【芯观点】美国制裁之下的华为“绝技”——光通信产业链

隐德来希 08-29 07:08

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【芯观点】美国制裁之下的华为“绝技”——光通信产业链
作者: 隐德来希
责编: Aki

北京时间8月18日凌晨,美国商务部工业和安全局(BIS)发布了对华为的升级版禁令,这份禁令可以说是对去年和今年春夏之交的两份“梯队型”禁令打了一个重要的“补丁”——进一步限制华为使用美国技术和软件生产的产品,并在实体列表中增加38个华为子公司。

这份力图对华为手机芯片实施赶尽杀绝式的断供的补丁,立即在整个半导体芯片行业和科技类媒体中掀起了滔天巨浪,而且市场方面马上就有了反应:被广泛认为可以给华为代工手机芯片的联发科在8月18日的台股市场上一度跌10%。

美国半导体协会(SIA)也在第一时间当仁不让地在官方网站上给美国商务部科普什么叫自由市场和半导体产业链。如果说SIA对此事的点评多从行业“道义”出发,那么业内著名电子产业市场情报分析机构集邦咨询(TrendForce)8月21日的一篇报告,则是从具体现实出发,较为详细地评估了美国新一轮升级版华为禁令对整个半导体生存样态的未来发展趋势。

这份报告分半导体、存储芯片、手机、5G等五大板块。

非常值得注意的是,最后一段涉及5G芯片问题时,TrendForce认为华为的天罡芯片有可能会受到新一轮禁令的制裁(该芯片主要由台积电代工),但华为的光通信供应链(optical communications supply chain)乃是华为的一个“绝技”,基本不会受到美国制裁的影响。

TrendForce在报告中指出,华为的光通信供应链基本不会受到美国制裁的影响

光通信——华为的一项深层次布局

华为的光通信领域的研发在业界到底处于什么梯队,我们不妨先来看一下2019年2月份华为总裁任正非在接受英国广播公司(BBC)专访时的一段对话,这是BBC主持人问他的第22个问题,针对的是华为和英国的合作历史。

2019年2月,华为总裁任正非接受了BBC的专访(@华为官网)

任正非回答,华为在英国的光通信领域的布局非常广,而且有相当长远的打算,并且已经做出了不俗的业绩:“现在我们能做800G光芯片,全世界都做不到,美国还很遥远。”事实上,任正非在访谈中很少论及华为到底有哪些的领先技术,但光芯片(optical chip)是个例外,可见华为的光芯片世界领先地位是非常能让任正非引以为傲的。

任正非把华为光芯片的研发放在“华为与英国关系”这一板块中加以叙述,并非没有深层次的考虑,这一点也可以在他接受采访的一年之后,也就是2020年2月份华为在发布“业界首款800G可调超高速光模块”的新闻发布会中一窥究竟——发布会的地点恰好是英国的首都伦敦。

2013年开始,全球网络流量呈现高速增长态势,大约每三年增长一倍,华为的800G可调超高速光模块,主要目的之一就是为了帮助运营商从容应对未来5G网络的带宽挑战。集微网查询华为在发布会后发布的官方文件,得知其800G模块采用了华为自主研发的光数字信号处理(oDSP,Optical Digital Signal Processor)芯片。oDSP是整个传输系统中最为核心的部件,其芯片的能力将直接决定系统传输的能力。

作为光电信号转换功能的核心器件,光通信芯片通过封装组成光收发组件,其在中高端光模块成本中占比超过一半,而且随着光模块的传输速率上升,光芯片在光模块成本中的占比也会跟着上升。

光通信技术普遍面临的一大问题就是实验室测试和实际使用之间的巨大鸿沟。受限于现实网络中种类繁多的不完美因素,光通信技术会造成很多系统性差异,让人感觉“实验室之内-实验室之外”完全是两个世界一般,于是华为创造性地基于oDSP算法发明了两个核心专利:首先是CMS技术(Channel Matched Shaping,信道匹配整形),其目的是填补现实网络与实验室测试之间的鸿沟,基于真实传输链路情况,进行系统层次的传输性能优化;另一个是光层AI(Artificial Intelligence,人工智能)神经元:采取分布式架构,在全网范围对所有光层关键参数进行实时监测。

华为的光通信构架布局可以追溯到2012年伦敦奥运会前后一起在当时引发外界惊呼的收购——光电子研究实验室收购英国集成光电子器件公司,紧接着在一年之后,又收购了比利时著名的光模块研发公司Caliopa,在较短的时间内搭建起了一套成熟的光通信研发矩阵。而且就在英国政府宣布未来将本国的5G建设逐步和华为剥离之前,华为宣布在英国剑桥成立了自己的海外光电子业务总部。

华为在英国剑桥的光通信研发基地效果图(@华为官网)

虽然应该当地媒体的不少操觚染翰之辈把英国5G和爱立信的联手看作是华为在英伦三岛5G部署的重大挫折,但也不得不承认华为早在2018年就在高科技企业云集的英国剑桥“硅沼”腹地扎下了根,把一片原是文具企业——Spicers位于索斯顿以西的造纸厂和生产基地逐渐打造成了一片5万平方米的光电子研发与制造的膏腴之地。

基于此,华为在2019年前后在这个领域大约拉开了和竞争对手爱立信和诺基亚的技术代差,目前后两者仅能提供400G模组,600G模组尚在研发中。

华为光通讯供应链的逐步完善和夯实

集邦咨询(TrendForce)在提到美国禁令对华为光通讯产业的影响时,把关键词落在了“供应链”(supply chain)而非光通讯技术本身的研发上,这个判断是非常合理的。华为官方在盘点光网络历史的时候,重点列举了3点:

单波100G到单波600G超高速传输,仅仅用了差不多7年时间;

单波200G传输性能在 2年之内提升了大约50%;

单波100G传输的功耗在2年之间降低了至少50%。

尽管如此,华为承认上述成就依然远没有达到光纤的传输极限。而且由于数据中心的快速发展,光模块平均3-4年就完成一次产品迭代更新,对比2019年亚马逊、谷歌等进军400G数据传输中心(需要25G/100G光通讯芯片),我国的数据中心部署已经落后了一到两年。

但光通讯芯片技术的门槛比较高,而且客观上要求企业研发要在三到四年之内完成跟上市场竞争对手的技术迭代更新,投入产出风险很大,所以每一级的供应商也会对上下游产业链的稳固性提出更高要求。

CMS技术可以优化真实网络环境下的传输性能(@华为官网)

5G时代到来之后,光通信芯片的主赛道将发生转移,由10G系列芯片变换为25G系列芯片,目前25G以上的高速芯片,在国内仅有华为海思可以量产。华为海思的异军突起可以说给整个国际光通信芯片市场带来不小的冲击。

目前全球超过85%的高速芯片市场份额依然被国际大型光通信芯片企业所把持,而且近年来出现了各种规避反垄断法的大型并购案例,如2018年3月份Lumentum并购Oclaro,一年之后II-IV并购Finisar,让业内惊呼光通信芯片产业即将出现赢者通吃的内卷局面,国外大型光通讯企业通过整合产业链来完成技术和业务转型,其产生的规模优势势必会压榨中国本土同类企业的市场份额,而华为海思的崛起,作为一股内生性的“逆流”,为中国的光通信产业开辟了第二战场,可以说为自身上下游生态圈的打造画好了一个让人充满遐想的图纸。

华为海思虽然有量产25G光通讯芯片的实力,但不对外出售光通信芯片,而且在10G以下的低端光通信芯片市场上,华为已经可以通过挑选最好的客户资源,形成特色鲜明的下游光通信产业梯队。

现阶段,获得华为认证的光通信芯片企业主要由4家组成,分别为光迅、海信、陕西源杰和中科光芯。集微网查询光迅科技的年报,显示该企业已经实现10G全系列芯片商用,25G芯片仍在研发中,预计今明两年可以实现量产。不出意外的话,华为的中下游光通信芯片供应商会出现第一个25G系列光通信芯片出售的中国企业。

有这些光通讯产业链形成的国内研发矩阵作为底本,华为在这方面的技术水平正在与国际巨头Finisar逐渐接近,同时也可以形成抵御外来不确定因素的风险投资网状结构,在美国挥舞断供大棒的大背景下,依然可以在国内这片第二战场形成一块暴风漩涡中心的光通信“孵化飞地”。

中国光通信芯片行业市场规模未来预测(@leadleo研究院)

国内中国通信业知名观察家项立刚告诉集微网,中国光通信产业链进一步完善的主要驱动力还是5G时代的到来,因为5G使用的通用频率明显高于4G,这会导致其信号覆盖能力大大减弱,为了弥补这一点,通信设备商要建的5G基站的数量应该是4G的1.5到两倍左右。5G基站的刚需必然会拉动设备商对光通信芯片产业链的进一步丰满和优化,预计在未来5年为整个产业带来超过9500万块的光通信芯片的需求量。

结论

当地时间8月27日,美国商务部再次考虑对半导体制造设备及相关软件工具、激光器和传感器等实行新的限制。越来越严苛的技术出口提醒我们的半导体设备产业还比较薄弱,光通信产业目前只有10G以下的光通信芯片实现了进口替代,25G高速率光通信芯片还严重依赖进口,在美国的技术封禁之下,我国的光通信产业不可能完全“免疫”。

尽管如此,华为海思的25G高速率光通信芯片量产为下游的光模块企业的光通信芯片布局打开了一扇窗(如光迅收购法国Almae,华工创投成立武汉云岭光电等等),有了一套较为完备的供货系统和供应链生态,正所谓“存地失人,人地皆失;存人失地,人地皆存”,供应链代表了自身造法系统的生命力,谋求的是“人”的发展,而不限于一城一池的得失。在这个意义上,我们才能深刻理解,为何华为的光通信供应链,算的上一个“绝技”。

(校对/零叁)

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