從極光色到石墨烯 深度還原華為20年研發布局

智東西（公眾號：zhidxcom）

文 | 司北

百年徠卡在上個世紀創造了35mm相機的輝煌歷史，並間接創造了「決定性瞬間」的影像文化。就當大眾都開始接受膠片影像時代的過去時，百年徠卡積澱的正宗「德味」鏡頭技術在新世紀的第二個十年，正以手機攝影為載體，進入全球老百姓的手中，讓徠卡鏡頭技術成為德系鏡頭三強（徠卡、蔡司、施耐德）中生命力最旺盛的存在，創造這段佳話的正是徠卡同華為的合作，但這段故事的背後遠沒這麼簡單。

一位四年前實地參與華為/徠卡打造首批鏡頭模組的工程師告訴智東西，由於手機光學設計的天然限制，一開始試製的良品率低到令人崩潰——每做出100組鏡片，最後只能出品不超過10套符合要求的雙鏡頭模組。

另一位負責為視障人士打造華為EMUI「信息無障礙」項目的工程師則告訴我們，在攻關的那段日子裡，他和特性經理下班了還經常一起去盲人按摩店，近距離訪談視障用戶對安卓手機使用的困擾——比如手機語音輸入經常「他她它」不分。

這樣的故事還有很多很多……隨著全球智能手機市場趨近飽和、甚至逼近負增長，手機行業開始進入洗牌期，馬太效應日益增強，全行業競爭將進一步演化為少數巨頭間的爭霸賽，各家紛紛加碼前沿技術研究，打響手機行業的「技術軍備賽」。

而在這眾多廠商中，華為又是不得不提的一位重要玩家。在這場近年悄然升溫的軍備賽中，華為開始猛打「技術牌」，從一炮打響AI晶元熱潮的麒麟970晶元、到最近頗受關注的「很嚇人的技術」GPU Turbo不一而足。

這些百花齊放的新產品與新技術背後，是華為20年間對於研發創新的不斷投入。自從華為創始人任正非在1996年定下「每年銷售額10%作為研發費用，只許花完，不準結餘」的規矩後，「創新」已經逐漸融進了華為的DNA里。

這不僅要歸功於華為20年來對技術與創新的持續研發投入，更要歸功於貫穿華為上下那股「專啃硬骨頭」的工程師文化、以及多年來持續在關鍵技術上進行「飽和攻擊」的集中投入，承載在華為從上至下協調統一的研發體系與研發步調之上，在20年間逐漸築起華為技術長城。

近期，智東西深入走訪了華為上上下下，不僅與華為消費者業務軟體工程部總裁王成錄博士深入了解了華為集團內部的研發體系，還在眾多工程師處了解了不少技術研發背後的故事，首次深度還原華為背後的研發體系和開山築牆的戰術和打法。

一、兩大戰略「司令部」，十四個「烽火台」遍布全球

首先在研發架構方面，華為的集團層面有戰略規劃（Strategy Planning，SP）和業務計劃（Business Planning，BP）兩大團隊。如果把華為的研發體系比作技術長城，那麼這兩大團隊則相當於指揮整場大戰的「司令部」。

它們負責公司的整體的研發策略步伐，往下各個產品線、子產品線、產品族和職能部門也都有SP和BP，保證公司上下的方向一致、節奏一致。

而在具體領域選擇方面，目前由華為輪值CEO徐直軍領導的華為戰略與發展委員會（SDC）決定了華為集團層面的投資決策，決定華為是否要進軍某個領域、選擇某種商業模式等。

在技術領域，則由華為最高的技術管理團隊集成技術管理團隊（ITMT）決定要進軍哪些技術領域，投資哪些技術產品等。

而在除了深圳總部之外的研究所方面，目前華為在中國、法國、美國、日本、印度等地區設立了14個研發中心、36個聯合創新中心、以及45個培訓中心，每一個中心都根據當地科學家和人才最擅長的領域設立研究項目——比如歐洲是通訊技術發源地、美國是科技創新「idea」的集中生產地等。

這些研發中心將對接華為內部不同業務群組的不同需求，圍繞產品設計、軟體開發、前沿材料、攝像技術等各個領域開展研究。而且，這些研發中心也充當了「烽火台」的作用，既能招攬當地人才，又能實時與當地科研人員探討前沿技術研發情況。

而在這些研發中心中，有12個專註於智能手機產品研究的「烽火台」，分布如下（智東西整理製圖）：

此外，華為還有一個著名的實驗室——2012實驗室。2012實驗室旗下有近百個不同實驗室，比如諾亞方舟實驗室、香農實驗室等，分別專註於大數據、機器學習、人工智慧方面等前沿技術的探索，華為的不少「黑科技」都是來自於這個實驗室，比如最近廣受關注的GPU Turbo技術，就是2012實驗室持續5年的自主研發成果。

二、底層技術為地基，功能創新成磚石

在公司研發流程方面，華為產品開發流程分為6個階段：概念階段、計劃階段、開發階段、驗證階段、發布階段、生命周期管理階段。

所有產品的研發線路都可以分為兩條，第一條是底層技術的研發，這是所有創新的源泉，也是長城的「地基」；第二層是基於底層技術的功能創新，這直接關係到消費者的用戶體驗，相當於長城的「磚石」，二者缺一不可。

在底層技術方面，華為集中在「端-芯-雲」三個重點領域的創新與協同，既包括晶元、軟體、雲服務，還包括通訊、安全、人工智慧等底層技術等不斷創新。這些底層研發的創新為「長城」後續的功能搭建提供了地基。

華為消費者業務軟體工程部總裁王成錄博士

其中EMUI系統尤為值得一提。華為消費者業務軟體工程部總裁王成錄博士告訴智東西，在EMUI系統里，任何一個問題的解決，背後都會涉及到安卓的整個系統。比如GPU Turbo技術，它不僅僅涉及到簡單的圖片處理優化技術，還在系統底層對傳統的圖形處理框架進行了重構。

「每一次體驗提升，背後都是複雜的系統工程。」王博士這樣講道。

而在功能創新方面，則包括一系列用戶體驗的痛點問題，比如加強高鐵通話信號、在保證手機更薄的同時提供更強的續航能力、以及指關節手勢、為視障人士優化服務等。這些都是這座技術長城上的磚石瓦片，靠工程師們一磚一石逐漸壘砌起來。

三、集中炮火、飽和攻擊

有長城，自然就有戰役，尤其是對於某些重要技術的攻堅戰役。在和華為的眾多工程師交流的過程中，我們發現他們在每場戰役中都共享著以下幾大共通的戰略、戰術、行動打法等等：

1）戰略：集中火力、飽和攻擊

在近日接受新華社採訪時，華為創始人任正非曾經講過，華為堅定不移地在28年里對準一個城牆口衝鋒，堅持只做一件事，在一個方面做大。當華為只有幾十個人時，就已經秉持著這種「對準牆頭飽和攻擊」的戰略，後來幾百個人的時候、幾萬個人的時候、以至於現在十幾萬人的時候，依舊對著城牆口重逢，以密集炮火進行飽和攻擊。

這戰略的成果不僅在華為的老本行——通訊與大數據傳送——上得到了極好的體現，還體現在華為眾多核心技術的研發上，上文提到的那個良品率低到「令人崩潰」的鏡片模組正是如此。

隨著智能手機的日益普及，越來越多的用戶習慣於用手機記錄生活，攝影攝像功能也逐漸成為評價手機的重要標準。而在華為手機牽手擁有百年歷史的德國著名相機公司徠卡（Leica）的過程中，也有著這麼一段「集中攻堅」的飽和攻擊，最終取得技術突破的經歷。

正如上文提到的，在四年前華為與徠卡達成合作的前期，由於手機光學設計的天然限制（塑料鏡頭的光學素質不夠、鏡頭尺寸有限制、鏡頭模組加工難度大、量產及成本等等），再加之徠卡對於鏡頭鬼影、炫光等影響的極致追求，導致在打造首批鏡頭模組時，一開始試製的良品率低到「令人崩潰」，每做出100組鏡片，最後只能出品不超過10套符合要求的雙鏡頭模組。

不過，這個挑戰並沒有讓光學技術團隊退卻，在華為、徠卡、以及其他供應商的專家們持續的方案討論、經驗共享過程中，逐步調整鏡片形狀、間隔、以及考慮周邊系統對光學部分的影響等等，在日以繼夜的努力之下，終於在deadline之前達到了量產標準。

而在華為今年推出的旗艦機型P20 Pro上，更是採用了全球首款徠卡後置三鏡頭，分別為4000萬像素RGB三色鏡頭、一枚2000萬像素黑白鏡頭和一枚具備三倍光學變焦能力的800萬像素徠卡鏡頭，在人工智慧的加碼之下，打造「AI攝影大師。」

2）戰術：迎難而上，「專啃硬骨頭」

常坐高鐵的人一定會注意到，在高速運行中的高鐵上時常會出現通話信號差、連接不暢甚至掉線的情況。隨著我國高鐵線路的不斷完善發達，高鐵已經取代飛機，成為越來越多人出行的重要交通工具。但是剛才說的這種高鐵通話掉線一直是一個難以克服的難點，華為的工程師告訴我們，出現這個的主要原因有兩個：

第一個原因很好理解，是因為運營商網路覆蓋差，在偏遠地區信號覆蓋微弱。

第二個原因則比較負責，由於高鐵沿線有三家運營商的無線網路，每家網路又各自包含眾多信號「小區」，每個「小區」只能覆蓋一定範圍，「小區」之間交疊排布。

京滬高鐵全程大約有350個「小區」，復興號全程運行250分鐘，平均40秒就要變更一次駐留「小區」，隨著高鐵快速行駛，信號在不同區域間的交接非常容易出問題，80%以上的掉話發生在兩個「小區」的交接地帶。

但以上兩個原因說到底都並非手機廠商的「管轄範圍」，有些不是運營商能處理的問題，但是來自華為終端部門的工程師告訴智東西，在這個問題上華為已經陸續接到了不少用戶的強烈反饋，「我們在無線網路業務上有這麼深厚的積累，與運營商有那麼多年的合作。（這事）我們要管嗎？要管。」

這種「專啃硬骨頭」正是工程師們特有的屬性之一，不過，管起來可沒這麼簡單。

針對運營商網路覆蓋差這點，華為找出了移動、電信、聯通三類手機在京滬線的哪些地點最容易掉話，反饋給運營商更改參數或優化網路。

但高鐵在「小區」之間信號掉話的現象，卻是連運營商也解決不了的問題，是一塊實實在在的「硬骨頭」。

在深入分析場景並探討解決方案後，華為終端部門的工程師們決定將解決方案深入硬體最底層——晶元。由於華為自身有獨立的晶元設計公司海思，經常能夠跟華為手機部門緊密配合。

於是，在召集了海思晶元的相關工程師一起一輪輪「腦暴」、一輪輪研討溝通、一個個方案遴選PK後，最終選定了「提前識別切換區域」的方法，通過對沿線每個「小區」進行分析識別，提前預判出手機在哪個「小區」的信號最好，從而讓信號在飛馳的列車上仍可以順暢銜接。

在這個過程中，華為不僅動用了總計投資超過2億元終端通信儀錶測試中心來「再造」了一個「模擬高鐵」（通過數據和參數對高鐵行駛狀況進行模擬），還在終端和無線的聯合測試實驗室這個佔地幾千平米、擁有真實無線基站、上千個信號「小區」的實驗室中反覆試驗。

從2016年的集中研發，一直到2017年Mate 10系列手機的推出，第一次成功應用了高鐵不掉話的解決方案。筆者作為一個剛從上海坐高鐵回到北京（並且在路上接到好幾個主編催稿電話……）的人，確實能感覺到在坐高鐵時通話信號順暢了不少。

3）行動指南：體驗至上，細節為王

除了愛啃「硬骨頭」之外，工程師的另一個特性就是細緻、細心、細節為王。

底層技術需要持續不斷的創新研發，而功能創新則需要儘可能地貼近用戶、了解用戶需求、提升體驗、並且注重細節。

信息無障礙項目中的屏幕朗讀軟體Talkback，開啟後可以為視障人群朗讀道手指所觸摸到的內容

文章開頭的那位負責為視障人士打造EMUI「信息無障礙」項目的工程師就是個例子，除了下班後親探盲人按摩店，了解用戶需求外，他們還帶隊渠道「信息無障礙研究會」現場，在布滿盲道的辦公區里親身體驗了在黑暗中用靠著電腦的語音傳輸和自己的反應操作電腦的體驗。此外，華為還找到了幾十位真正的視障用戶加入版本Beta，零距離傾聽需求。

此外，在華為手機上還有一眾提升體驗的「小心思」，這其中既包括快速雙擊音量鍵熄屏拍照（適用於緊急抓拍）、用指關節叩擊屏幕或滑動框選用於截圖、以及用AI優化用電管理，加大手機續航時間等等。

4）高築牆，廣積糧：研發布局廣泛

從某種程度來說，華為也是一個「不務正業」的公司，研發涉獵的領域相當之廣。

前陣子發布的華為P20 Pro的幾款顏色當中，極光色幾乎是甫一上架就銷售一空，受到廣大「顏」控的熱烈歡迎。

極光色華為P20 Pro

跟傳統鍍膜工藝不一樣，華為極光色的P20採用了納米真空鍍膜技術，以結構色漸變工藝改變鍍膜的厚度和層數，才能有這種通透而均勻的色彩呈現——這背後，是華為對於先進材料科學這項「不務正業」學科的研究。

此外，華為還從2014年起就宣布對石墨烯技術進行投入研究，他們不僅與「石墨烯之父」諾貝爾獎得主康斯坦丁?諾沃肖洛夫極其所在的曼徹斯特大學合作，還通過石墨烯技術大幅增加了鋰電池的工作壽命與工作溫寬。

華為雖作為一間通信設備廠商，但其技術研發周期投入時間之長、布局線路之廣、涉及技術之底層，都是市場少有的。這種「高築牆，廣積糧」的打法，其實是為了保持研發創新的持續性，只有拉長戰線、提前布局相關技術，才能為持續不斷地推出新技術、新產品。

四、138億美元研發投入：糧草彈藥，一應俱全

早在1996年，任正非就為華為定下了紀律，每一年都要至少提取銷售額的10%作為研發費用，只許花完，不準結餘。這些真金白銀的研發投入，為華為的技術長城提供了豐富的糧草彈藥。

根據華為2017年財報的數據披露，在2017年，華為在研發方面的投入已經高達138億美元，占營收的14.9%，超過蘋果位居全球第六（前五名分別為大眾汽車、谷歌、微軟、三星、英特爾）。而過去十年時間，華為累計在研發上的投入已經接近4000億人民幣。

而根據世界知識產權組織(WIPO)發布公報顯示，華為2017年專利申請數量位居全球第一，這已經是華為繼2014、2015、2016年後已經連續四年位居全球專利榜第一位。

華為在5G標準、通訊專利等領域建立了成熟的知識產權戰略布局。比如在2016年的3GPP會議上，以華為為首的中國企業主推的極化碼（Polar Code）打敗美國與法國，成為5G eMBB場景在短碼上的控制信道編碼方案，堪稱中國企業在移動通信技術上最大的一次突破。這也意味著，在即將到來的5G時代，華為已經拿到了入場門票。

五、背靠技術長城，快速崛起

對於華為在技術研發與用戶體驗的持續投入，市場也給予熱情的反饋。

今年2月IDC發布的2016/2017年全球智能手機出貨量排名報告

在行業日益飽和、市場逼近負增長的洗牌期，三星、蘋果的市場份額都有一定程度下跌，但根據IDC數據顯示，華為的市場份額從2016年的9.5%上漲到2017年達到10.4%，手機總出貨量與總營收都有著明顯增長。

市場諮詢機構Sigmaintell對於2013-2017上半年中國市場手機銷售情況的研究數據

國內市場則更是如此，自從2013年以來，華為、小米、vivo、OPPO這四大國產品牌都在快速崛起，尤其是華為，自2014年開始幾乎是以直線抬升的漲勢在掠奪中國市場。

在智東西對於手機愛好者的隨機走訪中我們也發現，大部分用戶對於華為手機的快速成長都有著深刻的感嘆——尤其是資歷較深的發燒友們，見證了華為手機成為國產手機「從模仿到趕超、從跟隨到引領」的典型代表。而且，在互聯網手機這塊陣地上，華為用榮耀也走出了一條自己的路子。

有人認為經歷了多年發展過後，華為成功地成長為國內第一手機廠商，這與華為的研發投入密切相關——「每年大筆的研發費用砸下去，麒麟9X0對標高通驍龍8字頭好幾年了，AI刻進Soc里了，三攝也拿出來了。華為的P系列與M系列現在也能與三星S/Note系列爭奪安卓機皇的名號了。」

不過，也有略顯「毒舌」的玩機愛好者們提出，在系統級別的進一步流暢性優化、產品質量的極致把控等方面，華為還有要繼續努力的地方。

不過總的來說，華為的技術研發實力與持續的投入讓華為手機逐漸走到了今天的引領位置，「就像華為縱橫全球通信產業逼得老牌通信巨頭們紛紛合併一樣，華為在手機行業里也是讓各方都』壓力山大』。」

結論： 20年構築華為技術長城

冰凍三尺，非一日之寒。以上種種成果與收穫，皆非一朝一夕的「砸錢」可以得到的。二十多年來，華為創新研發的DNA已經貫穿公司上下，體現在工程師文化、飽和攻擊戰略、以及以客戶為中心的研發態度等等方面。

在20年的「馬拉松式」持續創新當中，正是這種硬骨頭的研發態度與，構築起了堅實的技術長城，不僅在全球智能手機市場陷入疲軟的當下不斷推陳出新，也為華為未來不斷拿出更多「很嚇人的技術」打下了堅實的地基。

深度梳理華為技術研發體系，以及其中的很多細節案例，你會發現，作為最具研發實力的中國公司代表，華為持續的研發投入在當前這個通信、消費電子行業中國玩家快速崛起的時間點集中釋放成果，在競爭中成為一道堅實的防線。背後體現出很多值得借鑒的特點，諸如大手筆長線投入、全球布局、多維度核心技術覆蓋、集中突破、以真正市場應用為導向落地等等。隨著中國製造的崛起，會有越來越多的中國公司構築自己的技術長城，在全球產業競爭中，建立固若金湯的防線。

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