【芯观点】先进封装，华为“王者归来”的关键

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集微网消息，3月28日下午举办的华为2021年度报告发布会上，公司CFO孟晚舟归国后首次公开亮相，对外发布了华为去年主要财务数据，公司轮值董事长郭平随后致辞，简要介绍了当前公司业务战略。

高管致辞与问答环节中，芯片成为被多次提及的话题，反映出当前外界对此的关注和忧虑。

华为方面透露的信息，则显示出该公司业已走出“至暗时刻”，解决芯片供应问题，方向已明，曙光初现。

有质量地活下来

“华为的问题不是靠节衣缩食能解决的，华为要进行系统架构的优化，软件性能的提升和理论的探索，同时通过解决技术和工艺的难题，构建一个高度可信可靠的供应链。大家知道华为现在面临先进工艺不可获得的困难，我们要生存，我们就必须加大战略投入，在单点技术领先遇到困难的时候，要积极的寻求系统的突破”。

发布会上郭平的这段总结，已经清晰描绘出华为面对高端半导体元器件“卡脖子”难关，在研发上的破解思路。

简而言之，面对单点技术的迭代困难，华为基于系统工程的方法论，从架构、软件乃至基础理论三个维度进行创新，系统驱动部件设计，框架为系统而生，并按需解决技术和工艺方面问题，最终实现交付用户的产品体验继续保持世界级水准。

部分理论和架构的突破，已经开始“沿途下蛋”，产出有商业价值的成果。

例如华为诺亚方舟实验室此前曾开源的加法器卷积神经网络（AdderNet），根据郭平介绍，创新的基础算法使得在保持关键性能的前提下，处理器AI计算功耗可下降88%，对应的电路面积可以下降76%，在面临“工艺提升的瓶颈和先进工艺的压力”下，为低功耗高性能AI硬件带来新的设计空间。

（基于FPGA的加法神经网络硬件性能推算）

郭平还提到，由于一部分的材料工艺受到限制，华为基站设备为了实现性能与功耗的优化，就从整个系统能耗最大的部分，即射频单元的功放器件入手，引入氮化镓材料，使高频信号的放大效率远高于传统半导体材料，可降低20%的能耗。

值得一提的是，在去年流出的一份内部座谈纪要中，面对“韩国的半导体崛起之路对我们有什么启示”这一问题，华为创始人任正非也已经给出了类似的回答。

任正非谈到，“商业的本质是满足客户需求，为客户创造价值，任何不符合时代需求的过高精度，实质上也是内卷化。所以，我们要在系统工程上真正理解客户的需求。这两年我们受美国的制裁，不再追求用最好的零部件造最好的产品，在科学合理的系统流量平衡的方法下，用合理的部件也造出了高质量的产品，大大地改善了盈利能力。”

与华为围绕系统需要，从架构、软件、基础理论层面重构的思路相比，外界对华为“何时造芯”、“何时突破X nm先进制程”的讨论，格局和眼界已显得有些狭隘，对系统集成的重视，意味着在制造层面，先进封装，将是华为更为重视的投入方向。

事实上，现高通首席架构师Mustafa Badaroglu，曾在供职华为开展先进制程技术规划期间，详细阐释过对摩尔定律的展望，根据集微网获得的演示资料，Badaroglu明确认为，芯片3D化在数据中心应用的大尺寸芯片和射频-逻辑一体化产品上将有明确竞争优势。

在先进制程产能无法获取的情况下，先进封装，几乎是华为在高性能半导体器件上突围的一张“明牌”，而落地的产品，也很可能将首先聚焦于数据中心和通信基站市场。

关于这一点，发布会上已经有不少可被视为佐证的信息。

华为年报中提到，计算架构方面为解决当前“AI、大数据应用蓬勃发展，而传统计算架构仍以 CPU 为中心”这一矛盾，该公司正在设计“对等”架构，利用灵衢总线，让GPU、NPU以及全新硬件能够支撑 AI 业务的大发展，并预计这一设计将从单服务器扩展到数据中心第三代的集群计算，将能够提升5-10倍的性能。

郭平在其后的答记者问中还提到，在先进工艺不可获得的情况下，公司未来的芯片布局，主力通信产品采用多核结构支撑软件架构的重构和性能的倍增，“相当于给芯片注入了新的生命力”，“系统架构的重构，比如说用面积换性能，用堆叠换性能，使得不那么先进的工艺也能够持续，华为在未来的产品里面能够具有竞争力。”

可以说，此次发布会所透露的一系列信息，结合此前外媒对该公司与渠梁电子等国内先进封装企业合作的报道，华为在高端半导体元器件上的突围路径，已经渐趋清晰。

走出“至暗时刻”

2021年报，证明华为已挺过“至暗时刻”，以一国对一企业，必欲置之于死地的“极限施压”下，华为经营表现颇多惊喜。

首先是收入规模，尽管由于美国制裁，消费者业务营收出现预料之中的下滑，但在美国对其盟友无所不用其极的干预游说下，华为运营商业务却稳住了大盘，营收大体与2020年持平，企业业务则稳中有升。

其次是盈利能力，2021年华为净利润率达到该公司2006年公开财报以来的最高水平—17.9%，净利润规模接近2019、2018两年总和，据孟晚舟介绍，即便不考虑资产处置收益，华为净利润率仍比2020年有所提升，这一表现不能不令人感到震撼。净利润率提升的同时，"根据业务需要合理安排采购和资金"，也带动华为全年经营活动现金流达596.7亿元人民币，较2020年低点回升69.4%。

最后是资产质量，2021年末华为资产负债率为57.8%，相比上一年度下降了4.5个百分点，现金与短期投资余额则达到4163.3亿元人民币，同比上升 16.5%。

这样的财务表现，确保了华为在研发上的投入强度，2021年，华为研发投入1427亿元，占总营收比重已达到22.4%，均为历史高位。

在打碎对手“速胜”幻想的同时，进入战略相持阶段，华为面临的挑战依然艰巨。

尽管郭平表态称，华为运营商业务由于设备出货规模远小于智能手机终端，因此B端业务所需的5G基带芯片等高端半导体元器件，目前存货依然还能保障业务连续性，但无论从跟上行业趋势，还是确保中长期供货的角度出发，相关高端元器件的自主保障都颇具紧迫性。

此外，云计算、数据中心等具有高营收、高毛利潜力的业务，同样需要华为尽快拿出高性能芯片替代方案。

正如上文所述，先进封装有望成为华为突破芯片供应“卡脖子”困局的关键，用不同功能裸片的互连、堆叠，走出芯片性能在先进制程之外的突围路径。

此前，华为已经在昇腾、鲲鹏两大基础芯片上应用了台积电CoWoS等先进封装技术，如昇腾910逻辑、I/O与HBM die的互连，堪称同期业界标杆设计，尽管先进制程裸片已无获取渠道，但积累的封装内系统设计与工程经验，依然对华为新的探索弥足珍贵。

（昇腾910系统级封装示意图）

目前看，虽然英特尔Sapphire Rapids、AMD霄龙等高端服务器芯片也已运用3D V-Cache等先进封装技术，但这类产品动辄一片上万美元的价格，决定了其适用面依然狭窄，相关技术“下放”中端产品有待时日。

在这样的形势下，华为如能以成熟制程裸片的系统级封装，实现性能对标巨头中低端货架产品，则有望获得一个错位竞争的窗口，市场空间值得期待。

而前后段融合的先进封装工艺，又将为华为积累半导体制造领域的专有知识与人力储备，为未来可能的先进制程突破打下基础。

总体而言， 2021这一年，华为已经稳住了阵脚，有效承受住了“极限施压”的疯狂，用耀眼的财务数据，证明主营业务“种粮”的可持续性，有能力为研发上“登山”提供源源不断的补给，而只要这样的补给能够持续，并不断得到研发成果的反哺，华为最终王者归来，就将只是一个时间问题。（校对/乐川）