今年5月,oppo旗下的芯片設(shè)計(jì)公司哲庫(kù)突然宣布關(guān)閉后,oppo前營(yíng)銷(xiāo)副總沈義人在隔天凌晨發(fā)了條微博:錢(qián)不能解決的問(wèn)題,往往才是真正的“難題”。
哲庫(kù)關(guān)閉的原因尚無(wú)定論,外界的猜測(cè)既有財(cái)務(wù)層面的計(jì)算,也有地緣層面的考量。比如美國(guó)很有可能如法炮制對(duì)海思的禁令,導(dǎo)致芯片無(wú)法生產(chǎn)。考慮到哲庫(kù)的自研NPU芯片采用了6nm制程,這種觀點(diǎn)并非沒(méi)有可能。
同時(shí),包括哲庫(kù)在內(nèi),大多數(shù)中國(guó)手機(jī)品牌在自研芯片上都選擇了一種漸進(jìn)策略——把手機(jī)SoC想象成多個(gè)芯片拼裝起來(lái)的大芯片,國(guó)內(nèi)品牌的策略則是從邊緣的芯片開(kāi)始,一點(diǎn)一點(diǎn)換成自研芯片,最終實(shí)現(xiàn)整塊SoC的自研。在關(guān)閉前,哲庫(kù)已經(jīng)發(fā)布了NPU芯片,據(jù)說(shuō)自研的AP芯片也即將量產(chǎn)。
不過(guò),無(wú)論這種策略進(jìn)展如何,最終都會(huì)觸及高通的核心地帶。
高通與手機(jī)品牌的關(guān)系比較復(fù)雜:高通的收入依賴手機(jī)品牌的出貨量,但由于高通在高端SoC上的巨大份額,導(dǎo)致手機(jī)品牌也依賴著高通,比如“首發(fā)驍龍芯片”會(huì)成為賣(mài)點(diǎn)。另外,高通的拳頭產(chǎn)品除了驍龍系列SoC,還有技術(shù)難度更大的基帶芯片——這是蘋(píng)果都沒(méi)跨過(guò)的高墻。
2019年初,蘋(píng)果公司的COO杰夫·威廉姆斯(Jeff Williams)向美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)(FTC)證實(shí),蘋(píng)果曾希望在最新款iPhone中使用高通的4G LTE處理器,但被高通拒絕。
此前,高通為蘋(píng)果提供用于支持手機(jī)通訊的基帶芯片,而蘋(píng)果控訴高通對(duì)收取過(guò)高專(zhuān)利授權(quán)費(fèi)用,高通則指責(zé)蘋(píng)果扣留約80億美元的應(yīng)付專(zhuān)利費(fèi)用。
基帶芯片是手機(jī)的核心零部件之一,在華為的芯片無(wú)法獲得代工后,能夠在主流市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟的幾乎只有高通和聯(lián)發(fā)科,在高端機(jī)型里,高通幾乎處于壟斷地位,這也為它帶來(lái)了巨大的商業(yè)話語(yǔ)權(quán)。
在與蘋(píng)果的合作中,高通只向蘋(píng)果提供通訊相關(guān)的服務(wù),卻按照整機(jī)售價(jià)5%的金額進(jìn)行收費(fèi)。也就是說(shuō),只要蘋(píng)果手機(jī)漲價(jià),高通都能等比例沾光。
2016年后,蘋(píng)果一邊和高通打官司,一邊引入二供:從iPhone 7開(kāi)始,到了iPhone XS和iPhone XR一代,全部使用了英特爾的基帶芯片。
也是從那時(shí)起,iPhone就不斷被曝出信號(hào)問(wèn)題,并且隨著5G開(kāi)始普及,除了華為,幾乎所有的5G機(jī)型的內(nèi)置基帶芯片都來(lái)自高通。此時(shí)蘋(píng)果蠢蠢欲動(dòng),但革命戰(zhàn)友英特爾卻不出意外的掉了鏈子:5G基帶芯片遲遲沒(méi)有進(jìn)展,最早也要2020年才能發(fā)布5G手機(jī)。
2018年第四季度,蘋(píng)果創(chuàng)下三年來(lái)最大銷(xiāo)量降幅。2019年第一季度,出貨量繼續(xù)暴跌30%[11]。
于是,蘋(píng)果做了一件不太符合其行事風(fēng)格的事:向高通低頭。
蘋(píng)果也啃不動(dòng)的硬骨頭
2019年4月16日,蘋(píng)果、高通發(fā)出一紙公告,宣布彼此握手言和,撤銷(xiāo)雙方在全球范圍內(nèi)的全部訴訟。當(dāng)日,高通股價(jià)應(yīng)聲上漲23%,創(chuàng)下1999年以來(lái)單日最高漲幅。
這場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)兩年的法律糾紛圍繞著手機(jī)上最關(guān)鍵的零件之一:基帶芯片。
基帶芯片之于手機(jī),相當(dāng)于大腦之于人體。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),它負(fù)責(zé)將外界語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信號(hào)編譯成用來(lái)發(fā)射的基帶碼,又將收到的基帶碼解碼成人類(lèi)可以理解的語(yǔ)音或其他數(shù)據(jù)信號(hào)。
從技術(shù)層面看,基帶/BP芯片的技術(shù)難度比手機(jī)的處理器/AP芯片還要高。2G/3G時(shí)代,飛思卡爾、德州儀器、英飛凌、意法半導(dǎo)體都曾稱霸一方。早期的iPhone基帶芯片就由英飛凌獨(dú)家供應(yīng),到了4G時(shí)代,市場(chǎng)迅速集中,主流基帶芯片的開(kāi)發(fā)商只剩下了高通、華為、聯(lián)發(fā)科幾家。
華為一度早于高通發(fā)布第一款5G基帶芯片,但由于制裁無(wú)法獲得代工。因此在高端手機(jī)市場(chǎng),高通幾乎是唯一的選擇。
2010年,蘋(píng)果在iPhone 4中引入高通,與主供應(yīng)商英飛凌同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng),結(jié)果裝配了高通芯片的iPhone性能完勝。隨后,高通趁熱打鐵和蘋(píng)果簽訂了獨(dú)占協(xié)議:高通每年支付蘋(píng)果10億美元,以此換取與蘋(píng)果的獨(dú)家合作;而蘋(píng)果則需要向高通支付專(zhuān)利費(fèi):每只蘋(píng)果手機(jī)售價(jià)的5%[5]。
伴隨iPhone的暢銷(xiāo),這筆協(xié)議蘋(píng)果越算越虧。在2016年協(xié)議到期前,蘋(píng)果開(kāi)始謀劃引入基帶芯片的二供,把目光投向了英特爾。
英特爾的基帶芯片業(yè)務(wù)來(lái)自英飛凌,后者在失去蘋(píng)果訂單后就把這塊業(yè)務(wù)賣(mài)給了英特爾。當(dāng)時(shí),高通正因?yàn)轱柺軤?zhēng)議的商業(yè)模式引發(fā)眾怒,在韓國(guó)、歐盟和中國(guó)都被反壟斷調(diào)查。
英特爾時(shí)任CEO歐德寧在采訪時(shí)信心滿滿,順便借蘋(píng)果夸獎(jiǎng)自己的高瞻遠(yuǎn)矚:“喬布斯認(rèn)為這筆收購(gòu)是明智之舉。”
蘋(píng)果的策略是先用英特爾的基帶芯片將高通一軍,然后逐漸過(guò)渡到自研芯片,市場(chǎng)一度有消息稱蘋(píng)果會(huì)與聯(lián)發(fā)科合作研發(fā)。2016年,覺(jué)得時(shí)機(jī)已到的蘋(píng)果在iPhone 7中引入英特爾作為二供,同時(shí)對(duì)高通發(fā)起訴訟。
然而蘋(píng)果千算萬(wàn)算,沒(méi)算到英特爾掉鏈子:根據(jù)Cellular Insights的測(cè)試,高通基帶版的iPhone網(wǎng)絡(luò)性能,普遍比英特爾版高出了30%。而為了讓兩個(gè)版本的網(wǎng)絡(luò)性能齊平,蘋(píng)果甚至故意降低高通版本的信號(hào)能力[2]。
到了2019年,高通已經(jīng)開(kāi)始向三星供應(yīng)5G基帶芯片,眼看著英特爾連4G還沒(méi)整明白,蘋(píng)果只好放下身段,與高通達(dá)成和解。
基帶芯片的研發(fā)難點(diǎn)主要在于兼容性。比如,5G基帶芯片需要同時(shí)兼容2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò),同時(shí)還要適應(yīng)各個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用的手機(jī)通信頻段,這也是為什么有基帶芯片設(shè)計(jì)能力的,往往都是歷史悠久的通信巨頭。
另外,后來(lái)者往往還需要繞開(kāi)先發(fā)公司的專(zhuān)利墻,這又增加了研發(fā)難度。英特爾的基帶芯片業(yè)務(wù)收購(gòu)自英飛凌,后者則又脫胎于西門(mén)子的半導(dǎo)體部門(mén)。2015年,英特爾還收購(gòu)了威睿電通,獲得CDMA相關(guān)技術(shù),但顯赫家世加上資本運(yùn)作,依然補(bǔ)不足技術(shù)的短板。
蘋(píng)果和高通和解后,打包收購(gòu)了英特爾的基帶芯片部門(mén)。按照規(guī)劃,蘋(píng)果打算到2024年,80%的iPhone使用自研芯片,20%向高通采購(gòu)。然而,根據(jù)果學(xué)第一人郭明錤的爆料,蘋(píng)果自研5G基帶芯片失敗,高通仍將是新機(jī)型5G基帶芯片的獨(dú)家供應(yīng)商[7]。
在英特爾的基帶部門(mén)被收購(gòu)后,原本在中國(guó)西安300人規(guī)模的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也就地解散[3]。有媒體報(bào)道稱,大部分員工被哲庫(kù)陸陸續(xù)續(xù)收入麾下。至于哲庫(kù)在內(nèi)部是否啟動(dòng)了基帶芯片的研發(fā),已經(jīng)不得而知。
而對(duì)高通來(lái)說(shuō),基帶芯片上的技術(shù)優(yōu)勢(shì),會(huì)變成公司經(jīng)營(yíng)決策力一個(gè)重要的杠桿,撬動(dòng)巨大的商業(yè)話語(yǔ)權(quán)。
買(mǎi)基帶送芯片
2015年2月,在經(jīng)歷14個(gè)月的調(diào)查后,高通在中國(guó)支付了9.75億美元的罰款,并被責(zé)令調(diào)整專(zhuān)利授權(quán)模式。同年12月,歐盟也指控高通濫用市場(chǎng)地位,打壓競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手;2016年12月,韓國(guó)反壟斷機(jī)構(gòu)對(duì)高通處以8.54億美元的罰款。
一系列訴訟本質(zhì)上抗議的是高通的商業(yè)模式:高通將芯片和專(zhuān)利許可進(jìn)行捆綁銷(xiāo)售,使得世界幾乎所有手機(jī)廠商都無(wú)法繞過(guò)高通。
高通的迅速發(fā)展開(kāi)始于90年代初期對(duì)CDMA路線的押注,并在這個(gè)過(guò)程中積累了大量的專(zhuān)利。2G時(shí)期,CDMA的優(yōu)勢(shì)并不明顯,但到了3G時(shí)代,高通專(zhuān)利積累的價(jià)值被迅速放大。這一技術(shù)的所有專(zhuān)利,基本都被高通包圓。后來(lái)者想要使用,要么向高通支付高額專(zhuān)利費(fèi)用,要么繞開(kāi)所有專(zhuān)利。
所以,蘋(píng)果自研基帶的難點(diǎn)并不全是技術(shù)問(wèn)題,而是如果依舊使用高通的專(zhuān)利,那么自研的意義就幾乎為零。
由于海思的基帶芯片只供應(yīng)華為手機(jī),在利潤(rùn)最豐厚的高端機(jī)市場(chǎng)里,基帶芯片幾乎被高通壟斷。比如三星有自己的基帶芯片,但高端機(jī)型依然采用高通的方案。這也讓高通創(chuàng)造了一種特殊的商業(yè)模式,業(yè)內(nèi)戲稱為“買(mǎi)基帶送芯片”。
一部手機(jī)里有上百個(gè)芯片,理論上來(lái)說(shuō),手機(jī)品牌可以自由選擇芯片廠商,但在高通的框架下,如果手機(jī)品牌選擇高通之外的芯片供應(yīng)商,就需要支付更高的專(zhuān)利使用費(fèi)[6]。舉例來(lái)說(shuō),如果手機(jī)品牌同時(shí)采用聯(lián)發(fā)科的處理器和高通的基帶芯片,那么就要向高通多交錢(qián)。
捆綁銷(xiāo)售在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中并不鮮見(jiàn)。博通就曾將電視機(jī)頂盒芯片和寬帶調(diào)制解調(diào)器芯片等產(chǎn)品捆綁出售。這本質(zhì)上是科技公司基于優(yōu)勢(shì)業(yè)務(wù)上的領(lǐng)先地位,打壓競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,擴(kuò)大商業(yè)話語(yǔ)權(quán)的手段。但這也導(dǎo)致利潤(rùn)率本就不高的手機(jī)品牌對(duì)高通形成依賴,手機(jī)“含高量”爆表。
而為了保證專(zhuān)利的壟斷地位,高通往往還會(huì)要求手機(jī)品牌簽署“反授權(quán)協(xié)議”。舉例來(lái)說(shuō),比如A品牌和B品牌都采購(gòu)了高通的芯片,并且與高通簽署了反授權(quán)協(xié)議,那么A/B都會(huì)將自己的一部分專(zhuān)利反向授權(quán)給高通。如果A品牌的手機(jī)使用了B品牌的專(zhuān)利,也不會(huì)被認(rèn)定為侵權(quán)。
由于手機(jī)市場(chǎng)產(chǎn)品同質(zhì)化極強(qiáng),在專(zhuān)利上侵權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)比較高。反向授權(quán)的好處是加入了一個(gè)專(zhuān)利聯(lián)盟,但壞處是聯(lián)盟的掌舵者是高通。
中國(guó)手機(jī)品牌的芯片自研路線,通常從邊緣的ISP(圖像信號(hào)處理器)入門(mén),哲庫(kù)則從技術(shù)難度更大的NPU入手,最后攻克難度最大、成本最高的CPU、基帶芯片等環(huán)節(jié),最終實(shí)現(xiàn)一整塊SoC對(duì)高通的替代。但無(wú)論這個(gè)路徑多么完美,最后都會(huì)不可避免的和高通產(chǎn)生利益糾紛。
從高通多年的訴訟過(guò)程來(lái)看,這是一塊不折不扣的硬骨頭。盡管被各國(guó)政府罰了個(gè)遍,但目前高通正在準(zhǔn)備上訴,推翻歐盟的反壟斷制裁。
目前,除了中低端市場(chǎng)的展銳,中國(guó)大陸能在處理器和基帶芯片上打破高通壟斷的,只有海思一家。不過(guò)由于海思的芯片不外供,其他品牌長(zhǎng)時(shí)間里也只能依賴高通。
2014 年至 2021 年全球基帶處理器份額
另一方面,華為被制裁后,也帶來(lái)了嶄新的問(wèn)題:包括基帶芯片在內(nèi)的產(chǎn)品無(wú)法獲得代工,導(dǎo)致海思空有設(shè)計(jì)能力,卻無(wú)法生產(chǎn)。目前,華為的手機(jī)也只能使用高通的芯片組。
繞不開(kāi)的臺(tái)積電
2020年6月,美國(guó)針對(duì)華為的禁令再度升級(jí),海思推出了迄今最后一代手機(jī)SoC:5nm制程的麒麟9000。依靠這款芯片,華為在全球5G手機(jī)中一度占據(jù)54.8%的份額。
華為一直是臺(tái)積電第二大客戶,在制裁升級(jí)前的2019年,華為貢獻(xiàn)了361億元銷(xiāo)售額,占臺(tái)積電總營(yíng)收的14%。
從2009年的K3V1算起,海思花了近十年的時(shí)間,讓麒麟芯片在性能參數(shù)上超過(guò)了高通驍龍,這一方面是海思在漫長(zhǎng)時(shí)間里積累的的設(shè)計(jì)能力,但另一方面,臺(tái)積電是這個(gè)過(guò)程中很容易被低估的一個(gè)角色。
由于格羅方德、聯(lián)電等晶圓廠早早宣布不再探索10nm以下的先進(jìn)制程,目前高端制程的代工廠實(shí)質(zhì)上只有兩家:臺(tái)積電和三星。2019年,兩家公司都已經(jīng)量產(chǎn)5nm工藝。
需要特別指出的是,所謂5nm已經(jīng)脫離了物理學(xué)的含義,本質(zhì)上是一個(gè)代工廠技術(shù)迭代的宣傳概念,并非指實(shí)際工藝水平。
麒麟9000原本的對(duì)標(biāo)產(chǎn)品是高通的驍龍888,此前,高通的驍龍855和865兩代芯片都選擇臺(tái)積電7nm工藝。但驍龍888最終采用了三星的5nm工藝,同工藝的產(chǎn)品還有三星自家的Exynos 2100,而麒麟9000和同期的蘋(píng)果A14選擇了臺(tái)積電5nm。
事實(shí)證明,雖然工藝節(jié)點(diǎn)相同,但三星的5nm工藝卻在功耗控制上不敵臺(tái)積電,驍龍888因?yàn)楣倪^(guò)高,頻繁出現(xiàn)手機(jī)發(fā)燙和電池不耐用的問(wèn)題,一眾旗艦機(jī)型在發(fā)布前給驍龍888做足了宣傳,結(jié)果慘遭打臉。
搭載驍龍888的小米11在長(zhǎng)時(shí)間重度游戲負(fù)載的場(chǎng)景下,機(jī)身溫度一度逼近50℃。B站整活up主還做了用小米11煎雞蛋的視頻,雷總也因小米11的發(fā)熱問(wèn)題被罵上熱搜,替三星和高通背了黑鍋。
另一位三星的大客戶是英偉達(dá),其RTX30系GPU采用了三星8nm工藝,但到了RTX40系產(chǎn)品,英偉達(dá)也換成了臺(tái)積電N4(4nm)工藝。驍龍888的后續(xù)產(chǎn)品驍龍8 Gen1換成了三星4nm工藝,但依然存在“火龍”問(wèn)題。去年7月,分析師郭明錤透露,2023年至2025年的驍龍8芯片,將全部轉(zhuǎn)由臺(tái)積電代工[8]。
簡(jiǎn)而言之,海思從麒麟980開(kāi)始的領(lǐng)先地位,既有本身的芯片設(shè)計(jì)能力,很可能也有臺(tái)積電的技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的作用。
另一方面,考慮到針對(duì)華為的制裁,海思很有可能拿出了更多超前的技術(shù)儲(chǔ)備。
一般來(lái)說(shuō),芯片設(shè)計(jì)公司都有明確的研發(fā)路線圖,比如英特爾去年發(fā)布了13代酷睿處理器,但15代酷睿很可能已經(jīng)在流片試產(chǎn)了。而海思在遇到制裁的背景中,有可能將研發(fā)規(guī)劃中的未來(lái)產(chǎn)品提前上線,實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的參數(shù)性能。
當(dāng)然,這只是一種推測(cè)——突然的制裁,也有可能打亂原本的研發(fā)規(guī)劃。
要真正要全方位超過(guò)高通,恐怕比我們想象的更難。而到2022年,1000萬(wàn)片麒麟芯片幾乎用盡,海思在手機(jī)芯片市場(chǎng)的份額已經(jīng)接近歸零。
無(wú)論哲庫(kù)的研發(fā)規(guī)劃如何謹(jǐn)慎,它都不可避免的會(huì)撞上高通的專(zhuān)利墻和臺(tái)積電的代工。考慮到哲庫(kù)的第一代產(chǎn)品馬里亞納X已經(jīng)采用了非常激進(jìn)的臺(tái)積電6nm制程——同期蘋(píng)果的A系列芯片還停留在7nm。
一旦哲庫(kù)在技術(shù)上逼近高通的核心區(qū)域,是否會(huì)遭遇類(lèi)似的制裁,顯然不能排除這個(gè)可能性。
而海思當(dāng)年的成功,凝聚了太多東風(fēng)。比如恰逢智能手機(jī)高速擴(kuò)張,同時(shí)也有安防、運(yùn)營(yíng)通訊等多個(gè)業(yè)務(wù)線支撐龐大的芯片研發(fā)支出,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的深度分工,也為芯片設(shè)計(jì)公司創(chuàng)造了一個(gè)紅利期。
時(shí)至今日,即便哲庫(kù)拿出同樣的投入與信心,那些勾勒產(chǎn)業(yè)格局的歷史進(jìn)程,也都正朝著相反的方向行進(jìn)。
尾聲
哲庫(kù)關(guān)停后,市場(chǎng)對(duì)其背后的原因有諸多猜測(cè),但回歸商業(yè)的本質(zhì),哲庫(kù)關(guān)停最根本的原因或許正如CEO劉君所說(shuō):“營(yíng)收不達(dá)預(yù)期,難以承受芯片負(fù)擔(dān)。”
我們?cè)谏弦黄恼轮刑峒埃匝行酒暮诵哪康氖峭ㄟ^(guò)技術(shù)獨(dú)占,與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在產(chǎn)品差異化上形成優(yōu)勢(shì)。但這也會(huì)導(dǎo)致自研芯片的市場(chǎng)天花板,完全取決于自身品牌的出貨量,顯然難以攤薄研發(fā)成本,成本增加甚至?xí)绊懯謾C(jī)本身的銷(xiāo)售。
考慮到手機(jī)市場(chǎng)整體的蕭條,以及未來(lái)很有可能面臨的專(zhuān)利與代工問(wèn)題,收攤不干也許在商業(yè)上是對(duì)的選擇。
但如果只考慮“替代高通”這個(gè)目的,最理想的方案可能是國(guó)內(nèi)手機(jī)品牌依靠龐大的出貨量總額,一起培養(yǎng)一家大陸的芯片設(shè)計(jì)公司,這在行業(yè)里并非沒(méi)有先例。
如今的***巨頭ASML,其發(fā)展契機(jī)就源于英特爾、摩托羅拉、AMD、IBM等美國(guó)企業(yè)希望打破日本在***上的壟斷,一邊入股一邊送訂單,一口一口喂成出全球頂級(jí)的芯片設(shè)備公司。
世紀(jì)初,國(guó)內(nèi)彩電巨頭TCL、創(chuàng)維、康佳等公司也一度計(jì)劃聯(lián)手解決LCD面板卡脖子問(wèn)題,拉來(lái)京東方和深圳政府,想依托深圳的雄厚財(cái)力上馬6代線——不過(guò)最終被夏普攪黃,這才有了后面京東方落戶合肥的佳話。
但考慮到手機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之激烈,手機(jī)品牌對(duì)市場(chǎng)份額愈加激烈的你爭(zhēng)我?jiàn)Z,這個(gè)方案有顯得過(guò)于理想,缺乏實(shí)際的可行性。 長(zhǎng)期的愿景與商業(yè)的現(xiàn)實(shí)向來(lái)難以權(quán)衡,這讓孤注一擲的勇氣便更顯得彌足珍貴。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:芯片自研的另一堵墻:為什么高通難以逾越?
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