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自有手机芯片发展,是差异化还是坑?

Eric 是说芯语 2021-01-17

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由于贸易战的原因,国家积极推动半导体相关政策,不论是在投资方面,还是在技术研发方面,都下了非常大的功夫。尤其在芯片设计领域,因为补贴政策的激励,可以说是群雄竞逐,不论是做系统的亦或是做方案的都纷纷推出自己的计划,并强调可对产品布局与竞争力能带来明显的改善


图说:自有方案的发展困难重重,并非一蹴可几。


在诸多客观条件的引诱之下,部分手机业者也传出要再度挑战自制手机芯片的消息。然而有补贴就能够做出成功的产品吗?以当前中国手机芯片的发展历程,只能说:未必!


01

手机厂投入自有方案开发的必要条件


其实早在智能手机出现之前,手机公司基本上都是自行开发芯片方案。而进入智能手机时代之后,由于出货规模大,且产品世代更迭快速,自行研发的相关成本过高,已经不符合需求。所以第三方芯片方案公司也因此蓬勃发展,中国也曾在智能手机发展初期有过相当辉煌的自有手机芯片产业。

 

然而到智能手机发展后期,手机产品的同质性越来越高,若使用公版通用方案,由于基本功能一致,不同手机业者很难做出完全独有的产品气质与功能特性。也因此,像三星、苹果、华为,都纷纷进入自有方案的开发,各自推出不同特性的芯片产品,推动其手机销售。尤其是华为,在领先业界加入NPU概念之后,可说一直以AI引领整个手机行业,并创造出惊人的销售成绩,这种定制化自有核心才有意义。


近年来中国政府鼓励发展半导体行业,为了推动半导体相关产业链的发展,政府使用各种鼓励与补贴方式来鼓励芯片业者推出自有的芯片产品,推动半导体整体产业。


中国手机系统业者也希望赶上这个潮流,除了华为这个已经在手机芯片走了十几年的公司外,小米、OPPO、VIVO、联想等手机业者都已经或者计划要投入自有方案发展。

 

这些手机厂有个最大的共同点,那就是出货都已经达到一定的规模。而这也是手机厂投入自有方案开发的最基本条件。

 


然而第二个条件难度就很高了。


那就是技术与专利的掌握。我们都知道,智能手机产品包含了许多知识产权以及技术积累,手机终端产品有芯片系统业者提供公版套件,照做就能设计出手机。而芯片产品虽也有Arm这类厂商提供概念类似的公版方案,但芯片设计还需要包含很多非常底层的软件系统整合与调试工作,这与手机系统在应用软件与操作系统有许多现成方案可使用的状况不同,必须投入很多人力从无到有去发展、纠错,并且优化。


另一方面,手机是尖端无线通信技术的体现,然而目前无线通信有许多专利掌握在许多关键公司的手上,如高通、华为等,而既有的手机业者缺乏这部分的技术积累,若想要设计出完整的单芯片手机方案,就必须向这些专利持有者购买专利使用权利。但相关专利使用权能拿到手是一回事,有没有办法将相关专利整合进芯片里面又是另一回事。例如英特尔、NVIDIA,都在这个阶段翻过车,后续也都放弃了通讯芯片(也就是基带)技术的发展。那么换个方向来看中国手机系统业者,他们有办法做到连英特尔和NVIDIA做不到的事情?也许这是值得怀疑的。



退一万步来说,如果是像三星或者是苹果早期都是推出不含基带的纯AP芯片方案,难度较低,达成机会也比较高。但这么一来基于自有方案的手机产品就要外购基带芯片。目前纯基带芯片价格甚至比一体的芯片昂贵,且多了一颗芯片,手机电路板的布局复杂度和功耗也会跟着增加,从而增加整体成本。如果不是像苹果这种本钱极深厚的公司,且是为了达到特定目的而做自有AP,不然根本就不划算。


也因此,手机系统厂做自有芯片,基本上就是个坑,若不是像苹果、三星或华为那般有雄厚的资金和技术底子,基本上并不建议碰。


02

成功者皆有其资质与积累


先回头看全球手机业者,这些业者之所以发展自己的方案,主要是为了追求差异化。但以能够成功的厂商来观察,这必须在系统厂商本身已经有相当的技术基础与专利布局前提之下才有可能达成。

 

比如说三星,其包含手机与家电等电子产品市场占有率惊人,且三星原本就已经有非常成熟的芯片设计与制造技术,因此推出自己的芯片方案本就是水到渠成,没有任何意外。



苹果和华为也是很典型的成功案例,最早的iPhone使用三星提供的现成方案,但随着产品的发展,他们发现包括三星或高通所提供的芯片方案很难做出满意的手机性能表现,因此决定投入自己的芯片架构发展。而苹果的着眼点在于绝对性能的表现,同时要兼顾功耗,在同时期手机芯片业者多半都只能直接使用公版IP,或者仅能做小修小改时,苹果就打造出了完全定制化的核心,以绝对优势性能吊打竞争对手。

 

当然,苹果在无线射频方面的技术和专利都不够,所以他们按部就班,初期先投入纯AP的研发自制,后期在累积足够的技术实力、专利与人才后,也投入基带的发展。



作为自研手机芯片的另一案例,相信很多人只看到华为的成功,却忽略其对芯片研发的投入成本以及时间,超乎一般人的想像。华为早在2010年左右就积极投入自有的芯片研发,初期也曾推出K3V2、麒麟900系列的芯片,但总是雷声大雨点小,没有带动太多终端销售成绩。



但华为认为,自有芯片是凸显华为产品竞争力的重要方式,也是让华为产品能在市场中鹤立鸡群的关键,且华为早期发展电信基础设施市场,在技术和专利部分也有一定程度的布局,因此他们决定坚持下去。


华为一路走来并不顺利,尤其早期在芯片设计技术与制造工艺都不成熟的状况下,性能表现甚至弱于当时的高通甚至联发科方案。截至2015年推出麒麟950之后,才逐渐扭转市场眼光,消费者也逐渐认可华为海思在芯片方案的设计与生态经营能力。

 

然而华为海思的方案真正成功,要追溯到2017年的麒麟970,它真正的达到了让世人惊艳的程度,一举成为全球瞩目的焦点。回想整个麒麟芯片的研发期间,华为投入的资金恐怕不下上百亿美元,这种庞大的压力即便政府在税收方面给予了很多优惠,但仍是难以分摊。幸好华为在电信市场的业务非常成功,足以应付这部分的研发支出。


03

失败者的故事


至于失败的部分,LG可以算是个相当经典的案例。

 

最初LG想仿照三星,同样推出自有的手机芯片,目的也是希望一边降低成本,一边增加自己手机产品的竞争力。然而投资了上亿美元,但最终结果是铩羽而归。

 

当然,这并不全是LG自身的策略失误或技术不足,很大一部份的锅要背在英特尔身上。当初英特尔争取到为LG设计的手机芯片独家代工的订单,然而自家的代工服务却迟迟无法搞定,而LG的芯片是为了英特尔的制程所设计优化,难以转移到其他晶圆代工厂,英特尔最后眼看承诺的服务弄不出来,干脆撒手不管,而LG考虑到若要改变设计转移到其他代工厂,最终即便能够量产出来,因为时程的拖延,架构上也已经落后同时期产品甚多,也就选择干脆直接废弃掉,从此不再盘算自有方案。

 


至于小米,虽然他们仍在挣扎努力,但总归也算不上成功。对小米而言,开发自有方案的几个前提中,终端产品出货具一定规模这个条件算是达标,然而小米专注于高规低价的产品布局,这使得小米在开发自有方案时,很难有足够的预算去打造出独有或超出市场规格的产品。就小米的自有方案布局来看,基本上也就是中低阶规格,之前小米曾推出基于其自有方案的手机产品,但因为性能差劲,价格也没有特别便宜,短时间内便被市场淘汰。


图说:松果电子首款自主手机芯片,但反响不如预期。


第二个前提,自有技术。小米创立松果电子,并且购买联芯的成熟方案SDR1860来打造其澎派S1,这也是之所以澎派S1很快就能量产上市的根本理由,而定位为较高端的澎派S2在宣布之后就悄然无息,迟迟无法推出,很大的原因就是松果电子根本没有掌握到设计手机芯片的核心技术,也没有可以学习仿造的对象。

 

而即便联芯在全球手机芯片业者属后段班,但基带技术与手机核心设计与调配的基本功夫还是有,松果电子半路出家,不像华为或三星在相关技术有深厚积累,也不像苹果有聚集到一流人才,这使其在产品布局方面非常尴尬。

 

虽然后续松果电子与小米还是有新款方案的信息不断流出,但基本上上市的机会渺茫。


04

入坑前请慎思



虽然国家鼓励芯片设计,提供了许多税收与代工优惠给芯片设计业者,但只靠优惠并不能为公司或产品方案带来真正的竞争力。事实上,中国很多一线芯片业者,若在其营收减去优惠的部分,基本上可能都赚不了钱,甚至是早已陷入亏损的窘境!

 

也因此,若要做,就必须当作长期投资,除了在市场规划之初就要认清芯片的架构与自身的市场定位如何搭配,尽量减少试误成本,同时积极取得成熟的技术和人才,厚植实力。毕竟,若推出时无法与市面上的产品相提并论(不论就成本、功能或性能的层面),那么就没有推出的意义,徒然浪费时间与相关资源。



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