5G是一個生態(tài)系統(tǒng)的競爭芯片是5G產(chǎn)業(yè)鏈最重要的一環(huán)

在近日召開的“5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會”上，中國工程院院士鄔賀銓對5G產(chǎn)業(yè)鏈——芯片、終端、基站、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、芯片設(shè)計工具軟件、芯片代工線、儀器儀表、操作系統(tǒng)等做了全面的梳理和解讀。

他指出，5G是一個生態(tài)系統(tǒng)的競爭。在芯片產(chǎn)業(yè)和操作系統(tǒng)方面，我國整體比較弱勢，但在終端、基站等方面，中國的產(chǎn)業(yè)鏈處在不錯的位置?！爸袊枰a齊短板，比如芯片側(cè)不能被卡脖子。美國對于華為的打壓不占理，發(fā)現(xiàn)在技術(shù)上打不倒華為，就開始玩政治，最終目的就是制約中國高新技術(shù)發(fā)展。”

“5G是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新技術(shù)的集中體現(xiàn)，既是十年一代的移動通信技術(shù)，也是當(dāng)代高新技術(shù)的一個制高點。5G對中國科技與經(jīng)濟發(fā)展是難得的機遇，但圍繞5G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的國際競爭對我們也是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，5G創(chuàng)新要永遠在路上。”鄔賀銓表示。

芯片是5G產(chǎn)業(yè)鏈最重要的一環(huán)

報告顯示，2018年全球IC銷售是4688億美元，美國生產(chǎn)的IC約2300億美元，占全球50%。中國進口占2/3，大約一半為國內(nèi)自用，占全球市場的1/3，而中國的IC生產(chǎn)僅占全球的7.9%。

目前全球已經(jīng)發(fā)布的5G終端基帶調(diào)制解調(diào)芯片有：華為巴龍5G01、高通X55（單純5G）、聯(lián)發(fā)科（5G SOC）、三星?Exynos 5100、展銳春藤510、中興等。5G終端應(yīng)用處理器芯片，華為有鯤鵬920，高通有驍龍855，聯(lián)發(fā)科有Helio M70等。5G終端射頻芯片，sub 6GHz以下頻段國內(nèi)能夠提供，但毫米波頻段挑戰(zhàn)嚴(yán)峻?；拘酒?，華為有天罡芯片，此外中興等國內(nèi)企業(yè)也有能力開發(fā)5G基站芯片。

在芯片設(shè)計的EDA工具軟件方面，鄔賀銓指出，現(xiàn)代集成電路越來越復(fù)雜，芯片設(shè)計需要EDA軟件工具，將功能轉(zhuǎn)化為電路以及版圖并仿真性能，需要對系統(tǒng)和代工線工藝有深入了解。

據(jù)介紹，全球主要的芯片EDA公司是Cadence、Synopsys、MentorGraphics,前兩個是美國公司，Mentor被西門子收購，但總部還在美國。也就是說，整個產(chǎn)業(yè)被美國所壟斷。

此外，電子電路模擬仿真是半導(dǎo)體工藝模擬以及器件模擬的軟件工具，主要是美國的Solido Design EDA軟件，用于存儲器，模擬／射頻和標(biāo)準(zhǔn)單元的變化感知設(shè)計，為加拿大公司。而華為和國內(nèi)從事芯片設(shè)計的企業(yè)要向上述公司交費才能取得使用授權(quán)。

鄔賀銓稱，美國“斷供”使得上述EDA公司不再對華為提供技術(shù)支持和升級授權(quán)，但現(xiàn)已授權(quán)的軟件可繼續(xù)使用，華為的經(jīng)驗可自行升級EDA軟件，不過通常代工線會隨EDA的升級而配合調(diào)整工藝，華為自行升級則不一定得到代工線的配合。

在芯片處理器設(shè)計的架構(gòu)授權(quán)（ARM）方面，芯片處理器架構(gòu)，有Intel的X86架構(gòu)，基于ARM 的架構(gòu)、MIPS、PowerPC、開源的RISC－V等，但主要是X86和ARM，前者在高密度運算時具備優(yōu)勢，適宜用在PC和服務(wù)器；后者體積小且省電，適于作為手機芯片處理器的架構(gòu)。ARM的IP授權(quán)分使用級、分核級核架構(gòu)／指令集級，即可用、可外加和可改三個層次。

據(jù)介紹，華為擁有ARM V8“架構(gòu)／指令集層級”永久授權(quán)，包括指令集架構(gòu)、微處理器、圖形核心、互連架構(gòu)等功能模塊，可以對ARM架構(gòu)進行大幅度改造，甚至可以對ARM指令集進行擴展和縮減，具有完全自主的設(shè)計處理器能力。

“然而，ARM公司為日本軟銀收購，總部在英國。雖然在美國德州和加州有研發(fā)中心，但仍受美國管制，即ARM不能對華為提供技術(shù)支持，但是好在華為已具有可對ARM的架構(gòu)自我升級的能力。”

鄔賀銓指出，ARM每演進一代全新的指令集，基本上臺積電都會投入驗證，EDA公司也會提供相應(yīng)的開發(fā)套件，如果華為要自行升級，就必須要考量到EDA工具及臺積電的制程能不能配合。

從集成電路代工線方面來看，5G終端芯片因電路復(fù)雜性和發(fā)熱等要求，首批芯片采用7nm的工藝，明年即采用5nm。但是，中國的中芯國際公司目前14nm工藝基本可以量產(chǎn)但還需要成熟過程。進口更先進的代工線不僅資金高昂還會收到瓦森納協(xié)議的禁運。

按照美國《出口管理條例》，第三方國家或地區(qū)賣給列入實體清單企業(yè)的商品中，原則上如果包含25%以上來自美國企業(yè)的零部件和軟件，甚至只要有美國產(chǎn)品成分，那么都會成為被管制的對象。

鄔賀銓稱，大陸企業(yè)的智能手機芯片的流片基本到臺灣的臺積電公司，臺積電公司經(jīng)過美國頂級律師事務(wù)所的審查，認(rèn)為不必計入生產(chǎn)線裝備，僅評估生產(chǎn)用的IP、軟件、設(shè)計工具與半導(dǎo)體材料的技術(shù)來源，確認(rèn)來自美國的技術(shù)不到25%，因此華為流片不受管制。

“不過美國做事已經(jīng)不按照游戲規(guī)則，會以什么借口從中作梗還不得而知?！编w賀銓坦言。

在5G終端方面，5G終端類型有手機、VR/AR頭盔、眼鏡、車載終端、傳感器終端等。5G的大帶寬適用于大屏幕觀看高清視頻，但又希望攜帶方便，因此，折疊屏應(yīng)運而生。借助鴻蒙OS，手機屏幕可以投影到智能屏上。

在智能手機操作系統(tǒng)方面，目前，智能手機操作系統(tǒng)主要是蘋果公司的IOS和谷歌的Android。微軟的Windows 10 Mobile已經(jīng)退出手機操作系統(tǒng)市場。

據(jù)介紹，蘋果的IOS系統(tǒng)只供蘋果終端使用，每個APP開發(fā)者還需要向蘋果繳99美元會員年費后才能將APP上架銷售，此后蘋果還將在每次銷售中抽成30%，這被稱為“蘋果稅”。而目前，Android占市場82%，但Android開源僅是一些基本應(yīng)用，增強的應(yīng)用即Google移動服務(wù)均需授權(quán)。

按照美國政府的要求，Google停止對華為GMS授權(quán)，華為雖還可是使用AOSP，對國內(nèi)用戶無影響，只是失去技術(shù)支持，但是境外用戶因無GMS服務(wù)會受到很大影響。

據(jù)悉，基于華為成功自研操作系統(tǒng)鴻蒙，Android上的APP可一鍵搬家到鴻蒙，第三方應(yīng)用流暢度提升60%。

在智能終端生產(chǎn)線方面，華為產(chǎn)品生產(chǎn)的最大代工線是美資在珠海的偉創(chuàng)力公司，它負(fù)責(zé)采購期間并組裝，以單板或整機方式與華為結(jié)算。每年來自華為訂單高達25億美元。但是，華為被列為實體名單后的第二天偉創(chuàng)力宣布停止為華為代工，還扣壓了華為價值約7億元的生產(chǎn)物料和設(shè)備長達一個月，現(xiàn)已被華為踢出供應(yīng)鏈。

據(jù)介紹，華為另一個代工廠是富士康。實體名單事件后，富士康曾聲明愿為蘋果而撤離中國。同為代工廠的比亞迪也承接了不少國產(chǎn)手機代工的業(yè)務(wù)，并且在生產(chǎn)能力方面，比亞迪不輸給富士康。華為原來也有自己的代工線—華為機器，承擔(dān)10-15%的加工生產(chǎn)任務(wù)，現(xiàn)在到了關(guān)鍵時刻，如今的華為已經(jīng)開始擴大規(guī)模產(chǎn)能。

在5G的基站芯片方面，我國企業(yè)也取得了長足的進步。華為5G基站基帶處理器芯片天罡，工作頻率在2.6GHz，帶寬為200MHz，帶單芯片64通道波束，與4G基站相比，運算能力提升2.5倍,基站尺寸下降50%；重量下降23%；功耗降低21%；安裝時間降低50%。

據(jù)悉，未來5G基站數(shù)是4G的4－5倍，即1500-2000萬個。中國移動計劃在2019年在全國超過50個城市建設(shè)超過5萬個5G基站，2020年覆蓋全部地級市。而截止到2019年6月，華為已經(jīng)與30個國家51個網(wǎng)絡(luò)簽署5G基站供貨合同，發(fā)貨超15萬個基站。

中國崛起遇挑戰(zhàn)

2019年6月6日工信部發(fā)放5G牌照。鄔賀銓透露，到2019年底全國將有超過40個城市開通5G商用服務(wù)，三大運營商將建設(shè)8-10萬個基站。2020年全國將有數(shù)百個城市商用5G，宏基站建設(shè)數(shù)量將達到60萬－80萬個。2021年以后，運營商5G商用將聚焦城市和縣城以及發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)，屆時運營商將要建設(shè)數(shù)百萬個宏基站和數(shù)千萬個小基站。

2018年12月，工信部為三大運營商頒布全國范圍5G中底頻段試驗頻率，另外24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段可用于研發(fā)試驗。在Sub6GHz頻段中國移動有260MHz，但峰值速率僅5Gpbs。電信和聯(lián)通僅獲得100MHz，而其峰值速率更低。5G峰值20Gbps需要工作在毫米波頻段。但問題是毫米波頻段頻率協(xié)同困難，器件也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

在專利方面，國際PCT專利最多的企業(yè)是ICT企業(yè)，尤其是移動通信產(chǎn)品供應(yīng)商，說明當(dāng)今移動通信是知識產(chǎn)權(quán)競爭最激烈的行業(yè)。截至2018年底，華為在全球累計獲得授權(quán)專利87805件其中美國授權(quán)專利11152件。過去30年，華為累積支付了60億美元的專利費，美國占80％，超過14億美元。

根據(jù)德國專利公司發(fā)布的報告顯示，截至2019年4月，寫入5G標(biāo)準(zhǔn)中的必要專利數(shù)（SEP）中，中國擁有的5G核心專利全球領(lǐng)先。全球5G授權(quán)專利約6萬件，寫入標(biāo)準(zhǔn)的SEP10359件。華為以1554件專利居首，占SEP15%。中國企業(yè)華為、中興、大唐等共占SEP 34%，全球領(lǐng)先。在3G時代時，中國占全球SEP僅7%，4G時代占20%。

鄔賀銓稱，5G是高科技戰(zhàn)略必爭之地。美國國會研究局2019年1月發(fā)布的《第五代電信技術(shù)：提交給國會的問題》報告顯示，美國在4G的領(lǐng)先地位給經(jīng)濟帶來了近1000億美元的增長。特朗普于2018年9月稱，5G能創(chuàng)造300萬個新的工作崗位，刺激2750億美元的民間投資，產(chǎn)生5000億美元的經(jīng)濟收入增長。

正因為如此，美國才會接連對中國企業(yè)進行制裁。2019年4月，華為設(shè)備送到英國監(jiān)督委員會指定的實驗室測試，結(jié)論是未發(fā)現(xiàn)華為有意加入安全漏洞或者后門，僅發(fā)現(xiàn)軟件工程流程方案的缺陷，華為隨即進行改進。美國知道從技術(shù)上不能達到華為，2019年5月，美等32國搞出“5G布拉格提案”，要考慮供應(yīng)商的屬地帶來的總體風(fēng)險，特別是其所屬國家的治理模式帶來的風(fēng)險。

特朗普當(dāng)?shù)貢r間5月15日簽署項政令，宣布進入國家緊急狀態(tài)，禁止向被“外國對手”擁有或者掌控的公司提供電信設(shè)備和服務(wù)，美商務(wù)部將華為以及全球美國外的68家公司納入實體名單。按照美國《出口管理條例》，別的國家的商品中如果美國企業(yè)的某些零部件和軟件占10%或25%以上，那么都會成為被管制的對象。2019年5月，美國國務(wù)卿稱，5G必須符合西方價值觀體系。2019年7月，美國商務(wù)部將那些“不會對美國國家造成威脅”的與華為的生意頒發(fā)許可，但華為仍然在實體名單中。

對此，華為用實力進行了抗壓。2018年華為的供應(yīng)商在美國有33家，中國有25家，日本有11家，中國臺灣有10家，其他地區(qū)或國家有13家，共計92家，采購金額達到700億美元，其中美國占16%。

對于芯片斷供，華為有庫存?zhèn)湄?-9個月；多種高端芯片已自研開發(fā)；低端的有其他供應(yīng)商；芯片設(shè)計用的ARM和EDA軟件已有授權(quán)，雖得不到升級支持，但華為也能勝任。對于操作系統(tǒng)停止服務(wù)，原已授權(quán)的基本安卓操作系統(tǒng)還可用，華為有方舟編譯器，還可與第三方應(yīng)用商店合作；同時，華為自研的“鴻蒙”操作系統(tǒng)能力也很強。

在國際標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)中，WiFi、SD、JEDEC、USB－IF、PCI—SIG等注冊在美的標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)中止華為的參與。IEEE不允許華為專家審稿。但是這種做法不會讓華為因此失去技術(shù)領(lǐng)先地位，國內(nèi)其它單位也能影響國際標(biāo)準(zhǔn)。

鄔賀銓坦言，中國想要崛起還面臨重重挑戰(zhàn)。特朗普競選顧問班農(nóng)解讀十九大報告稱，要遏制中國五個方面的發(fā)展，中國制造2025、一帶一路、5G、數(shù)字金融、人民幣國際化。最近班農(nóng)稱，干掉華為比達成中美協(xié)議重要十倍。

最近美國接連挑起貿(mào)易戰(zhàn)、制裁中興，以安全為名封殺華為，實質(zhì)是要扼殺中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將中國摁在低質(zhì)量發(fā)展的階段。

與此同時，歐盟互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展滯后，歐盟策劃對大型數(shù)字公司征稅，給予用戶所在地而不是總部位置，按用戶數(shù)來計算營業(yè)額而不是收入，稅率在1%－5%。這既限制美國也限制中國企業(yè)進入歐盟。

2018年5月，歐洲《通用數(shù)據(jù)保護法案》正式生效，涉及個人隱私數(shù)據(jù)的保護，此法也適用于歐盟之外的數(shù)據(jù)控制和處理者，一般違規(guī)行政罰款上限是1000萬歐元，或該企業(yè)上一財年全球營業(yè)總額的2%，對嚴(yán)重違規(guī)者將加倍。

鄔賀銓坦言，“實體名單”等事件背后凸顯了產(chǎn)業(yè)生態(tài)對5G的重要性，因此，我們既要自主創(chuàng)新又要堅持改革開放，打造安全可控的5G產(chǎn)業(yè)生態(tài)。