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

在短短3年的時間內(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，中國的高科技產(chǎn)品都在紛紛剝離源自美國的技術。

國產(chǎn)手機廠商也掀起了一場自研芯片熱潮，并且已初步有所成績。


01
芯片解鎖萬億市值機會

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，售賣給各個使用者；另一類公司主業(yè)不是芯片業(yè)務，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，實力雄厚，一直引領著行業(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手機后，獲得ARM構架授權的同時，收購了帕洛奧圖一家150人的微處理器設計公司P.A.Semi，開啟了自研芯片旅程。

經(jīng)過三年時間悄悄地研發(fā)與調(diào)試，蘋果設計出一款為自家手機定制的系統(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?！耙郧拔以谛酒O計公司規(guī)劃設計一個芯片，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。因為我要面對那么多客戶，每個客戶用的攝像頭都不一樣。”一位芯片設計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廠商定制某一款芯片。另外，受限于相互信任，手機廠商也不可能提前把相關產(chǎn)品信息給到芯片設計廠商?！霸谝粋€公司內(nèi)部自研芯片，垂直整合最大的優(yōu)勢是避開了這些劣勢，攝像頭、顯示屏、存儲器等，都是自己定制的，整條鏈路是一起考慮?！饼徳收f。

這個道理不難理解。算上蘋果公司勢如破竹的趨勢，市場對兩大類公司給出不同的估值。對于擁有自研芯片的手機公司而言，可謂得遇芯片便化龍。

蘋果iPhone平衡過渡到A4芯片后，擺脫對供應商依賴，增強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藍牙耳機提升性能。

等到2020年，蘋果采取新的架構，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，還可以用于PC、iPad，特別是2022年M1 ultra一舉從底層打通了兩個時代的計算平臺，一方面增加了很多平時不敢想的功能，實現(xiàn)了產(chǎn)品差異化；另一方面更增加了對用戶的粘性。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別芯片，早期出發(fā)點是用于視頻采集，后來用于手機處理器。早期芯片有功耗問題，通過研發(fā)攻關，華為很快解決并且實現(xiàn)了量產(chǎn)。最終在2014年用于高端手機Mate系列、P系列。

像蘋果一樣，華為同樣通過芯片產(chǎn)品實現(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、服務器等應用場景。這是華為的一個創(chuàng)新。換句話說，華為海思芯片研發(fā)設計，分別用在手機、PC、基站以及智能穿戴等物聯(lián)網(wǎng)設備上（巴龍通信芯片）。

這類掌握了芯片能力垂直整合的公司，因為上下游打通而帶來的想象空間，比傳統(tǒng)處于上游的芯片公司獲得更高一個量級估值。

2022年第一季度，高通市值在1萬億人民幣，蘋果最高達到3萬億美元市值。華為沒有受到打擊之時，年利潤約在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、PC、平板等業(yè)務不斷攀升。

分析至此，如果你是手機廠商決策者，會忍著不進入芯片行業(yè)嗎？


02
國產(chǎn)手機自研芯片成績初現(xiàn)

近日，研究機構Techanarei發(fā)布了對中國最新智能手機小米12T Pro和vivo X90 Pro/Pro+的拆解分析結果，發(fā)現(xiàn)中國自研芯片的比例正在逐年上升。


小米、vivo手機拆解

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，每個功能都有一個金屬屏蔽罩，屏蔽層用作電磁波和散熱的對策。當屏蔽層被移除時，可以看到在一張基板的表背上裝滿了芯片。左側為處理器側，右側為從背面支持處理器的電源系統(tǒng)。主處理器以POP（包對包）的形式實現(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，存儲器和通信用收發(fā)器位于其旁邊。

小米12T Pro最大的特點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，大幅縮短了快充時間。


vivo X90 Pro/Pro+

該機構還拆解了vivo 2022年12月發(fā)布的X90 Pro，意外發(fā)現(xiàn)該手機的內(nèi)部結構與小米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層結構，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ISP功能。vivo V2采用臺積電6nm工藝制造，擁有18TOPS的高運算性能。對vivo V1和V2的芯片進行開孔分析，報告認為兩款芯片的研發(fā)和商業(yè)化都標志著vivo開始發(fā)力半導體。


自研麒麟回歸

去年6月6日，華為發(fā)布新機暢享50，主打超大電池超長續(xù)航，還透露了神秘的“八核芯片”。我國數(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，采用中芯國際14nm工藝制造，在2020年初曾現(xiàn)身，而因為華為被制裁，這批大概是庫存。結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，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，對于麒麟系列，華為一般會在芯片絲印的型號后面加一串字符，記錄芯片的生產(chǎn)日期和生產(chǎn)地點。而華為暢享50除了芯片型號之外，再沒有寫其他字符串，顯然華為不想讓外界知道這顆芯片的生產(chǎn)日期和地點。

從之前Techinsights對華為手機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，國產(chǎn)手機廠商的自研芯片正在加速進入到產(chǎn)品當中。


03
自研芯片有所成績

2021年至今，國內(nèi)手機廠商迎來一波自研芯片熱潮。

2021年9月，vivo推出了自研獨立ISP芯片V1，作為對通用處理器難以滿足用戶個性化或重度拍攝需求的補充。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)，實現(xiàn)了自研芯片之間的聯(lián)動。

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、實時RAW計算等能力，為OPPO追求“自然、舒適、符合記憶”的手機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則面向無損音質這一新的消費趨勢和用戶的個性化聆聽體驗，是一款藍牙音頻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，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)級芯片，一般由CPU、GPU、NPU和存儲等部分組成，集成了很多不同的功能：比如CPU負責處理計算任務；GPU是負責圖像渲染；基帶負責通信；ISP負責處理相機數(shù)據(jù)；DSP負責解碼；NPU是作用于人工智能運算。因此，SoC芯片的規(guī)模一般遠大于普通的ASIC，加之深亞微米工藝帶來的設計困難等，使得SoC設計的復雜度大大提高，無論是工藝還是流片成本都非常高。

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

另一方面，ISP芯片的技術難度相對較低，投入資金也相對較少，試錯空間比較大，且由于SoC芯片的升級規(guī)律限制，ISP模塊更新頻率并不會很高，無法掌握具體的升級規(guī)律等，手機廠商對ISP的可控度非常低。而手機廠商通過自研ISP芯片，就能夠有效解決上面提到的問題。自主設計ISP芯片，可根據(jù)手機產(chǎn)品具體需求實現(xiàn)更有針對性地定制，充分發(fā)揮手機影像系統(tǒng)實力，更容易實現(xiàn)影像系統(tǒng)突破。并且不用擔心不同SoC平臺之間ISP模塊差異，換個SoC平臺同樣很容易就能保證成像質量，因此自研ISP芯片至關重要。

據(jù)悉，OPPO旗下的IC設計子公司上海哲庫已經(jīng)展開了應用處理器（AP）及手機系統(tǒng)單芯片（SoC）的研發(fā)計劃，其中AP芯片預計將于2023年推出，并采用臺積電6nm工藝制程。2024年推出整合AP及基帶（Modem）的手機SoC，并進一步采用臺積電4nm工藝制程投片。值得注意的是，近日根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)碼博主“手機晶片達人”爆料，曝OPPO自研的智能手機應用處理器（AP）已正式流片，將采用臺積電4nm工藝制程，外掛聯(lián)發(fā)科5G基帶芯片，預計2023年年底量產(chǎn)，2024年上市。

小米集團手機部ISP芯片架構師左坤隆也表示，將以澎湃C1為起點，重新出發(fā)，回到手機SoC芯片的設計制造當中去。


04
自研SoC難在哪兒？

眾所周知，國內(nèi)具有自研SoC芯片能力的只有華為海思，其他手機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芯片的復雜程度非常高，需要同時解決基帶、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基帶芯片的獨家供應商，手握絕大多數(shù)的基帶專利，每年向蘋果收取高昂的授權費用。國產(chǎn)手機廠商想要自研SoC芯片，基帶就是第一個大關。

在時間成本問題上，高通、聯(lián)發(fā)科、蘋果基本上是一年迭代一款芯片處理器，隨著芯片工藝的進步而同步發(fā)展。若從無到有做SoC，還得跟上主流市場水準，難度極大?？赡墁F(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，手機廠商要自研手機SoC，除了在芯片領域有足夠的技術實力之外，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，有這樣的技術實力和產(chǎn)品生態(tài)。

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

無論是在國內(nèi)市場還是全球范圍內(nèi)的市場。過去10年，國內(nèi)手機廠商都在持續(xù)走全球化路徑。而在當下，高端化已經(jīng)成為必然之路。當下手機廠商礙于自身的技術能力和投入，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產(chǎn)芯片出現(xiàn)在國產(chǎn)手機里。

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