自2020年芯片產(chǎn)業(yè)鏈開啟高科技戰(zhàn)爭(zhēng)以來，已有3年的時(shí)間。

在短短3年的時(shí)間內(nèi)，我們的芯片自給率有了大幅度提升。從此前的不足5%，到現(xiàn)在20%以上。為了避免受到制裁，中國(guó)的高科技產(chǎn)品都在紛紛剝離源自美國(guó)的技術(shù)。

國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商也掀起了一場(chǎng)自研芯片熱潮，并且已初步有所成績(jī)。


01
芯片解鎖萬億市值機(jī)會(huì)

全球范圍來看，大致可以把自研芯片公司分成兩大類，一類是英特爾、高通和聯(lián)發(fā)科等，專業(yè)研發(fā)芯片，售賣給各個(gè)使用者；另一類公司主業(yè)不是芯片業(yè)務(wù)，但這些公司在自身體系內(nèi)垂直研發(fā)芯片，置于自家單一的過億級(jí)銷量產(chǎn)品里，比如蘋果、三星，還有華為。

專業(yè)芯片公司歷史悠久，實(shí)力雄厚，一直引領(lǐng)著行業(yè)發(fā)展，是行業(yè)主流。這種局面直到2010年被打破。2007年，蘋果發(fā)布開創(chuàng)性iPhone手機(jī)后，獲得ARM構(gòu)架授權(quán)的同時(shí)，收購(gòu)了帕洛奧圖一家150人的微處理器設(shè)計(jì)公司P.A.Semi，開啟了自研芯片旅程。

經(jīng)過三年時(shí)間悄悄地研發(fā)與調(diào)試，蘋果設(shè)計(jì)出一款為自家手機(jī)定制的系統(tǒng)單芯片（SoC），由三星公司制造。芯片被命名為A4，成功地替換了之前英特爾的芯片。

這對(duì)傳統(tǒng)專業(yè)芯片公司是巨大的挑戰(zhàn)。經(jīng)過一番波折與再評(píng)估，大家明顯更看好大公司體系內(nèi)垂直研發(fā)芯片的模式。“以前我在芯片設(shè)計(jì)公司規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)芯片，最痛苦的事情就是，以拍照來說，芯片前面選用的攝像頭，我控制不住。因?yàn)槲乙鎸?duì)那么多客戶，每個(gè)客戶用的攝像頭都不一樣。”一位芯片設(shè)計(jì)公司前高管龔允向筆者表示。

同樣的情況也發(fā)生在顯示屏、存儲(chǔ)器等需要芯片控制的部件上面。作為傳統(tǒng)芯片公司，無法單一地為某一家手機(jī)廠商定制某一款芯片。另外，受限于相互信任，手機(jī)廠商也不可能提前把相關(guān)產(chǎn)品信息給到芯片設(shè)計(jì)廠商。“在一個(gè)公司內(nèi)部自研芯片，垂直整合最大的優(yōu)勢(shì)是避開了這些劣勢(shì)，攝像頭、顯示屏、存儲(chǔ)器等，都是自己定制的，整條鏈路是一起考慮。”龔允說。

這個(gè)道理不難理解。算上蘋果公司勢(shì)如破竹的趨勢(shì)，市場(chǎng)對(duì)兩大類公司給出不同的估值。對(duì)于擁有自研芯片的手機(jī)公司而言，可謂得遇芯片便化龍。

蘋果iPhone平衡過渡到A4芯片后，擺脫對(duì)供應(yīng)商依賴，增強(qiáng)了芯片自主自控能力，并據(jù)此搭建了封閉的iOS系統(tǒng)。其積累的芯片能力并不僅僅局限于手機(jī)芯片。2015年，蘋果為手表，專門研發(fā)了S系列芯片，2016年，又開發(fā)了W系列芯片，專供Apple藍(lán)牙耳機(jī)提升性能。

等到2020年，蘋果采取新的架構(gòu)，研發(fā)了M系列芯片，首款M1芯片，作為主處理器芯片，不僅可以用于手機(jī)，還可以用于PC、iPad，特別是2022年M1 ultra一舉從底層打通了兩個(gè)時(shí)代的計(jì)算平臺(tái)，一方面增加了很多平時(shí)不敢想的功能，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品差異化；另一方面更增加了對(duì)用戶的粘性。蘋果產(chǎn)品用戶像雪球一樣越滾越大。

華為從2012年開始自研處理器級(jí)別芯片，早期出發(fā)點(diǎn)是用于視頻采集，后來用于手機(jī)處理器。早期芯片有功耗問題，通過研發(fā)攻關(guān)，華為很快解決并且實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。最終在2014年用于高端手機(jī)Mate系列、P系列。

像蘋果一樣，華為同樣通過芯片產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了差異化。嘗到甜頭之后，華為通過海思芯片主體，不斷地探索、豐富芯片能力。

與蘋果不同之處在于，蘋果著力于為產(chǎn)品性能提升，在芯片層面尋求解決方案，華為則增加了通信維度，其研發(fā)的芯片比蘋果多了基站、服務(wù)器等應(yīng)用場(chǎng)景。這是華為的一個(gè)創(chuàng)新。換句話說，華為海思芯片研發(fā)設(shè)計(jì)，分別用在手機(jī)、PC、基站以及智能穿戴等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上（巴龍通信芯片）。

這類掌握了芯片能力垂直整合的公司，因?yàn)樯舷掠未蛲ǘ鴰淼南胂罂臻g，比傳統(tǒng)處于上游的芯片公司獲得更高一個(gè)量級(jí)估值。

2022年第一季度，高通市值在1萬億人民幣，蘋果最高達(dá)到3萬億美元市值。華為沒有受到打擊之時(shí)，年利潤(rùn)約在720億人民幣，以30倍PE算，可以穩(wěn)穩(wěn)地站上2萬億人民幣估值。如果沒有遭受打擊，華為的市值將隨著手機(jī)、PC、平板等業(yè)務(wù)不斷攀升。

分析至此，如果你是手機(jī)廠商決策者，會(huì)忍著不進(jìn)入芯片行業(yè)嗎？


02
國(guó)產(chǎn)手機(jī)自研芯片成績(jī)初現(xiàn)

近日，研究機(jī)構(gòu)Techanarei發(fā)布了對(duì)中國(guó)最新智能手機(jī)小米12T Pro和vivo X90 Pro/Pro+的拆解分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)中國(guó)自研芯片的比例正在逐年上升。


小米、vivo手機(jī)拆解

小米12T Pro

2022年10月，小米12T Pro發(fā)布。與 12S 系列一樣，搭載驍龍 8+ Gen 1 芯片組，采用臺(tái)積電4nm工藝。

如圖為小米12T Pro的主板。電路板按功能劃分，每個(gè)功能都有一個(gè)金屬屏蔽罩，屏蔽層用作電磁波和散熱的對(duì)策。當(dāng)屏蔽層被移除時(shí)，可以看到在一張基板的表背上裝滿了芯片。左側(cè)為處理器側(cè)，右側(cè)為從背面支持處理器的電源系統(tǒng)。主處理器以POP（包對(duì)包）的形式實(shí)現(xiàn)，上面是DRAM，下面是處理器。處理器便是高通驍龍 8+Gen 1。DRAM位于正上方，存儲(chǔ)器和通信用收發(fā)器位于其旁邊。

小米12T Pro最大的特點(diǎn)是采用了小米自主研發(fā)澎湃P1芯片。小米不僅研發(fā)并采用了電池充電IC，還有攝像頭AI處理器等，還繼續(xù)采用了自家芯片，大幅縮短了快充時(shí)間。


vivo X90 Pro/Pro+

該機(jī)構(gòu)還拆解了vivo 2022年12月發(fā)布的X90 Pro，意外發(fā)現(xiàn)該手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與小米12T Pro幾乎一模一樣。不同的是，vivo X90 Pro有兩節(jié)電池。觀察vivo X90 Pro的電路板，基板為隔著墊片的2層結(jié)構(gòu)，連接在基板的背面。除了通過劃分地板來分隔功能外，它還像小米機(jī)型一樣屏蔽了電磁波和熱量。

值得注意的是，X90 Pro在二層的副板也搭載了vivo自家的處理器“V2”。V2是vivo的第二代自研芯片。它是一款非常高性能的處理器，具有AI功能和相機(jī)ISP功能。vivo V2采用臺(tái)積電6nm工藝制造，擁有18TOPS的高運(yùn)算性能。對(duì)vivo V1和V2的芯片進(jìn)行開孔分析，報(bào)告認(rèn)為兩款芯片的研發(fā)和商業(yè)化都標(biāo)志著vivo開始發(fā)力半導(dǎo)體。


自研麒麟回歸

去年6月6日，華為發(fā)布新機(jī)暢享50，主打超大電池超長(zhǎng)續(xù)航，還透露了神秘的“八核芯片”。我國(guó)數(shù)碼博主“數(shù)碼郎中”在拆解了華為暢享50的過程中，發(fā)現(xiàn)其上搭載了一枚“神秘”的CPU芯片HI6260GFCV131H。

各種信息透露出，華為暢享50的處理器大概率是麒麟710A，采用中芯國(guó)際14nm工藝制造，在2020年初曾現(xiàn)身，而因?yàn)槿A為被制裁，這批大概是庫(kù)存。結(jié)合華為之前公布的芯片堆疊方案，基于14nm通過3D堆疊以及封裝技術(shù)，華為能夠制造出性能優(yōu)于14nm并接近于7nm制程的芯片。

值得注意的是，對(duì)于麒麟系列，華為一般會(huì)在芯片絲印的型號(hào)后面加一串字符，記錄芯片的生產(chǎn)日期和生產(chǎn)地點(diǎn)。而華為暢享50除了芯片型號(hào)之外，再?zèng)]有寫其他字符串，顯然華為不想讓外界知道這顆芯片的生產(chǎn)日期和地點(diǎn)。

從之前Techinsights對(duì)華為手機(jī)的多次拆解中可以發(fā)現(xiàn)，華為在核心SOC的麒麟芯片之外，各種細(xì)碎的芯片——RF射頻芯片、邏輯控制芯片、電源管理芯片、WiFi芯片都換成了海思自研芯片。

可以看到的是，國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商的自研芯片正在加速進(jìn)入到產(chǎn)品當(dāng)中。


03
自研芯片有所成績(jī)

2021年至今，國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商迎來一波自研芯片熱潮。

2021年9月，vivo推出了自研獨(dú)立ISP芯片V1，作為對(duì)通用處理器難以滿足用戶個(gè)性化或重度拍攝需求的補(bǔ)充。目前，vivo已經(jīng)發(fā)布了兩款自研芯片。

2021年3月，小米推出ISP澎湃C1，后續(xù)又推出了快充芯片澎湃P1和電池管理芯片澎湃G1，且P1和G1組成了小米澎湃電池管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自研芯片之間的聯(lián)動(dòng)。

OPPO的芯片自研，也是從影像專用芯片起步。2021年12月發(fā)布的首款自研芯片馬里亞納MariSilicon X是一款影像NPU，基于AI算法、AI降噪、實(shí)時(shí)RAW計(jì)算等能力，為OPPO追求“自然、舒適、符合記憶”的手機(jī)影像理念提供算力算法支持。2022年12月發(fā)布的馬里亞納MariSilicon Y則面向無損音質(zhì)這一新的消費(fèi)趨勢(shì)和用戶的個(gè)性化聆聽體驗(yàn)，是一款藍(lán)牙音頻SoC芯片，通過更高的傳輸速率和無損壓縮率更高的編解碼技術(shù)，更好地滿足高解析度流媒體的傳輸要求。

然而，在小米、OPPO、vivo三家之中只有澎湃S1屬于一款SoC芯片，但由于這款芯片缺陷多、表現(xiàn)一般，最后也沒有了下文。OPPO與vivo對(duì)芯片研發(fā)的路線比較接近，都是先從ISP芯片做起，然后再向SoC芯片過渡。


為什么是ISP芯片，而非SoC？

一方面，SoC稱為系統(tǒng)級(jí)芯片，一般由CPU、GPU、NPU和存儲(chǔ)等部分組成，集成了很多不同的功能：比如CPU負(fù)責(zé)處理計(jì)算任務(wù)；GPU是負(fù)責(zé)圖像渲染；基帶負(fù)責(zé)通信；ISP負(fù)責(zé)處理相機(jī)數(shù)據(jù)；DSP負(fù)責(zé)解碼；NPU是作用于人工智能運(yùn)算。因此，SoC芯片的規(guī)模一般遠(yuǎn)大于普通的ASIC，加之深亞微米工藝帶來的設(shè)計(jì)困難等，使得SoC設(shè)計(jì)的復(fù)雜度大大提高，無論是工藝還是流片成本都非常高。

在目前的手機(jī)廠商中，僅有蘋果、谷歌、華為、三星具備實(shí)力設(shè)計(jì)SoC芯片。在供應(yīng)鏈廠商層面，則有高通、聯(lián)發(fā)科與紫光展銳。

另一方面，ISP芯片的技術(shù)難度相對(duì)較低，投入資金也相對(duì)較少，試錯(cuò)空間比較大，且由于SoC芯片的升級(jí)規(guī)律限制，ISP模塊更新頻率并不會(huì)很高，無法掌握具體的升級(jí)規(guī)律等，手機(jī)廠商對(duì)ISP的可控度非常低。而手機(jī)廠商通過自研ISP芯片，就能夠有效解決上面提到的問題。自主設(shè)計(jì)ISP芯片，可根據(jù)手機(jī)產(chǎn)品具體需求實(shí)現(xiàn)更有針對(duì)性地定制，充分發(fā)揮手機(jī)影像系統(tǒng)實(shí)力，更容易實(shí)現(xiàn)影像系統(tǒng)突破。并且不用擔(dān)心不同SoC平臺(tái)之間ISP模塊差異，換個(gè)SoC平臺(tái)同樣很容易就能保證成像質(zhì)量，因此自研ISP芯片至關(guān)重要。

據(jù)悉，OPPO旗下的IC設(shè)計(jì)子公司上海哲庫(kù)已經(jīng)展開了應(yīng)用處理器（AP）及手機(jī)系統(tǒng)單芯片（SoC）的研發(fā)計(jì)劃，其中AP芯片預(yù)計(jì)將于2023年推出，并采用臺(tái)積電6nm工藝制程。2024年推出整合AP及基帶（Modem）的手機(jī)SoC，并進(jìn)一步采用臺(tái)積電4nm工藝制程投片。值得注意的是，近日根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)碼博主“手機(jī)晶片達(dá)人”爆料，曝OPPO自研的智能手機(jī)應(yīng)用處理器（AP）已正式流片，將采用臺(tái)積電4nm工藝制程，外掛聯(lián)發(fā)科5G基帶芯片，預(yù)計(jì)2023年年底量產(chǎn)，2024年上市。

小米集團(tuán)手機(jī)部ISP芯片架構(gòu)師左坤隆也表示，將以澎湃C1為起點(diǎn)，重新出發(fā)，回到手機(jī)SoC芯片的設(shè)計(jì)制造當(dāng)中去。


04
自研SoC難在哪兒？

眾所周知，國(guó)內(nèi)具有自研SoC芯片能力的只有華為海思，其他手機(jī)廠商選擇的是面向特定功能自研專用芯片，那么自研SoC到底有多難？

在研發(fā)難度上，SoC芯片的復(fù)雜程度非常高，需要同時(shí)解決基帶、ISP小芯片、AI等核心部件，在CPU，GPU等等處理器方面也得深耕布局。眾所周知，蘋果處理器依舊采用的是外掛基帶，高通作為蘋果5G基帶芯片的獨(dú)家供應(yīng)商，手握絕大多數(shù)的基帶專利，每年向蘋果收取高昂的授權(quán)費(fèi)用。國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商想要自研SoC芯片，基帶就是第一個(gè)大關(guān)。

在時(shí)間成本問題上，高通、聯(lián)發(fā)科、蘋果基本上是一年迭代一款芯片處理器，隨著芯片工藝的進(jìn)步而同步發(fā)展。若從無到有做SoC，還得跟上主流市場(chǎng)水準(zhǔn)，難度極大。可能現(xiàn)在投身做SoC，等取得成功并量產(chǎn)上市，就需要很多年。

在生態(tài)問題上，手機(jī)廠商要自研手機(jī)SoC，除了在芯片領(lǐng)域有足夠的技術(shù)實(shí)力之外，還要求自己產(chǎn)品的量足夠大，支撐起自研芯片的生態(tài)。目前，全球也只有像蘋果、三星、華為這樣的大廠商，有這樣的技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)品生態(tài)。

蘋果和華為之所以能成就高端，得益于自研SoC，實(shí)現(xiàn)深度的軟硬件融合，大大提升用戶體驗(yàn)。比如蘋果迭代多年后的A15芯片無論是性能還是功耗都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于驍龍8 Gen1，蘋果推出的M1系列芯片，也幫助打破了手機(jī)和PC間的生態(tài)隔閡，直到現(xiàn)在，在蘋果的業(yè)務(wù)線中，自研芯片依舊是戰(zhàn)略性位置。華為也是得益于其強(qiáng)大的麒麟芯片，在手機(jī)市場(chǎng)中獲得更大的增長(zhǎng)空間和更強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)。

無論是在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還是全球范圍內(nèi)的市場(chǎng)。過去10年，國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商都在持續(xù)走全球化路徑。而在當(dāng)下，高端化已經(jīng)成為必然之路。當(dāng)下手機(jī)廠商礙于自身的技術(shù)能力和投入，使得自研芯片只能從電源芯片、影像芯片入手，等到各方面成熟后，再研發(fā)主SoC芯片。未來一定可以看到更多自研甚至自造的國(guó)產(chǎn)芯片出現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)手機(jī)里。

除了手機(jī)企業(yè)自研芯片之外，產(chǎn)業(yè)鏈也在加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)并取得突破，國(guó)產(chǎn)CMOS芯片、存儲(chǔ)芯片、5G射頻芯片等都已先后量產(chǎn)成功，產(chǎn)業(yè)鏈與國(guó)產(chǎn)手機(jī)企業(yè)的共同努力正逐漸形成國(guó)產(chǎn)芯片一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。