5G是高科技战略必争高地!我国必须掌握自主权

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?#21019;?#22312;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?#32422;?#29256;图并仿真?#38405;埽?#38656;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?#23637;海?#20294;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?#32422;?#22120;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?#29615;?#25165;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?#31995;?#25972;工艺,华为自行升?#23545;?#19981;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?#23637;海?#24635;部在英国。虽然在美国德州?#22270;?#24030;有研发中?#27169;?#20294;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?#26377;院?#21457;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?#20351;?#21496;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?#32602;?#31532;三方国?#19968;?#22320;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?#36824;?#30475;高清视频,但又希望携带?#22870;悖?#22240;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?#36824;?#20844;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,?#36824;?#30340;IOS系统只供?#36824;?#32456;端使用,每个APP开发者还需要向?#36824;?#32564;99美元会员年费后才能将APP上架销售,此后?#36824;?#36824;将在?#30475;?#38144;售中抽成30%,这被称为“?#36824;?#31246;”。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?#19994;?#40511;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?#25509;?#21326;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?#36824;?#32780;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?#32469;?#36935;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?#38498;螅?#36816;营商5G商用将聚焦城市和县?#19988;约?#21457;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?#24335;?Gpbs。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?#24066;?#21516;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,?#32469;?#26159;移动通信产品供应商,?#24471;?#24403;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?#21462;?#20840;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?#21462;?#22312;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?#21183;?#20110;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?#25509;?#22269;监督委员会指定的实验?#20063;?#35797;,结论是未发?#21482;?#20026;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?#26469;?#25216;术上不能达到华为,2019年5月,美等32国搞出“5G布拉格提案?#20445;?#35201;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?#21183;?#24403;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?#24052;?#22269;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?#32422;?#20840;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?#32602;?#21035;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?#20498;?#20307;系。2019年7月,美国商务部将那些“不会对美国国?#20197;?#25104;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?#26114;?#33945;”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?#24066;?#21326;为专家审稿。但是这种做法不会?#27809;?#20026;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?#32469;?#36824;面临重重挑战。特?#21183;站?#36873;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?#34987;?#20026;,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,?#20998;蕖?#36890;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?#29616;?#36829;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?#25351;?#38761;开放,打造安全可控的5G产业生态。

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