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报告摘要
■基于对现有技术的梳理,我们尝试分析了在先进制程受限的背景下,先进封装/Chiplet技术能够一定程度减缓我国在大功耗和高算力场景上对先进制程的依赖;我们也分析了大陆各个制程的结构和全球占比,我国先进制程产能非常稀缺,需要以更高的战略视角,统一做好规划,最大化发挥现有先进制程产能的价值,应用于最需要先进工艺的地方。
■伟大的背后都是苦难,经历炼狱磨难,才会有真涅槃。
■风险提示:下游需求不及预期,客户导入不及预期,新产品研发不及预期
1.1.1. 数字化与低碳化驱动,ICT全面布局运营商与政企市场
1.1.2. 运营商业务:五大核心领域,助力运营商实现商业新增长
以电信云原生的云化底座为基,打造稳固云核心网。为满足全面的用户个性化需求,华为云核心网助力运营商实现面向超宽带网络和全联接时代的转型,围绕运营商根本需求,推出系列解决方案和产品。华为帮助全球运营商部署了60多张全融合的核心网,累计服务全球超过十亿VoLTE用户;在中国,华为助力三大运营商建设了全球商用规模最大的全融合核心网,累计为超4亿5G用户提供稳定可靠的服务。
软硬结合,以解决方案服务广大客户。公司以ICT硬件产品为核心,打造全方面服务,与客户共同创造新价值与体验。解决方案涵盖网络咨询与系统集成、网络保障与运维、业务体验咨询与系统集成、软件业务、OPEX优化等多方面。在数字业务领域,通过无接触线上支付,为20多个国家的客户提供移动金融解决方案;在体验领域,推出HUAWEI Smart Care客户体验管理解决方案,助力全球180多个项目实现网络、体验、商业一体化;在运维领域,AUTIN智能运维解决方案助力客户高效转型。
1.1.3. 政企业务:十大应用场景,推动政企数字化进程
数字化已成全球重要共识,多维度并行开启数字化转型。随着信息应用的便利性不断拓展加深,全球已逐步进入数字化社会时代。数字化转型主要涉及四大载体:国家-城市-行业-企业。国家通过战略举措和计划,引导行业知识和数字技术的深度融合,城市作为承接国家战略的平台,与国家一同对企业进行政策支持,进一步提升企业的体验和效率,实现经济价值、社会价值、产业价值和商业价值。
推动社会数字化转型,众“智”成“城”打造数字政府。为了打造数字政府,华为在多领域提出多种解决方案,囊括智慧城市、智慧应急、智慧财税、智慧海关、智慧政务、智慧水务、智慧气象、智慧供热等多个方面。以城市智能体架构为基础,5G、云、智能终端等多技术协同建设满足城市数字化转型的多样化需求。
低碳化+数字化,未来城市发展必由之路。作为未来社会发展的终极方向,低碳化目标要求城市能源系统进行高质量的转型。当前能源结构高碳、电力供需紧张、交通电动化冲击、能耗高效率低以及系统韧性不足五大挑战制约着城市能源体系的转型。为此华为致力于以数字技术驱动产业发展,通过分布式智能光伏、虚拟电场VPP、V2X、综合智慧能源、智能微电网等产品和解决方案,实现能源流与信息流的有机融合,最终构建绿色低碳城市能源智能体。
ICT弥补数字鸿沟,促进教育公平。为了促进教育信息化建设,需要全面深入地运用现代化信息技术来促进教育改革和教育发展,以此得到信息化教育的成果。华为以ICT技术为基础,在远程教育方面,通过统一教学云平台、智能双路导播和移动接入技术,实现录播和互动教学的有机融合;在云课堂方面,通过创新的多媒体教学方式提升教学效果;在校园网络方面,推出无线校园网+全光网络的模式,满足大带宽、广覆盖、高可靠的网络诉求;在教育云数据中心方面,依托领先的服务器、模块化数据中心基础设施,打造绿色节能的数据中心。公司在各教育细分领域充分发挥联接与云计算等技术的优势,推进教育公平,加速我国教育信息化进程。
数字时代为健康护航,ICT赋能智慧医疗。通过大数据、云计算技术的深度融合,华为致力于利用最先进的物联网技术,实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动,构建智慧医疗服务体系。在移动医疗、数字医院网络、中小医院网络以及全光医疗网络领域,公司基于数十年的医疗卫生行业服务经验,提供高品质的医疗网络解决方案。通过云端共享,建立区域人口健康信息平台和分级诊疗解决方案,实现“全连接医疗”的目标。
1.2.云计算业务:一切皆服务,持续使能千行百业
1.2.1. 以服务为核心,华为云构筑智能世界云底座
基础设施即服务,业务全球可达。为了更好地帮助客户实现智能化转型,华为持续加大在全球范围内的数据中心建设和网络布局,通过云网协同,实现万物互联的目标。2021年,华为云新开服4个区域,已经在全球共计27个地区运营65个可用区,服务全球170多个国家和地区的用户。
技术即服务,创新持续不断。为了为客户提供稳定领先的云服务体验,华为投入十余万研发工程师和每年上百亿美元的研发资金,以云服务的形式将原生云、人工智能、大数据、数据库、音视频等技术提供给千行百业的客户。打造了数字内容生产线MetaStudio、AI开发生产线ModelArts、软件开发生产线DevCloud、数据治理生产线四条开发生产线,帮助客户提升效率,创造更大价值。
1.2.2. 技术引领服务创新,加速客户数字化和智能化升级
云原生2.0,助力企业迈入智能升级新阶段。云原生服务中心(Operator Service Center,OSC)是面向服务提供商和服务使用者的云原生服务生命周期治理平台,提供大量的云原生服务,并使用自研部署引擎,支持所有服务包统一管理、统一存储、全域分发,帮助客户简化云原生服务的生命周期管理。基于云原生2.0,华为云已支撑金融、互联网、汽车、物流、零售、能源等行业客户实现云原生转型,进一步释放数字化转型价值。
AI服务持续创新,降低AI应用门槛。华为云持续迭代ModelArts一站式AI开发平台,打造最大32EFlops算力的超大规模训练软集群。发布盘古系列预训练大模型和天筹AI求解器,加速模型迭代和决策优化,通过“数据+知识”双轮驱动的解决方案,加快企业核心系统AI智能化进程。目前,华为云AI服务已经在城市、金融、医疗、工业、交通等10余个领域具有广泛实践,帮助客户利用AI提升生产效率。
数据促进政企数字化转型,媒体服务提升数字内容生产力。华为云Fusion Insight提供了云原生、湖仓一体、存算分离的大数据云服务产品组合,加速政务、金融、运营商、泛企业、互联网等行业客户的数字化转型。在数据库方面,华为云通过关系型数据库、非关系型数据库、数据库生态工具与中间件,为客户打造高效、安全的数据服务。在媒体服务方面,发布Spark RTC实时音视频服务、MetaStudio数字内容生产线、超低时延直播、网络研讨会等系列媒体服务,不断提升数字内容生产力。
1.3.消费者终端:“1+8+N”战略,打造五大场景智慧生活
1.3.1. 智能手机:砥砺前行,高中低档全覆盖
nova、畅享系列定位中低端机型,差异化覆盖市场。华为nova系列为中端机型,特点是轻薄、时尚外观,目标群体为年轻消费者。华为nova系列主打优秀前置影像体验,目前分为10 SE、10Z、10以及10Pro。以nova 10 Pro为例,其前摄包含60MP超广角追焦摄像头、8MP人像特写摄像头。华为畅想系列定位于中低端机型,目前最新机型为畅想50z、畅享50和畅享50 Pro。
1.3.2. 智慧办公:覆盖PC、平板等多产品,打造全场景智慧办公
设备协同+生态融合,打造智慧办公新体验。智慧办公领域,华为以设备协同和生态融合为核心,为消费者带来智慧办公新体验。设备协同方面,华为采用一碰传、多屏协同,让多设备形成超级终端,实现设备互联、高效接力、能力共享。生态融合上,华为移动应用引擎融合了PC和移动两种应用生态,使得用户可以用PC操作手机。截至2021年底,华为PC上架应用超过4200个,包括花瓣剪辑、华为云空间、华为应用市场等。
释放企业高效生产力,商用产品全方位部署。华为终端产品包括消费产品和商用产品,其中,华为商用产品专注于服务政府和企业客户。华为商用产品家族包括商用笔记本、台式机与显示器、平板、智慧屏、穿戴等品类,覆盖客户包括政府及教育、医疗、能源、制造、交通、金融六大行业。以商用平板为例,华为平板C7支持企业化定制,使得系统安全有保障,移动办公更安心。
硬件检测+软件算法+健康服务,共建开放生态。运动健康领域,华为布局软硬件和服务,拥有无缝协同的完整生态。2021年10月,华为发布运动健康全栈升级战略,将硬件检测技术、软件算法平台与数字健康服务三大竞争优势整合。目前,HUAWEI Health致力于软硬件的连接,HUAWEI Research面向机构开放研究开发框架,Wear Engine构建穿戴互联管理,鸿蒙智联提供高效便捷的设备接入能力。未来华为将持续开放研究平台,赋能生态伙伴,共建运动健康智慧生态。
全面健康检测,智能穿戴设备获广泛认可。HUAWEI Watch D腕上心电血压记录仪拥有医疗级血压检测能力。此外,HUAWEI WATCH、儿童手表4 Pro、手环6等多款智能穿戴设备提供健康检测,检测功能包括心率、血氧、血压、睡眠、压力、心电 图等。根据华为2021年报,2021年Q3华为手表和手环出货量全球第一,截至2021年底,华为智能穿戴设备全球累计发货量超过1亿。运动健康领域,华为全球累计服务用户超过3.2亿。
手表耳机二合一,HUAWEI WATCH Buds引领全新体验。2022年12月,华为发布首款弹盖磁吸式耳机手表HUAWEI WATCH Buds。华为WTCH Buds在翻盖下置入TWS耳机,整机厚度14.99mm,整体设计架构高度集成。此外,该款手表首次支持广域耳廓触控功能,耳廓周围都可操控。健康管理方面,WATCH Buds还搭载华为TruSleepTM睡眠监测技术,睡眠检测更精确。
积极开展研究合作,助力健康风险识别及院外疾病筛选。华为与专业机构积极合作,共同探索院外疾病筛选、慢性管理等解决方案。截至2021年底,基于HUAWEI Reaearch研究平台,华为与超过60家医疗机构合作,研究内容包括心脏、睡眠呼吸暂停、呼吸健康、血压健康等。其中,心脏健康研究在2021年欧洲心脏病学会上发布6项成果,截至2021年底,加入心脏健康研究的用户数达到380万,筛查出高风险超1.5万人,房颤筛查准确率达94%。
1.3.4. 智能家居:华为智慧屏打造智慧体验,1+2+N引领全屋智能
1.3.5. 影音娱乐:音频技术不断创新,AR眼镜未来可期
音频技术不断创新,音视频服务资源丰富。影音娱乐领域,华为硬件产品包括TWS耳机、智能眼镜、智能音箱、智慧屏、手机、PC、平板等设备。通过HarmonyOS分布式能力,用户能够实现智能配对、双设备连接和超级终端功能,体验全场景影音娱乐。音乐视频服务方面,华为音乐在全球170多个国家提供服务,拥有超过5千万曲库量;华为视频支持一站式观看多平台,提供AiMax影院的近千部高品质大片。
1.3.6. 智能汽车:三种合作模式,平台与生态双路出击
1.3.6.1. 零部件供应模式:专注增量部件,七大解决方案
七大智能汽车解决方案,助力车企造好车。随着汽车架构向集中式演进,各种功能集成到中心处理器中,零部件逐渐变成标准件。华为致力于提供增量部件,持续为产业注入活力。2022年11月第12届中国汽车论坛上,华为表示,近三年零部件研发累计投入约30亿美元,拥有7000多名研发人员,在苏州建立智能网联车试验场和九大联合创新实验室。截至2022年3月,华为已经构建智能驾驶、智能电动、智能座舱、智能车控、智能网联、智能车载光和智能车云共七大解决方案,已上市激光雷达、AR-HUD等30余款智能汽车零部件。
智能电动:智能电动DriveONE,打造卓越乘车体验。华为智能电动创建于2018年,是华为数字能源公司的子业务之一。智能电动DriverONE将电力电子技术与数字化技术融合,专注于电驱控制、电池安全及三电故障预测等领域,目前产品包括三合一电驱动系统、多合一电驱动系统、车载充电系统以及动力云。
智能车载光:开启AR-HUD新窗口,打造极致视觉体验。智能车载光主要包括光源、成像芯片、空间光学、光学算法等技术应用,系列产品包括AR-HUD、智能光显、智能车灯等。2022年以来,华为陆续与华阳多媒体、中汽中心和国汽智联等展开智能车载光合作,追求极致车载视觉体验。
1.3.6.2. Huawei Inside模式:全栈智能汽车解决方案,与车企共同开发
与车企共同开发,HI模式共创精品。Huawei Inside模式下,华为支持车企打造高端智能汽车子品牌,该子品牌的系列车型将搭载华为全栈智能汽车解决方案,车身将打上HI标识。HI模式的硬核技术是全栈智能汽车解决方案,包括1个全新的智能汽车数字平台和5大智能系统,以及激光雷达、AR-HUD等全套智能化部件。目前,HI模式下的合作车企包括北汽集团、长安汽车和广汽集团等。
HI模式下联合开发阿维塔,广汽埃安合作车型尚待发布。2022年8月,以HI模式联合开发的阿维塔11和阿维塔011发布。阿维塔由宁德时代、华为和长安汽车联合开发,采用新一代智能汽车技术平台CHN。华为HI方面,阿维塔11采用华为DriveONE高压电驱动系统、高压平台AI闪充、HarmonyOS智能座舱和华为ADS。此外,广汽集团与华为合作开发L4级自动驾驶车辆,计划于2024年量产。
1.3.6.3. 智选车模式:联手赛力斯,打造问界品牌
联手赛力斯,打造问界品牌。智选车模式下,华为深度参与造车业务,负责产品设计开发、零部件供应以及渠道销售。华为联手赛力斯,推出赛力斯华为智选SF5、问界M5、M5 EV和M7。2021年12月,AITO问界M5发布,搭载华为鸿蒙座舱,核心动力为华为DriveONE,全程华为深度参与研发制造。2022年7月,问界M7发布,搭载华为DriveONE纯电动增程平台、AITO零重力座椅、全新升级HarmonyOS智能座舱和6座大空间。
多家车企展开合作,智选车模式逐步展开。2020年12月,奇瑞与华为签订全面合作框架协议,双方在云计算、大数据、智能汽车解决方案等领域展开深入合作。2022年9月,奇瑞在“瑶光2025 奇瑞科技DAY”上公布,华为智选车与奇瑞合作打造智能电动品牌EOX,规划至少5款高端智能电动车型。2019年,华为与江淮汽车签署全面合作框架协议暨MDC平台项目合作协议,双方在智能汽车解决方案等多领域合作。随着华为智选车模式的逐步展开,华为汽车业务有望逐步放量。
2.1.芯片:研发实力强劲,业务发展核心
2.2.计算产业:信息时代,构筑行业基石
2.2.1. 服务器:计算新生态,构筑数字化基石
2.2.2. 存储:数据基础设施,使能行业百态
数字经济时代,多存储解决方案助力行业永续发展。随着科技快速发展,当前社会已经步入数据大爆炸的时代,在海量的数据面前,华为OceanStor 数据存储致力于以多样化数据应用可靠存储底座来服务千行百业的客户。华为OceanStor存储在全球拥有12个研发中心、超过4000名研发人员、3000+专利,已经在全球150多个国家服务于15000+客户。当前华为已经推出全闪存存储、混合闪存存储、微存储、分布式存储、全场景数据保护、FusionCube超融合基础设施以及数据管理引擎等多种产品,将帮助各行各业的客户实现永续发展。
2.3.联接产业:智能互联,联接千行百业
打造智能联接,四大应用领域持续发力。随着行业数字化升级,联接场景从个人与家庭转变为千行百业的互联,联接带宽从百兆转变为任意媒介千兆;联接网络运维模式从人工转变为超自动化。华为提出智能联接理念,在无线领域、光领域、数据通信领域以及云核心网领域帮助客户实现高效、快速的联接体验。
2.4.操作系统:鸿蒙构建万物互联,欧拉助力数字基础设施
面向全场景,HarmonyOS满足各类终端要求。HarmonyOS是一款“面向未来”、面向全场景的分布式操作系统。对于消费者,HarmonyOS 将生活场景中的各类终端进行能力整合,可以实现不同终端设备之间的快速连接、能力互助、资源共享。对于应用开发者,HarmonyOS采用分布式技术,使应用程序的开发实现与终端设备的形态差异无关,便于聚焦上层业务逻辑、高效开发应用。对于设备开发者,HarmonyOS采用组件化的设计方案,可根据设备的资源能力和业务特征进行灵活裁剪,满足各类终端设备对于操作系统的要求。
覆盖五大场景,生态体系逐步健全。HarmonyOS以八大创新技术为鸿蒙底座,3万多个API为鸿蒙砖块,全链路自研开发套件为鸿蒙工具,覆盖智慧办公、运动健康、智能家居、智慧出行和影音娱乐五大场景。2022年7月,华为发布HarmonyOS 3,在多屏协同、性能共享、UI设计、安全补丁等方面有重大提升。截至2022年11月,搭载HarmonyOS的华为设备已超3.2亿台,鸿蒙智联已有合作伙伴超2200家,产品发货量超2.5亿台,全球鸿蒙开发者超200万名,HarmonyOS原子化服务多达5万个。
2.4.1.1. 消费者:整合终端能力,覆盖五大场景
全屋智能创造有趣居家体验,智慧办公提升会议效率。如前文所述,华为全屋智能采用“1+2+N”解决方案,是鸿蒙系统在智能家居领域的应用落地。鸿蒙智联智能家居解决方案,涵盖智能家电、中控交互中心、安防产品和个护产品等端到端领域,拥有碰一碰获取服务、多模态交互等能力。鸿蒙智联智慧办公解决方案,涵盖个人多设备的移动办公,和多人多设备的会议室办公两大场景,能够降低使用难度,提升会议效率。
运动健康,影音娱乐提供沉浸体验。鸿蒙智联运动健康解决方案,涵盖智能健身、健康监测、健康保健三大健康场景,利用分布式能力,实现超级运动终端、智能运动私教、个人健康顾问等功能。鸿蒙智联影音娱乐解决方案,包含音视频播放、录制以及配套件等设备,便于携带控制,提供沉浸式体验。
智慧出行实现场景联动,车机成为鸿蒙生态新入口。智慧出行领域,鸿蒙座舱能够连接车载带屏设备、车载IoT设备、个人出行设备等,实现服务跨设备流转、双屏协同等功能。问界系列将在2023年Q1分批升级HarmonyOS 3,引入原子化服务、差异化体验、AI等功能,将车变为鸿蒙生态的新入口。
2.4.1.2. 应用开发者:高效开发多终端应用,全方位技术支持
一次开发,支持多种设备自由流转。进入万物互联时代,开发者需要支持多样化设备以及跨设备协作。鸿蒙系统提出三大技术理念,分别是一次开发、多端部署;可分可合,自由流转;统一生态,原生智能。“一次开发、多端部署”是指仅需一套代码,一次开发上架,支持开发者高效开发多种终端的应用。“可分可合,自由流转”是指鸿蒙系统提供原子化服务,无需显式安装,是支持自由流转的轻量化程序实体。“统一生态,原生智能”是指鸿蒙系统倡导应用生态统一、多方共建,支持开发者自由选择原生框架和三方跨平台框架。
提供从端到端的开发支持,提升开发效率。鸿蒙系统为开发者提供端到端的开发能力支持,包括鸿蒙开发套件、开发者支持平台。鸿蒙开发套件包含设计、开发、测试、运维套件以及OS开放能力集。通过鸿蒙开发套件,开发者能够开发鸿蒙生态应用、原子化服务。鸿蒙生态三方库是在鸿蒙系统上可重复使用的软件库,能够帮助开发者重用技术资产,提升开发效率。开发支持平台致力于帮助开发者快速成长,包括社区学堂、成长计划和技术支持。
2.4.2. 欧拉系统:不断迭代升级,拓展应用场景
坚持内核创新,持续贡献上游社区。欧拉内核研发团队拥有较强的研发活力,持续贡献Linux Kenel上游社区,补丁贡献集中在芯片架构、ACPI、内存管理、文件系统、Media、内核文档、针对整个内核质量加固的bug fix及代码重构等内容。在Linux Kernel 5.10和5.14中,欧拉内核研发团队代码贡献量排名全球第一,十多年来合计向上游社区贡献超过1.7万补丁。
性能可靠性较高,中国服务器操作系统新增市场份额占比达22%。服务器操作系统分为Windows Server、Netware、Unix和Linux,其中欧拉系统属于Linux派别。欧拉系统面向企业级通用服务器,支持鲲鹏处理器和容器虚拟化技术,具有较高的性能、可靠性、易维护性以及安全性。欧拉系统能够与业界软硬件良好兼容,满足日常业务运维和管理的需求。2022年12月,操作系统产业峰会预沟通会上,华为表示截至2022年11月,欧拉系统装机累计实现245万套,在中国服务器操作系统领域,欧拉占新增市场份额的22%。
发挥边缘计算价值,广泛用于边云协同场景。随着智慧城市、自动驾驶、工业互联网等应用落地,集中式云计算在带宽负载、网络延时、数据管理成本等方面难以支撑,边缘计算价值得到凸显。openEuler 22.03 LTS Edge是欧拉系统面向边缘计算的版本,集成KubeEdge+边云协同框架,具备边云应用统一管理能力和发放等基础能力。其应用场景包括智能制造、城市交通、高速收费稽查医疗影像识别、智慧园区等广泛的边云协同场景。
3.1.美国制裁复盘:伟大的背后都是苦难
多重手段频施,美国制裁不断。为了限制别国发展,稳固自身霸主地位,美国采取众多制裁手段,涉及出口、财政、行政、外交、经贸等多个领域。其中,美国政府最常用的制裁手段便是出口管制,美国商务部工业和安全局(BIS)的“实体清单”与“未经核实清单”和“拒绝清单”一同构成美国出口管制的重要手段,主要实施对象为我国企业,以此限制获取来自美国的技术及产品。
a华为三十多年发展历程中,大的资产剥离案例屈指可数,在被美国制裁的这几年中,就陆续剥离了华为海洋、荣耀手机以及X86服务器业务。2019年,美国将华为列入“实体清单”,威胁将切断华为海洋与供应商的联系,因此华为作价10.04亿元将海缆通信业务出售给亨通光电。2021年,因美国制裁华为X86服务器芯片无法获取,加之国内服务器市场竞争激烈,华为将X86服务器业务出售给河南超聚变。与此同时,消费者业务受到巨大压力,为让荣耀渠道和供应商得以延续,保留部分智能手机的优质业务,同时带来现金流补充以抵御外部不确定性,华为将荣耀手机业务剥离,与X86服务器业务共计售得574.31亿元。
3.2.堆叠重构,开山为径
2022年3月,在世界移动通信大会以及华为2021年年度报告发布会上,华为轮值董事长郭平表示,华为正在努力实现三个“重构”,包括基础理论重构、架构重构、软件重构,这三个重构将支撑华为ICT行业长期可持续的发展;同时,华为努力跨越摩尔定律限制,用面积换性能、用堆叠换性能,使得非先进工艺也能够维持华为在未来产品里面的竞争力。
3.2.1. 三个“重构”保障竞争力:理论重构、架构重构、软件重构
先进工艺受限,重构基础理论、架构和软件,寻求系统突破。面对先进工艺和高算力芯片的供给端限制,华为需要从原先基于单点技术领先的路线上,拓宽技术路径,积极寻求系统层面的突破。华为正加大对根技术的战略投入,将科技发展作为重中之重,提出了基础理论、架构和软件三个“重构”设想。
理论重构,打开通信领域广阔空间。华为正尝试在规则上再进一层,比如在信道增容的问题上,试图突破香农定理的极限。香农信息熵论中,给出了信息熵的定义,即可以用之来推算传递经二进制编码后的原信息所需的信道带宽。熵,度量的是消息中所含的信息量,而语言结构的复杂程度和语言中字词的使用频率都会影响这一结果。当下,信道容量几近极限,华为对新一代 MIMO 和无线 AI 等理论与技术持续探索,以期能够进一步逼近香农极限;同时,加深对语义通信(Semantic Communication)等新基础理论的研究,尝试突破香农极限的可能性。语义通信是一种可将用户的需求和信息含义融入通信过程中的全新架构,该架构有望成为未来万物智联网络的新型基础范式,在通信速率已逼近香农极限的情况下,有望从根本上解决基于数据的传统通信协议中存在的跨系统、跨协议、跨网络、跨人机等的不兼容、难互通等问题,实现“万物透明智联”。华为对新基础理论的研究,有望为通信领域打开更广阔的空间。
通过对基础理论、架构和软件的三个“重构”,在硬件和软件端充分协同,有望尽可能减小先进工艺缺失导致的技术代差劣势,从更顶层和系统级思维出发,维持华为在系统级产品上的竞争力。
3.2.2.用面积和堆叠跨越摩尔定律限制
3.2.2.1. 先进制程受限,先进封装/Chiplet提升算力,必有取舍
何谓先进封装?
Wafer级的封装互连技术,将不同的SoC集成在TSV(硅通孔技术:Through silicon via)内插板(interposer)上。Interposer本身材料为硅,与SoC的衬底硅片相同,通过TSV技术以及再布线(RDL)技术,实现不同SoC之间的信息交换。换言之,SoC之间的信息传输是通过Interposer完成。Interposer再布线采用圆晶光刻工艺,比PCB和Substrate布线更密集,线路距离更短,信息交换更快,因此可以实现芯片组整体性能的提升。图XX示例为CoWoS封装(Chip on Wafer on Substrate),CPU/GPU die与Memory die通过interposer实现互连,信息直接通过interposer上的RDL布线传输,不经过Substrate或PCB,信息交换快,系统效率高。
何谓Chiplet?
先进制程和先进封装,对芯片性能、轻薄化的提升,孰更显著?
在芯片轻薄化方面,在不牺牲芯片整体性能的前提下,先进制程能够在算力和晶体管数目不变时,通过缩小单个晶体管特征尺寸,实现芯片面积(Die size)缩小;而先进封装,因为封装对晶体管尺寸无微缩的能力,只能通过更精细的材料、更致密的结构来实现轻薄化。比如,手机AP处理器的封装多采用FCCSP的封装形式,其结构包括一个CSP载板,而Fanout(TSMC与APPLE公司合作,APPLE公司的A系列芯片多采用InFO技术封装,即Fannout)封装,取消了CSP载板(CSP载板约0.3 mm厚度),封装后的芯片更轻薄,对整机(手机)结构空间余量有重要提升。
在高性能和轻薄化两个方向上,先进制程可以做到兼顾,而先进封装则有取舍。比如,APPLE的A系列芯片,从A10升级到A11时,由16 nm工艺提升至10 nm工艺,芯片面积从125 mm2减小至88 mm2,而晶体管集成数则由33亿颗增加至43亿颗;A系列芯片从A13升级到A14时,晶圆工艺从7nm升级到5nm,芯片面积从98 mm2减小至88 mm2,而晶体管集成数则由85亿颗增加至118亿颗,做到了性能提升和轻薄化的兼顾。而先进封装,要做到芯片性能提升,因为封装对晶体管尺寸微缩没有效果,提升性能一是增加芯片内部各元件的协作效率,二是往一个系统中堆叠更多的元件(本质上也是提升了系统内的晶体管数据),代价就是系统体积、面积更为庞大,即先进封装提升性能的代价是牺牲轻薄,实现轻薄的代价是牺牲性能的提升。
在技术可获得的前提下,提升芯片性能,先进制程升级是首选,先进封装则锦上添花。通常我们可以见到的是,高性能、大算力的芯片,会考虑上先进封装(2.5D、CoWoS等),但这些大算力芯片往往也同时采用的先进制程工艺,也就是说,先进封装/Chiplet应用通常只出现在顶级的旗舰芯片的封装方案选择中,并不是一个普适性的大规模应用方案。比如寒武纪的7 nm AI训练芯片思元290,从芯片宣传图片可以看出,其可能采用“1+4”架构,即1颗CPU/GPU搭配4颗HBM存储的Chiplet封装形式,该芯片也是寒武纪的旗舰芯片产品之一;华为海思昇腾910芯片,采用7 nm的先进制程工艺,从宣传图可以看出,也是采用了多颗芯片堆叠的CoWoS结构,也系Chiplet的一种形式。这些芯片都是在拥有先进制程的基础上,为了进一步提升芯片性能,而采用了CoWoS这些2.5D先进封装技术,说明了先进制程在工艺路线的选择上是优于先进封装的,先进制程是升级芯片性能的首选,先进封装则是锦上添花。
3.2.2.2. 大功耗、高算力的场景,先进封装/Chiplet有应用价值
3.2.2.3. 我国先进制程产能储备极少,先进封装/Chiplet有助于弥补制程的稀缺性
尖端科技全球化已死,大陆先进制程的产能极为稀缺、紧缺。按不同晶圆尺寸统计,大陆6英寸晶圆产能已占全球近一半,而12英寸产能仅为全球约10%。按不同制程统计,大陆90 nm以上制程占全球约20%,20-90 nm制程占全球约10%,20 nm以下制程仅占全球约1%。大陆高端制程占比低,产业结构存在明显短板,未来扩产空间大。高端制程扩产投入大,3 nm制程芯片每万片产能的投资约100亿美元,远高于28 nm制程芯片每万片约7亿美元的投资。弥补大陆晶圆产业结构短板,需重点投资高端制程晶圆制造产能,既需要完成技术攻关,又需要大额投资支持,任重而道远。
先进封装/Chiplet可以释放一部分先进制程产能,使之用于更有急迫需求的场景。从上文分析可见,通过降制程和芯片堆叠,在一些没有功耗限制和体积空间限制、芯片成本不敏感的场景,能够减少对先进制程的依赖。可以将当下有限的先进制程产能,以更高的战略视角,统一做好规划,应用在更需要先进工艺的应用需求中。
3.3.消费者、运营商、企业,三大业务回顾展望
3.3.1. 总体业绩:拐点在即,未来可期
消费电子带动前期快速增长,受美国限制后开启业务新结构。受益于公司消费电子的快速增长,2021年前华为营收稳定增长,2010年和2020年公司营收分别为1825.48亿元和8913.68亿元,2010-2020年CAGR达到17.18%。2020年开始受美国制裁,业务萎缩严重,2021年总营收6368.07亿元,同比下降28.56%。从各业务板块来看,2010-2020年运营商业务营收CAGR为7.58%;企业业务营收CAGR为32.91%;消费者业务营收CAGR为31.64%。2021年运营商业务营收2814.69亿元,同比下降6.99%;企业业务营收1024.44亿元,同比增长2.1%;消费者业务营收2434.31亿元,YoY为-49.59%,下滑严重。
3.3.2. 运营商业务保持稳健,通信设备占比居全球前列
通信设备市场份额快速提升,处于全球绝对领先地位。受益于在通信设备市场的长期耕耘,华为从4G时代的追赶者成为5G时代的引领者,其市场地位不断提升。据Dell’Oro Group数据统计,2007-2020年华为通信设备销售额占全球比例从6.31%迅速增长至30.83%。2021年尽管海外市场禁止华为5G基站进入,其通信设备营收占全球的市场份额仍然有27.74%,远超第二名15.75%的市场占比。
通信设备营收占运营商业务营收过半,5G推动下占比持续提升。通过计算华为通信设备营收与其运营商业务营收的占比,可以发现在2020年之前均保持50%左右。从2020年开始大规模布局5G基站,通信设备价值量上升,2020年和2021年通信设备营收占运营商业务比例分别为61.26%和64.06%。展望未来,随着5G的全面商用以及6G时代的到来,叠加软件服务快速发展,公司通信设备营收占运营商业务营收比例有望维持稳定。
从需求端看,国内运营商市场空间相对稳定,5G商用稳步推进。受到西方国家对华为5G方案的限制,海外市场环境相对较差。考虑到华为基站端芯片供给逐步好转,通信设备营收规模保持稳定。假设华为通信设备营收占运营商业务营收规模的比例保持稳定,可推算出未来运营商业务规模可稳定在3000亿元。
3.3.3. 服务器+华为云+光伏共同发力,企业业务规模有望翻倍
X86服务器受限被剥离,自研鲲鹏奋力前行。2021年前,华为凭借X86和鲲鹏(ARM架构)两款服务器迅速抢占市场份额,出货量占全球市场份额从2012年不到1%增长至2020年的7%。由于美国把华为列入实体清单,限制对华为的芯片供给,无法向英特尔采购X86芯片,同时基于ARM架构的鲲鹏芯片也因先进制程制造端受到限制,无法生产(2021年鲲鹏销量来自库存)。基于X86架构的服务器难以生产。同时市场格局愈发复杂,业务竞争愈发激烈,同质化严重。华为于2021年出售X86服务器业务,由河南超聚变接手。未来华为将把鲲鹏作为主力服务器,通过不断迭代持续深耕,同时通过先进封装技术(3D堆叠、3D封装)在制程并非最领先的情况下做出最领先的芯片或者系统。
国内云计算市场发展迅速,华为云占国内市场比重稳步提升。据中国信通院和艾媒咨询数据,我国私有云和公有云市场规模增速显著,2016年私有云和公有云市场规模分别为344.8亿元和170.1亿元,2021年两者增长到1048亿元和2181亿元,CAGR分别为24.9%和66.57%。受益于公有云市场规模的快速增长,中国云市场规模维持高增速,2016-2021年CAGR达到44.37%。华为云营收规模呈现超过行业增速的高速增长,营收规模从2016年的8亿元增长至2021年的201亿元,CAGR达到90.56%。华为云在国内市场占比也稳步提升,2021年占国内市场规模的6.22%。作为公司重点发展的业务之一,未来成长空间巨大。
芯片为业绩之本,供给缓解推动服务器与华为云快速增长。对于服务器芯片和云计算芯片,先进封装技术可以在制程降低的情况下实现性能的维持,在先进制程不可获得的情况下,通过舍弃空间可以保证芯片的供应。由此来看,华为服务器和云计算芯片的供应将得以改善,相关业务的营收规模将进入快速放量阶段。我们预测到2025年,华为鲲鹏服务器出货量将达到80万台,贡献约400亿营收。随着华为云在国内市场占比提升以及国内云市场规模的快速增长,预计2025年华为云营收将达到千亿规模。
3.3.4. 消费者业务:手机有望迎来复苏,汽车或成重要增长极
手机业务因制裁营收下降,汽车业务有望成为重要增长极。2016-2020年,华为消费者业务营收由1798亿元增长至4829亿元,CAGR为28%,消费者业务营收实现高速增长,主要原因系智能手机营收增长强劲。2021年华为消费者业务实现营收2434亿元,同比下降50%,主要原因系旗下荣耀手机品牌整体出售,其营收不再计入华为报表,同时华为被美国持续打压,麒麟处理器流片受阻,智能手机出货量下滑较为严重。2022年,由于芯片受限,预计华为智能手机业务承压。此外,2022年华为联手赛力斯推出汽车品牌问界,有望成为消费者业务重要增长极。
2010-2020年多款机型获得成功,华为智能手机高速增长。2010-2020年,华为旗下Mate系列、P系列等多款机型获得广泛认可,同时麒麟处理器性能实现较强提升,其间手机出货量由0.03亿台增长至1.90亿台,CAGR高达51%。2020年11月,受制于美国制裁,为保证荣耀品牌得以延续,同时补充华为现金,华为整体出售荣耀资产。
2021年智能手机业务承压,2022Q3手机出货量同比及环比同时为正。2021年,受制于“缺芯”问题,华为智能手机全球出货约3500万台,较2020年下滑82%。2022年智能手机业务继续承压,Q1-Q3出货量分别为560、640、860万台,全球出货量占比分别为1.9%、2.05%、3.0%,其中,2022年Q3是2021年以来手机销量首次同比及环比增速同时为正。2022年,华为在芯片处于劣势的背景下砥砺前行,9月发布Mate 50系列,带来可变光圈、卫星通信等诸多创新点。新款手机多处创新的助力下,我们预计2022全年华为智能手机销量达到3000万台,较2021年下降趋势减缓。目前华为打通海外4G芯片采购通道,配套硬件完成切换,同时新品拥有HarmonyOS 3.0等创新功能的加持,我们认为智能手机业务有望迎来复苏。
因制裁平板出货量下滑,鸿蒙促进平板销量增长。2014-2020年,华为平板电脑销量由300万台增长至1450万台,CAGR为30%;全球平板出货量占比由1.3%提升至8.7%。2021年,由于采购海外芯片以及自身芯片流片受阻,2021年华为平板电脑全球出货970万部,同比下滑32%;全球出货量占比下滑至5.7%。2022年华为平板出货量下降趋势减缓,前三季度,华为平板电脑出货670万台,同比下降5.6%;全球出货量占比为5.7%。我们预计2022全年华为平板销量为920万部,下滑趋势较2021年有所减缓。随着鸿蒙生态的逐步完善,预计2023年华为平板销量有望迎来复苏。
运动健康功能推陈出新,可穿戴有望稳步增长。2017-2021年,华为可穿戴设备出货量由460万部增长至4270万部,CAGR为75%;全球可穿戴设备出货量占比由3.4%提升至7.3%。2022Q1华为可穿戴设备出货量为770万部,占全球可穿戴出货量比例为7.31%,我们预计2022全年华为可穿戴设备出货量为3500万部。目前华为可穿戴系列的运动健康检测功能不断推陈出新,随着华为智能手机出货量复苏,鸿蒙生态逐步健全,并且WATCH Buds等新品不断推出,我们认为,华为可穿戴设备出货量有望迎来稳定增长。
问界品牌前景可期,汽车业务有望再造华为消费业务。2022年2月,华为发布问界M5,2022年7月发布问界M7。2022年3-11月,问界系列交付量合计6.6万辆,预计全年销量有望达到7.6万辆。此外,华为供应零部件和Huawei Inside两种模式同样贡献利润。随着华为智选车模式的逐步展开,合作车企进一步拓展,我们认为,华为智能汽车业务有望成为消费者业务重要增长极。
3.4.哈勃出击,力图破局
持续研发投入,不断技术创新以求突破。华为自成立以来,一直保持高强度的研发投入,以保证在技术上的领先地位。近十年来,华为累计研发投入8450亿元,每年在基础研究上的投入超过200亿元,其研发投入占营收比重均在10%以上。在2020年被全面限制后,公司营收和利润受到影响,但是研发投入不减反增,2021研发投入1427亿元,占营收比重达到了22.41%。2022年前三季度,华为研发投入达到1105.81亿元,同比增长8.05%,占营收比重进一步增长至25.07%。正是十年如一日的积极研发,华为才能在基础理论和产业应用中实现众多突破,截至2021年末,华为在全球范围内的发明专利累计申请量已经超过20万件,累计授权量超过11万件。
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原文标题:华为的秘密
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