《電子技術(shù)應(yīng)用》
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半導(dǎo)體老牌貴族做不好的移動處理器,為什么華為、高通可以無往不利

2019-06-12
關(guān)鍵詞: 華為 高通 計算機(jī) 海思

華為受到掣肘的時候,海思無疑是“關(guān)鍵人物”。但是在海思崛起前,曾經(jīng)的移動處理器市場腥風(fēng)血雨,諸多傳統(tǒng)半導(dǎo)體巨頭面對這塊大蛋糕,垂涎欲滴,卻落了一個因噎廢食的下場。

如果要給手機(jī)芯片的演變史下個注腳:后來者居上最合適不過。

往者不可諫

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在華為海思之前以及之后,鮮少看到國產(chǎn)手機(jī)芯片廠商的身影,紫光展銳算是正在成長的一支新力量,小米澎湃還處于“難產(chǎn)”中。除此之外,即便是放眼全球,能夠在手機(jī)處理器上分得半杯羹的半導(dǎo)體企業(yè)也鳳毛麟角。

海思“備胎”之路不易,而那些敗走移動芯片市場的傳統(tǒng)半導(dǎo)體巨頭也有諸多故事可以為后來人借鑒。

德州儀器(TI)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地位可以說是德高望重,TI發(fā)明了工業(yè)界第一個DSP芯片,人類歷史上第一塊集成電路也是由TI的基爾比研制,開辟晶圓代工先河的張忠謀是在TI受到的啟發(fā)。TI在早期基本攬下了電子產(chǎn)品的大半江山,計算機(jī)、手機(jī)、攝像機(jī)、投影機(jī)等產(chǎn)品都在它們的“勢力范圍”。

然而鮮為人道也的是,昔日的德州儀器在移動芯片領(lǐng)域也是風(fēng)光無倆。那時候手機(jī)市場還是摩托羅拉、諾基亞的天下。

在2003年的時候,TI就推出了第一代移動智能終端處理器OMAP 1,塞班時代的諾基亞手機(jī)以及一些Windows Mobile系統(tǒng)的部分手機(jī),都是用的德州儀器的OMAP系列芯片。

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圖 | 第一代OMAP1710處理器芯片核心架構(gòu)圖

德州儀器設(shè)計的處理器穩(wěn)定性強(qiáng)、兼容性好、發(fā)熱與體積控制也非常合理,在當(dāng)時可以說是秒殺一眾對手。

那時候華強(qiáng)北的山寨機(jī)才開始蠢蠢欲動,聯(lián)發(fā)科還沒做出Turnkey的方案,用德州儀器方案的諾基亞是絕對的高端機(jī)。

到了智能手機(jī)混沌初開時,移動處理器市場出現(xiàn)了百家爭鳴的盛況,TI、高通、英偉達(dá)、英特爾、海思、聯(lián)發(fā)科等等都快速市場。不過除了實力雄厚的TI,剩下的幾家都是新入門的菜鳥。

高通在2007年推出第一代Snapdragon產(chǎn)品時用的還是老舊ARM11架框,而德州儀器已經(jīng)用上ARM最新微架框Cortex A8,差距顯而易見。英偉達(dá)則是在2008年發(fā)布了基于ARM和Geforce的移動處理器Tegra,之后的海思在2009年發(fā)布了第一款芯片K3V1(之后并未進(jìn)行市場化商用)。

然而,當(dāng)?shù)轮輧x器的好友諾基亞日落西山之時,承載著塞班系統(tǒng)的OMAP芯片也面臨崩盤的風(fēng)險。雪上加霜的是,智能手機(jī)的發(fā)展伴隨著3G通信技術(shù)的全面普及也走向了一個新紀(jì)元,越來越多的視頻、圖像、語音功能被集成在小小的一塊屏幕中,移動處理器的集成度越來越高。

一場洗牌即將到來。

基帶之痛

基帶有多關(guān)鍵呢?從最近蘋果和高通的和解就能看出,即便是蘋果,在基帶面前,也不得不向高通低下頭,基帶對手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的影響可見一斑。

而基帶的問題也斷送了傳統(tǒng)半導(dǎo)體巨頭的移動之路。德州儀器長年深耕半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),未曾想過涉獵通信技術(shù),那時和他們合作的諾基亞以及摩托羅拉正好也都是通信巨頭,TI也沒必要做這方面的打算。

在手機(jī)處理器高度集成的時期,智能手機(jī)的芯片一般分為基帶芯片和應(yīng)用處理器(AP)兩大類,前者實現(xiàn)移動通話、數(shù)據(jù)功能;后者包括CPU和GPU,主要負(fù)責(zé)應(yīng)用軟件運行和多媒體、數(shù)據(jù)、文件處理等工作。此外,還有射頻等核心單,它們組合在一起構(gòu)成了SoC芯片。

所以單單只有AP的芯片廠后期的發(fā)展步履維艱。當(dāng)高通在2011把基帶集成到處理器中的時候,德州儀器的OMAP使用的還是外掛基帶。手機(jī)廠商要選擇TI的處理器,也就意味著還要另外購買基帶產(chǎn)品,既增加了生產(chǎn)成本,也提高了芯片設(shè)計的難度。但是高通的驍龍可以讓他們一勞永逸,更關(guān)鍵的是高通獨有的專利授權(quán)模式,以強(qiáng)買強(qiáng)賣的霸道之姿,虜獲了不少手機(jī)廠商。

為了彌補(bǔ)這塊短板,英偉達(dá)收購了Icera,博通收購了瑞薩通信芯片業(yè)務(wù),英特爾收購了英飛凌。然而收購也是杯水車薪,這些廠商的基帶芯片能力和高通相比遜色很多。

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以英偉達(dá)為例,雖然黃仁勛當(dāng)時考慮到基帶集成到芯片的問題,但是他們收購的那家擁有基帶專利的廠商在CDMA制式上毫無話語權(quán)(高通基本上壟斷了大部分CDMA專利),這就導(dǎo)致使用英偉達(dá)芯片的手機(jī)不能支持某些運營商的網(wǎng)絡(luò)。

不可否認(rèn)的是,大多數(shù)廠商的基帶跟高通比,要么差速度,要么差制式。蘋果在后期投奔英特爾的那兩年,被無數(shù)用戶吐槽過打電話信號差的問題。

在這一點上,華為就非常有話語權(quán)。海思成立之初并不是為了手機(jī)服務(wù),作為一家通信設(shè)備商,任正非當(dāng)初壓根是反對做手機(jī)的,海思成立不久后進(jìn)入的也是數(shù)字安防芯片,如今的安防巨頭??岛痛笕A都是海思芯片的老用戶。

華為老兵戴輝曾在回憶海思崛起的文章中提到華為手機(jī)和芯片成功的關(guān)鍵原因之一,就是因為其擁有強(qiáng)大的基帶能力。

2010年,海思在華為傳統(tǒng)的無線基站技術(shù)和專利積累上,自研了用于數(shù)據(jù)卡(無線廣域網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器)的“巴龍”芯片,主要的功能是基帶處理(BP),處理通信協(xié)議。后期如果沒有巴龍基帶芯片護(hù)航,麒麟系列芯片很難和高通驍龍高端處理器硬碰硬。

除此之外,華為在操作系統(tǒng)上也站對了隊,2009年第一款海思AP支持的是Window Phone系統(tǒng),三年后的K3V2選擇了安卓系統(tǒng),至此才有了華為之后的故事。

從3G過渡到4G,從WCDMA、HSPA再到LTE,從LTE Cat.3到LTE Cat.4、LTE Cat.6、LTE cat.7到LTE cat.9等,基帶技術(shù)幾乎年年都在進(jìn)化。

而基帶的研發(fā)需要強(qiáng)大的通信技術(shù)研發(fā)實力和每年數(shù)億美元的持續(xù)研發(fā)投資,高投入、高風(fēng)險特征,讓手機(jī)芯片巨頭們難以承受。同時,對于這些半導(dǎo)體老牌貴族來說,手機(jī)處理器不是它們最賺錢的業(yè)務(wù),算得上可有可無。最終,德州儀器在2012年正式退出移動芯片市場。

英特爾退出的時候也是抱著相同的想法,手機(jī)處理器研發(fā)周期長,投入高,但是利潤微薄,再加上苦于高通的基帶專利費用,不如將目光轉(zhuǎn)向更賺錢、更有競爭力的業(yè)務(wù)。比如模擬芯片之于IT,桌面處理器之英特爾,高性能GPU之于英偉達(dá)。

2014年英偉達(dá)撤離智能手機(jī)市場,英特爾則是整合了移動部門,在2016年取消兩款A(yù)tom系列處理器產(chǎn)品線的開發(fā)。除此之外,像博通、意法半導(dǎo)體這些曾在移動芯片市場有一席之地的半導(dǎo)體公司也接二連三地退出了。

傳統(tǒng)半導(dǎo)體巨頭紛紛在移動市場上折戟沉沙。

數(shù)風(fēng)流人物還看今朝

在老牌貴族止步移動處理器的時候,新貴們也快速上位。

就在德州儀器推出的第二年,清華紫光在2013年以17億美元的價格收購了國內(nèi)IC設(shè)計公司展訊,展訊的殺手锏是射頻和基帶芯片,這些都是紫光打造國產(chǎn)自研移動芯片的關(guān)鍵。拿下展訊后,紫光又收下了物聯(lián)網(wǎng)芯片商銳迪科,有了如今的紫光展銳。

敗走移動芯片業(yè)務(wù)的英特爾也在紫光展銳上投了90億元,準(zhǔn)備在移動處理器上再留一手,遺憾的是雙方于5G方面的合作在今年三月被終止。

紫光展銳起步晚,在高通、海思推出集成4G基帶的產(chǎn)品時,紫光展銳發(fā)布了WCDMA/TD-SCDMA的3G多模平臺。而常年堅持Cortex-A7架構(gòu)的紫光展銳也算是穩(wěn)扎穩(wěn)打,借著低廉的價格,紫光展銳拿下了不少第三世界國家的手機(jī)市場。有報道顯示,紫光展銳的手機(jī)芯片全球出貨量高達(dá)7億套,市占比27%。

值得一提的是,紫光展銳在2016年于南京江北新區(qū)成立了子公司,總投資19億元,主要承擔(dān)以5G、移動智能終端系統(tǒng)及軟件為核心內(nèi)容的研發(fā)工作。在南京江北新區(qū),同時還有諸多臺積電、ARM科技,新思科技等產(chǎn)業(yè)鏈上下游的半導(dǎo)體企業(yè)??梢钥吹降氖牵?隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,中國的移動芯片產(chǎn)業(yè)鏈集中度也越來越高。

在紫光展銳快速成長的這個時間周期內(nèi),另外一隅的華為毅然拋棄和運營商的定制化手機(jī),從2012年自建自己的手機(jī)品牌,順帶拉了一把當(dāng)時還無法和高通驍龍媲美的海思麒麟芯片,彼時海思已經(jīng)將首次集成巴龍基帶芯片的K3V3更名為麒麟910。

這個階段華為自有品牌手機(jī)一直帶著麒麟芯片往前走,再加上期間幾個關(guān)鍵競爭對手掉了鏈子,華為手機(jī)的量也跟了上來。

后期麒麟芯片也用上了臺積電最先進(jìn)的工藝制程,再往后便是我們熟知的首個集成NPU專用硬件處理單元的麒麟970,如今再從配置上看,最新的麒麟980已經(jīng)是芯片市場上的頂級作品,不論是CPU、GPU,還是基帶、AI、協(xié)處理核心等,完全能夠和高通驍龍高端系列在移動處理器市場分庭抗禮。

從喬布斯將智能手機(jī)帶入大眾視線到如今漸趨飽和的智能手機(jī)全球市場,十多年時間,移動處理器市場格局已定,如今再也看不到昔日霸主們的身影,高通、海思、三星、聯(lián)發(fā)科以及展銳,圈出了各自的一畝三分地,并且以5G為中心,展開新一輪的競爭。

就在5月29日,聯(lián)發(fā)科在臺北電腦展期間發(fā)布了全球首款集成了5G基帶芯片的7nm制程的SoC。三個月前,高通推出了第二代5G新空口(5G NR)調(diào)制解調(diào)器驍龍X55;年初華為也發(fā)布了5G基帶芯片Balong(巴龍)5000,再加上紫光展銳的首款5G基帶芯片春藤510,圍繞新一輪通信技術(shù)展開的芯片之戰(zhàn)已經(jīng)拉響了號角。

最后:

移動處理器的發(fā)展和手機(jī)的迭代是相互推進(jìn)的過程,從最早的功能機(jī)到當(dāng)前的智能機(jī),芯片從單一的CPU到集成AP和BP的Soc,而這些變化也和移動通信技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)。

從2G、3G到4G乃至正在建設(shè)的5G,每一代通信技術(shù)的變遷都意味著有人落后,有人青云直上。

除此之外,系統(tǒng)、生態(tài)、硬件、軟件,環(huán)環(huán)相扣,一招不慎,滿盤皆輸。如果華為當(dāng)年死磕WindowPhone系統(tǒng),哪有后來的麒麟芯片,而英特爾就是典型“一招不慎”的失敗案例。

在移動處理器市場,傳統(tǒng)的半導(dǎo)體老牌貴族退下了,剩下的都是后來者居上的游戲。


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