5G與半導體工藝的賽跑：紫光展銳之“賭”

在2018年剛上任紫光展銳CEO不久，楚慶就押了兩次注。

其一，基帶芯片選擇大家都在探索嘗試的7納米，還是已經非常成熟的12納米？其二，是先走NSA（非獨立組網）這條路，然后過渡到SA（獨立組網），還是SA先行，同步支持NSA？

當時下的決定是，兩個技術都走后者那條路。這背后涉及復雜的技術和工藝迭代背景，雖然對產業已有研判，但也不排除有選錯的可能性。

“尤其是頭一套芯片的工藝節點選擇是非常困難、非常傷腦筋的事，要綜合的因素太多。即便你最后做了任何一個斷定，還是要冒巨大的風險，因為很多東西都是在預估。一直到現在我們可以講，覺得長出了一口氣，兩個點都打對了。”在近日接受21世紀經濟報道記者專訪時，楚慶回憶道。

進入5G時代，基帶芯片的玩家越來越少，連老牌半導體巨頭英特爾都出售了相關業務退出競爭。而即使是處在產業鏈偏下游的公司，也需要從過去可以不太懂上游變得要逐漸了解，才能實現產業間更好地協同配合。

這與推動了半導體產業幾十年發展的摩爾定律逐漸失效息息相關，同樣重要的是，能夠通過歷代所有通信制式測試的廠家也屈指可數——再難有新進入者誕生，也不會有下游產業鏈廠商能夠真正走到上游。

在這場“少數人”的競爭中，紫光展銳錨定技術路線、重新建立管理體系，并定位為數字世界的生態承載者，期望與產業間“盡快把爐子燒熱”。

紫光展銳CEO楚慶。資料圖

如何面對半導體工藝墻？

在摩爾定律當道的時節，如果半導體公司的工藝成功進入了下一個更先進的節點，就立即可以同時獲得三項加成——成本幾乎下降一半、性能幾乎提升一倍、功耗大概率降低近一半。在這條賽道上，誰先跑到下一個節點，誰就能夠是勝者。

但瓶頸出現了。2012年，楚慶經過分析得到過一個結論：7納米將成為一道工藝墻，是半導體成本曲線的關鍵工藝拐點。屆時，墻內與墻外的世界，將是兩種完全不同的競爭規律。

拐點最大的影響就在于，在對結果未知的前提下，流片的入門費用就已相當高昂。

楚慶舉了個直觀的例子：如果要進入7納米的墻內（7納米及以下制程），在還沒有流片前，就需要向第三方交納至少7000萬美元費用，即便成熟的芯片制造商能盡可能降低成本，流片費用也至少3000萬美元。

“芯片將來能不能賺錢還不知道，光入門費就高達一億美元，而當時（2018年）大部分7納米制造廠商的良率都還沒有達到理想狀態。”楚慶進一步解釋道，而半導體工藝的爬坡曲線在以往摩爾定律有效時，在1-2周內便可達到效果，但在7納米以后，周期將走到以月為單位——這意味著要承擔巨大的風險。

本質上當電路尺寸越來越小，在微觀電路上會形成一個勢壘，無法越過。“當尺寸越來越小的時候，會越來越接近量子規律，那么宏觀電路的規律在這個時候就更加不適用了。會產生一種現象，這個勢壘突然崩塌，用宏觀世界的電路模型判斷微觀電路越來越不準。”

進而對半導體產業分工帶來影響。早期的芯片設計和制造廠商，二者可以直接按照標準流程制造，但如今，芯片設計公司如果不深入掌握這些工藝，不知道如何跟制造線配套，模型的準確性嚴重受到置疑。

早在28納米工藝時已顯露出信號，制程困難直接體現在光刻機上，在28納米以前，還有很多家光刻機供應商；但28納米以后，主流變成了三家；到了20納米以內，基本只剩下ASML（阿斯麥爾）一家了。

“所以在2018年我決定先做12納米。因為當時這個工藝節點囤積的產能遠遠優于7納米，而且從性能表現、成本、功耗各方面的優化來說，7納米跟12納米‘頂棚’之間的距離沒那么大，更何況7納米到理論極限值還有一段距離。”楚慶分析道。這決定了展銳早期的5G兩個方案采用了12納米制程，至今驗證是“賭”對了。

在2019年7月，由AI Benchmark公布的主流AI芯片測試跑分榜單上，紫光展銳虎賁T710跑分達28097分，超過高通驍龍855 Plus的24553分和華為麒麟810的23944分，一度登頂榜單。而當時，后兩位選擇的都是第一代7納米制程方案。

“到今天，納米數的提升可能并不意味著技術的本質提升，而只是廠商選擇的一個產業策略。”楚慶如此總結，在最初選定技術路線時，7納米工藝并不成熟，加上成本和風險都很高，而臺積電當時將12納米工藝優化得很好，促成了這個結果。

不過展銳并非“死守”12納米工藝，楚慶告訴21世紀經濟報道記者，12納米對展銳會是一個重要節點，當然公司也有一支尖兵，正在墻里的世界攻城略地，2020年就將看到這支尖兵的成績。

“在節點選擇上，我綜合評估了各家廠商，覺得我們選得非常精準。但是我們也會綜合考慮接下來的良率和成本等表現，等到適合的時候，綜合市場需求和產品成熟度，展銳會持續探索更先進工藝的5G芯片。”

按照他的預測，3納米將是另一個工藝底部。“之后還沒有路標”。

NSA與SA的不惑

關于工藝選擇的迷惑和探索充斥了半導體產業的這兩年，但還不止于此。在5G時代，新的困惑又來了。

與以前幾代通信制式不同，5G商用初期出現了NSA和SA兩個概念。前者是將5G的控制信令錨定在4G的基站上，后者則是完整的5G基站接入5G核心網。

這是考慮到商用效率和成本、應用落地進程等因素，是韓國、美國等其他國家同樣存在的過程。落實到最快為消費者感受到的手機，NSA制式意味著在4G芯片基礎上外掛5G基帶，進而讓5G手機能夠較快進入市場。

不過展銳堅決走了SA路線。“我最早是做移動通信出身，也爬過塔、上去擰過螺絲。我斷定NSA是不太完善的5G技術。”楚慶如此說道。

從原理來說很好理解。5G的全名是“第五代蜂窩移動通信技術”，“蜂窩”顧名思義，將網絡切割成了很多小塊，當人從一個區塊轉移到另一個區塊，實際上是完全不同的通信系統設備在提供服務，中間需要切換，這是一個極其復雜的過程。

而在NSA方案下，則是用一種先進技術制式的基站，去匹配另一種舊制式的核心網，楚慶指出，這無法落地。其中的困難在于，在越區切換時，復雜的通信協議轉換會導致所有業務都中斷一段時間。在5G高速互聯的時代，這種百來毫秒的中斷對于業務主體會是致命的。

“我一早就是NSA的反對者，用于手機恰恰不可行。即便是用同一家的核心網接同一家的基站，如果是4G到5G之間切換，一個越區切換最短時間平均是230-240毫秒。”楚慶向21世紀經濟報道記者指出，而且隨著移動通信制式的升級，實際上對切換時間的要求越來越高。比如2G時代的GSM一般是200毫秒，4G時代的LTE已經是20毫秒，到了5G將是5毫秒以內的切換速度。而5G更廣泛和創新的應用如AR、VR、無人駕駛等必須是基于SA核心網才能夠實現。

因此展銳的核心團隊從2019年1月開始，就將全部研發集中到了SA制式上。

兩次主要技術路線的選擇，是楚慶上任后的新展銳在5G研發初期的一個縮影，得以為展銳在接下來的“五虎”（高通、華為海思、聯發科、展銳、三星）發展格局下進一步突破。

而在萬物互融的5G時代，手機之外的龐大應用市場也在暗自培育，延伸出更大的想象空間，那將是另一番天地。

構建生態驅動應用

一向被視為“封閉”的海思開始開放了。近日海思宣布，向物聯網行業推出首款4G通信芯片。這被視為是面向海量市場生態邁出的一步。

在5G時代，開放生態將是必不可少的一大話題。楚慶指出，展銳定位了三大主要市場：消費電子、工業電子、泛連接。展銳認為，尤其在中國市場，需要承擔起數字世界生態承載者的責任。

“水大魚大，事實上在生態建設過程中，只有一根柱子是不穩的，歡迎其他柱子一起來支撐，實際上大家的關系更像一種協作者。”他這樣告訴21世紀經濟報道記者。5G革命發生后，會造成歷史上一次最大的新需求，根本不是任何一家廠商能夠承載的。“我們非常歡迎所有廠商都加入，一起盡快把這個鍋給燒熱了。”

楚慶表示，如果聚焦核心芯片，消費電子領域，中國芯片已經有百分之十幾的占有額，但在工業電子領域可能只有1%，而且中國廠家還未能承擔主生態承載者的責任。

“我們必須吹響這個號角。”據他透露，工業電子事業部成立的第一年，銷售額破了一億美元。“工業電子在未來可見的時間范圍內，我們的增長率應該都將接近100%。”

要實現生態構建，還必須擁有技術積累。據楚慶介紹，由于展銳所有的產品中都有CPU，還涉及各方面的連接能力，目前展銳的CPU上承載的代碼幾乎是以億為單位。

而5G帶來的新增代碼量有數千萬行，其中有展銳自己寫的，也有來自開源第三方的，這些代碼都承載在展銳的芯片之上，構成承載者的根基。

“我們必須得把這個‘棚’頂起來，當然也很需要本土對知識產權的保護，目前這對于領頭羊公司是很吃虧的。”楚慶坦陳，發展仍存在一些隱形的挑戰。“希望我們對擁有知識產權的領頭羊企業要給予專門的保護，這也是體現了一個社會的戰略遠見。如果不保護的話，很可能會造成大殿被螻蟻搬空的情形。”

作為本土通信基帶芯片的頭部企業之一，楚慶指出，思考5G的時候，應該堅持一些亙古不變的條件：要滿足市場及客戶需求，要符合產業客觀發展的趨勢。這也是展銳制訂戰略的核心要點。

他強調，要提供符合市場及用戶要求的產品，比如用更成熟、更優化的方式切入到未來制式上。展銳在第一代5G芯片時選擇12納米SA的路線，就是在朝這個方向努力。這也是他作為半導體行業老兵對于產業發展的一些建議。