华为昇腾 AI 芯片六年造芯路:从达芬奇架构到断供突围
基于《昇腾崛起》一书,梳理华为从 2016 年战略觉醒到 2025 年全面开源的技术路径与断供攻坚,呈现国产 AI 算力…
华为昇腾 AI 芯片的诞生,既是一家中国科技企业在战略层面「提前下注」的产物,也是一场被外部封锁倒逼的自研长征。2026 年 5 月华为抛出方法论「韬定律」,7 月推出 Atlas 950 超节点;同年底,已量产的昇腾 950 与即将上市的麒麟 2026 也被纳入了这条技术主线。这些节点背后,是华为从 2016 年起在 AI 算力领域六年多的高强度投入,其完整路径收录于方兴东所著《昇腾崛起》一书。
战略觉醒:为 AI 单独造一颗芯片
华为进入 AI 芯片赛道的起点是认知层面的转变。2016 年 1 月在 CES 大会期间,何庭波曾向黄仁勋提出将英伟达手机相关技术授权给华为,被当场拒绝——黄仁勋表态「我只擅长做 GPU」。这次受挫让何庭波意识到,核心技术「求不来、要不到,更等不起」。
同年 8 月,时任轮值董事长徐直军在渥太华与深度学习先驱 Yoshua Bengio 交流后,深信深度学习将引发下一场工业革命,并在蒙特利尔设立研究所。10 月的温哥华 AI 战略研讨会形成两项关键共识:AI 是一种通用目的技术,将改变每个行业;AI 同时是一种思维模式,所有研发人员都必须学习。会后,华为 AI 研发从「集中式」转向「分散式」,由各部门全面展开。
2017 年 6 月,何庭波、廖恒与徐直军在上海研究所讨论「是否为 AI 专做一颗芯片」时,反对者认为应用需求不明,但廖恒坚持「将来各种计算机的应用都可以转化为基于神经网络来实现」,最终徐直军拍板支持。2018 年 10 月的全联接大会上,华为正式发布 AI 发展战略与全栈全场景解决方案,第一颗昇腾 310 芯片亮相,「昇腾」品牌由此确立。
达芬奇架构:另起炉灶的技术豪赌
昇腾的核心是达芬奇架构(D 项目),由徐直军亲自担任组长,组员均为各大业务体系总裁,规格之高在华为内部极为罕见。架构方案曾经历激烈竞争:麒麟总架构师主导的方案追求尽可能像英伟达;廖恒则提出截然不同的设计原则——不追求最小面积,也不追求功耗极致,而是聚焦「单位功耗下 AI 算力最大化」,最终何庭波选择了后者。
达芬奇架构的标志性创新是 3D Cube 结构。相较传统 2D 设计,3D Cube 只需 16×16×16 立体结构即可在一个 Cycle 内完成全部矩阵乘加运算。为避免后续被海外指令集「卡脖子」,华为选择自建指令集而非沿用 CUDA 或 ARM/RISC-V。廖恒提出的「广谱化」思路,使同一套架构覆盖从不到 5 美元到 5 亿美元的产品,跨度达 1000 万倍。
配套软件栈同样是生死之战:
- MindSpore 框架顶着「全球已有 PyTorch、TensorFlow,华为是否应聚焦硬件」的争议立项,徐直军的判断是「只要十年内启动都不算晚」。
- CANN 被何庭波视为「芯片真正的核心」,由已办退休的吴昱贤返岗牵头设计。
- Ascend C 算子编程语言放弃最初的 Python 路线,于 2022 年改为 C++ 类库,让普通开发者也能上手。
2019 年 8 月,徐直军发布昇腾 910。廖恒感慨深耕芯片行业多年,从未想过能在 11 个月内让一套全新架构落地——「这是一个破纪录的速度」。1000 张昇腾 910 组集群后,系统性能线性比达 90% 左右,高出市场同期产品近 15 个百分点。
在断供中「重新发明」一切
2019 年 5 月 16 日,美国将华为列入出口管制实体清单,采用台积电 7nm EUV 工艺的昇腾 910A 生产直接受阻;2020 年 8 月 17 日,禁令升级为外国直接产品规则(FDPR),对华为实施 100% 封锁。鲲鹏 920 与麒麟 9000 因此被「永远定格」,研发被迫暂停,产品停止发货。
封锁反而催生了多个「全球首个」:
- 灵衢协议(UnifiedBus):因 SIG、PCI 等国际标准组织关闭华为成员权限而全面自研,对标并试图超越英伟达 NVLink,廖恒称之为「秦始皇统一六国」。
- 新型 EDA 工具:外界质疑「没有 EDA 怎么活」,何庭波干脆回应「这不是一件难事」,华为不仅存活,还造出了美国没有的新型 EDA。
- 全下沉调度:Ascend C 可一次性向芯片加载 100 个计算任务逐个执行,调度方式与英伟达每任务服务器下发不同。
制裁也带来意外的反噬:禁令实施一年多华为并未被打垮,英伟达营收反而减少约 4 亿美元——其约 80% 出货量流向中美两国。
软硬协同:DeepSeek 时刻与全面开源
真正的转折发生在 2025 年春节。DeepSeek 的爆发让任正非「第一次真切感受到,中国企业有望真正实现软硬协同」:华为云贵安数据中心在除夕夜紧急开通 1024 张昇腾 910B,三天内完成 3000 多张芯片的部署。DeepSeek V4 技术报告封面上印着两行字——「英伟达 GPU,华为昇腾 NPU」。
更早的场景落地同样值得关注:
- 基站验收引入 AI 后,非洲地区单次上站检查成本从 1000 欧元大幅压缩;
- 华为每年约 500 万张发票审核在 OCR 与孟晚舟推动下实现自动化;
- 2018 年华为重金聘请印度籍 CTO 完成的 AI 产业报告(费用约 300 万美元),直接推动了 ModelArts 的诞生。
2025 年 8 月 5 日昇腾计算产业发展峰会上,徐直军宣布 CANN 全面开源开放,并在近一个多小时的脱稿演讲中向专家坦言:昇腾与 GPU 的优势都是「做出来的,不是生来就有的」。
从 2016 年的战略觉醒,到 2025 年 CANN 全面开源,华为用近十年时间证明:在 AI 算力这一最具战略意义的领域,自研从来不是选项,而是唯一的出路。
