanXR320高密度服务器节点和TaishanX6000高密度服务器。

2018年，华为推出了第四代服务器芯片Kunpeng 920（Hi1620）；预计下一代Kunpeng930芯片将在2019年宣布，并于2021年推出。

4、AI加速芯片Ascend：面向未来的赋能引擎

2018年海思半导体发布了AI加速芯片Ascend 310，这是一段专用硬件电路，执行比通用微处理器更高性能或更高能效的一组操作。通过软件使用加速器来加速各种操作被称为硬件加速。加速器用于显着提高某些工作负载的性能。它们通常是连接到系统的单独组件，但也可以直接集成到处理器中，有时以ISA扩展的形式。

Ascend 310突破了设计约束，例如功耗和计算能力。通过大幅提高的能效比，Ascend 310将AI从数据中心扩展到边缘和设备，并为安全城市，自驾车，云服务和IT智能，智能制造等应用场景提供全新的解决方案。机器人，实现智能未来。新一代的Ascend 910是一款7 nm芯片，可提供256 TFLOPS @ FP16和512 TOPS @ INT8，功耗为350W。Ascend Cluster拥有1024个Ascend 910芯片，可以达到256 petaFLOPS @ FP16。Ascend 910和Ascend Cluster将于2019年第二季度上市。

海思半导体为什么能成功？

中国已经连续多年称为全球最大的半导体芯片消费国和进口国，中国半导体市场全球占比超过25%。虽然中国对于半导体芯片的需求还在快速增长，但是中国一直以来都没培育出国产半导体龙头企业，2018年全球前十的半导体企业中没有一家中国企业。

1、强势母公司的全力支持

海思半导体之所以能够成功，最核心的竞争力在于华为母公司的订单支持。华为技术2018年半导体芯片总采购额高达211亿美元，这给海思半导体提供了巨大的优先市场，可以说没有母公司华为的大力支持就没有海思半导体今天的成功。华为之所以能够如此大规模的采购，一方面是对子公司的全力支持，同时也是基于其强大的经营实力。

2018年华为智能手机出货量2.06亿部，占全球出货量份额约为14.7%，同时还保持着30%左右的同比增速，预计2019年将会超过苹果成为全球第二大智能手机制造商。2018年华为在全球IT网络设备市占率约为26%，在全球移动基站设备市占率约为28%，在全球信息安全设备市占率约为3%。华为是全球少有的能够在多个终端和局端设备市场稳居前列的多元化龙头，能够给旗下半导体设计子公司足够订单支持。

2、持续的高强度研发投入

华为是一家业务多元化同时营收规模快速增长的企业，同时华为还一直保持着高强度的研发投入，2018年华为营业收入7200亿元，研发投入1015亿元，近十年研发投入超过4850亿元，超过中国BAT等互联网公司研发投入总和。我们认为对于半导体行业，持续高强度的研发投入是企业发展的必须。如果对比海外半导体龙头的研发投入，华为是唯一能够跟上国外龙头企业的中国企业，这也是国内大部分半导体企业一直在成长但是却与国外企业差距越来越大的核心原因。

3、针对中国台湾产业模式特点，定位Fabless

不同于美国，欧洲，日本和韩国这些半导体行业先进的国家，中国，包括台湾地区的半导体产业模式具有着根本的不同。欧洲，日本和韩国都是以IDM企业为主，Fabless产业比例基本为零；只有美国是IDM模式和Fabless模式均衡发展，并且都占据全球较高的份额；而中国和台湾则正好相反，Fabless占据份额很高，而IDM占比明显偏低。我们认为这主要源于中国和台湾的半导体发展时点最晚，并且主要得益于全球Fabless模式向台湾和大陆转移的产业趋势，这就导致中国已经错失了早期IDM模式发展的黄金阶段，只能从相对容易的Fabless开始介入半导体行业。因此，我们认为至少在未来相当长一段时间内，中国半导体产业仍然更适合Fabless模式发展，而IDM模式需要国内相关上游设备，材料以及晶圆代工厂的逐步摸索合作，这会是一个相对漫长的过程。

巨大的国内下游市场需求未来将成为国内半导体企业发展的土壤，也是核心基础。

过去40年改革开放发展中，国内企业在家电、电脑、安防监控、服务器、路由器、无线通信设备以及智能手机等产品的制造能力全球首屈一指。下游系统产品端的巨大需求将成为未来国内电子产业自主可控、创新升级的核心优势。

未来在产业链国产化配套需求趋势下，国内终端产品使用国产芯片，在应用端提供试错改进提升的机会，同时通过上游国产配套降低采购成本促进下游整机产品形成核心竞争力，这将是是国内芯片产业的有效突破机会。

来源：国信证券