5G是一个生态系统的竞争芯片是5G产业链最重要的一环

在近日召开的“5G网络创新研讨会”上，中国工程院院士邬贺铨对5G产业链——芯片、终端、基站、网络、应用、芯片设计工具软件、芯片代工线、仪器仪表、操作系统等做了全面的梳理和解读。

他指出，5G是一个生态系统的竞争。在芯片产业和操作系统方面，我国整体比较弱势，但在终端、基站等方面，中国的产业链处在不错的位置。“中国需要补齐短板，比如芯片侧不能被卡脖子。美国对于华为的打压不占理，发现在技术上打不倒华为，就开始玩政治，最终目的就是制约中国高新技术发展。”

“5G是网络发展新技术的集中体现，既是十年一代的移动通信技术，也是当代高新技术的一个制高点。5G对中国科技与经济发展是难得的机遇，但围绕5G技术与产业的国际竞争对我们也是严峻的挑战，5G创新要永远在路上。”邬贺铨表示。

芯片是5G产业链最重要的一环

报告显示，2018年全球IC销售是4688亿美元，美国生产的IC约2300亿美元，占全球50%。中国进口占2/3，大约一半为国内自用，占全球市场的1/3，而中国的IC生产仅占全球的7.9%。

目前全球已经发布的5G终端基带调制解调芯片有：华为巴龙5G01、高通X55（单纯5G）、联发科（5G SOC）、三星 Exynos 5100、展锐春藤510、中兴等。5G终端应用处理器芯片，华为有鲲鹏920，高通有骁龙855，联发科有Helio M70等。5G终端射频芯片，sub 6GHz以下频段国内能够提供，但毫米波频段挑战严峻。基站芯片，华为有天罡芯片，此外中兴等国内企业也有能力开发5G基站芯片。

在芯片设计的EDA工具软件方面，邬贺铨指出，现代集成电路越来越复杂，芯片设计需要EDA软件工具，将功能转化为电路以及版图并仿真性能，需要对系统和代工线工艺有深入了解。

据介绍，全球主要的芯片EDA公司是Cadence、Synopsys、MentorGraphics,前两个是美国公司，Mentor被西门子收购，但总部还在美国。也就是说，整个产业被美国所垄断。

此外，电子电路模拟仿真是半导体工艺模拟以及器件模拟的软件工具，主要是美国的Solido Design EDA软件，用于存储器，模拟／射频和标准单元的变化感知设计，为加拿大公司。而华为和国内从事芯片设计的企业要向上述公司交费才能取得使用授权。

邬贺铨称，美国“断供”使得上述EDA公司不再对华为提供技术支持和升级授权，但现已授权的软件可继续使用，华为的经验可自行升级EDA软件，不过通常代工线会随EDA的升级而配合调整工艺，华为自行升级则不一定得到代工线的配合。

在芯片处理器设计的架构授权（ARM）方面，芯片处理器架构，有Intel的X86架构，基于ARM 的架构、MIPS、PowerPC、开源的RISC－V等，但主要是X86和ARM，前者在高密度运算时具备优势，适宜用在PC和服务器；后者体积小且省电，适于作为手机芯片处理器的架构。ARM的IP授权分使用级、分核级核架构／指令集级，即可用、可外加和可改三个层次。

据介绍，华为拥有ARM V8“架构／指令集层级”永久授权，包括指令集架构、微处理器、图形核心、互连架构等功能模块，可以对ARM架构进行大幅度改造，甚至可以对ARM指令集进行扩展和缩减，具有完全自主的设计处理器能力。

“然而，ARM公司为日本软银收购，总部在英国。虽然在美国德州和加州有研发中心，但仍受美国管制，即ARM不能对华为提供技术支持，但是好在华为已具有可对ARM的架构自我升级的能力。”

邬贺铨指出，ARM每演进一代全新的指令集，基本上台积电都会投入验证，EDA公司也会提供相应的开发套件，如果华为要自行升级，就必须要考量到EDA工具及台积电的制程能不能配合。

从集成电路代工线方面来看，5G终端芯片因电路复杂性和发热等要求，首批芯片采用7nm的工艺，明年即采用5nm。但是，中国的中芯国际公司目前14nm工艺基本可以量产但还需要成熟过程。进口更先进的代工线不仅资金高昂还会收到瓦森纳协议的禁运。

按照美国《出口管理条例》，第三方国家或地区卖给列入实体清单企业的商品中，原则上如果包含25%以上来自美国企业的零部件和软件，甚至只要有美国产品成分，那么都会成为被管制的对象。

邬贺铨称，大陆企业的智能手机芯片的流片基本到台湾的台积电公司，台积电公司经过美国顶级律师事务所的审查，认为不必计入生产线装备，仅评估生产用的IP、软件、设计工具与半导体材料的技术来源，确认来自美国的技术不到25%，因此华为流片不受管制。

“不过美国做事已经不按照游戏规则，会以什么借口从中作梗还不得而知。”邬贺铨坦言。

在5G终端方面，5G终端类型有手机、VR/AR头盔、眼镜、车载终端、传感器终端等。5G的大带宽适用于大屏幕观看高清视频，但又希望携带方便，因此，折叠屏应运而生。借助鸿蒙OS，手机屏幕可以投影到智能屏上。

在智能手机操作系统方面，目前，智能手机操作系统主要是苹果公司的IOS和谷歌的Android。微软的Windows 10 Mobile已经退出手机操作系统市场。

据介绍，苹果的IOS系统只供苹果终端使用，每个APP开发者还需要向苹果缴99美元会员年费后才能将APP上架销售，此后苹果还将在每次销售中抽成30%，这被称为“苹果税”。而目前，Android占市场82%，但Android开源仅是一些基本应用，增强的应用即Google移动服务均需授权。

按照美国政府的要求，Google停止对华为GMS授权，华为虽还可是使用AOSP，对国内用户无影响，只是失去技术支持，但是境外用户因无GMS服务会受到很大影响。

据悉，基于华为成功自研操作系统鸿蒙，Android上的APP可一键搬家到鸿蒙，第三方应用流畅度提升60%。

在智能终端生产线方面，华为产品生产的最大代工线是美资在珠海的伟创力公司，它负责采购期间并组装，以单板或整机方式与华为结算。每年来自华为订单高达25亿美元。但是，华为被列为实体名单后的第二天伟创力宣布停止为华为代工，还扣压了华为价值约7亿元的生产物料和设备长达一个月，现已被华为踢出供应链。

据介绍，华为另一个代工厂是富士康。实体名单事件后，富士康曾声明愿为苹果而撤离中国。同为代工厂的比亚迪也承接了不少国产手机代工的业务，并且在生产能力方面，比亚迪不输给富士康。华为原来也有自己的代工线—华为机器，承担10-15%的加工生产任务，现在到了关键时刻，如今的华为已经开始扩大规模产能。

在5G的基站芯片方面，我国企业也取得了长足的进步。华为5G基站基带处理器芯片天罡，工作频率在2.6GHz，带宽为200MHz，带单芯片64通道波束，与4G基站相比，运算能力提升2.5倍,基站尺寸下降50%；重量下降23%；功耗降低21%；安装时间降低50%。

据悉，未来5G基站数是4G的4－5倍，即1500-2000万个。中国移动计划在2019年在全国超过50个城市建设超过5万个5G基站，2020年覆盖全部地级市。而截止到2019年6月，华为已经与30个国家51个网络签署5G基站供货合同，发货超15万个基站。

中国崛起遇挑战

2019年6月6日工信部发放5G牌照。邬贺铨透露，到2019年底全国将有超过40个城市开通5G商用服务，三大运营商将建设8-10万个基站。2020年全国将有数百个城市商用5G，宏基站建设数量将达到60万－80万个。2021年以后，运营商5G商用将聚焦城市和县城以及发达乡镇，届时运营商将要建设数百万个宏基站和数千万个小基站。

2018年12月，工信部为三大运营商颁布全国范围5G中底频段试验频率，另外24.75-27.5GHz和37-42.5GHz频段可用于研发试验。在Sub6GHz频段中国移动有260MHz，但峰值速率仅5Gpbs。电信和联通仅获得100MHz，而其峰值速率更低。5G峰值20Gbps需要工作在毫米波频段。但问题是毫米波频段频率协同困难，器件也面临严峻挑战。

在专利方面，国际PCT专利最多的企业是ICT企业，尤其是移动通信产品供应商，说明当今移动通信是知识产权竞争最激烈的行业。截至2018年底，华为在全球累计获得授权专利87805件其中美国授权专利11152件。过去30年，华为累积支付了60亿美元的专利费，美国占80％，超过14亿美元。

根据德国专利公司发布的报告显示，截至2019年4月，写入5G标准中的必要专利数（SEP）中，中国拥有的5G核心专利全球领先。全球5G授权专利约6万件，写入标准的SEP10359件。华为以1554件专利居首，占SEP15%。中国企业华为、中兴、大唐等共占SEP 34%，全球领先。在3G时代时，中国占全球SEP仅7%，4G时代占20%。

邬贺铨称，5G是高科技战略必争之地。美国国会研究局2019年1月发布的《第五代电信技术：提交给国会的问题》报告显示，美国在4G的领先地位给经济带来了近1000亿美元的增长。特朗普于2018年9月称，5G能创造300万个新的工作岗位，刺激2750亿美元的民间投资，产生5000亿美元的经济收入增长。

正因为如此，美国才会接连对中国企业进行制裁。2019年4月，华为设备送到英国监督委员会指定的实验室测试，结论是未发现华为有意加入安全漏洞或者后门，仅发现软件工程流程方案的缺陷，华为随即进行改进。美国知道从技术上不能达到华为，2019年5月，美等32国搞出“5G布拉格提案”，要考虑供应商的属地带来的总体风险，特别是其所属国家的治理模式带来的风险。

特朗普当地时间5月15日签署项政令，宣布进入国家紧急状态，禁止向被“外国对手”拥有或者掌控的公司提供电信设备和服务，美商务部将华为以及全球美国外的68家公司纳入实体名单。按照美国《出口管理条例》，别的国家的商品中如果美国企业的某些零部件和软件占10%或25%以上，那么都会成为被管制的对象。2019年5月，美国国务卿称，5G必须符合西方价值观体系。2019年7月，美国商务部将那些“不会对美国国家造成威胁”的与华为的生意颁发许可，但华为仍然在实体名单中。

对此，华为用实力进行了抗压。2018年华为的供应商在美国有33家，中国有25家，日本有11家，中国台湾有10家，其他地区或国家有13家，共计92家，采购金额达到700亿美元，其中美国占16%。

对于芯片断供，华为有库存备货6-9个月；多种高端芯片已自研开发；低端的有其他供应商；芯片设计用的ARM和EDA软件已有授权，虽得不到升级支持，但华为也能胜任。对于操作系统停止服务，原已授权的基本安卓操作系统还可用，华为有方舟编译器，还可与第三方应用商店合作；同时，华为自研的“鸿蒙”操作系统能力也很强。

在国际标准化机构中，WiFi、SD、JEDEC、USB－IF、PCI—SIG等注册在美的标准化机构中止华为的参与。IEEE不允许华为专家审稿。但是这种做法不会让华为因此失去技术领先地位，国内其它单位也能影响国际标准。

邬贺铨坦言，中国想要崛起还面临重重挑战。特朗普竞选顾问班农解读十九大报告称，要遏制中国五个方面的发展，中国制造2025、一带一路、5G、数字金融、人民币国际化。最近班农称，干掉华为比达成中美协议重要十倍。

最近美国接连挑起贸易战、制裁中兴，以安全为名封杀华为，实质是要扼杀中国高技术产业发展，将中国摁在低质量发展的阶段。

与此同时，欧盟互联网发展滞后，欧盟策划对大型数字公司征税，给予用户所在地而不是总部位置，按用户数来计算营业额而不是收入，税率在1%－5%。这既限制美国也限制中国企业进入欧盟。

2018年5月，欧洲《通用数据保护法案》正式生效，涉及个人隐私数据的保护，此法也适用于欧盟之外的数据控制和处理者，一般违规行政罚款上限是1000万欧元，或该企业上一财年全球营业总额的2%，对严重违规者将加倍。

邬贺铨坦言，“实体名单”等事件背后凸显了产业生态对5G的重要性，因此，我们既要自主创新又要坚持改革开放，打造安全可控的5G产业生态。