国产手机厂商自研芯片之行,为何说长路漫漫?

2023-08-21 10:40

华为海思的麒麟芯片打响了国内手机厂商自研芯片之战的第一枪,随后小米、VIVO、OPPO等手机品牌商陆续加入战营,群雄并起,手机芯片国产替代化浪潮到来。

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四大王勇闯堡垒

苹果和三星一直是自研芯片、自产手机的两大鳌头,两家公司构建了该领域包括技术、专利以及资金壁垒。眼望苹果、三星都已站在了制高点,“华米OV”怀着势不可挡的勇气加入自研芯片战局。

2004年,华为海思成立,通过长达9年的埋头研发,其麒麟系列第一款麒麟910芯片在2013年正式面世。这一年刚好是智能手机爆发增长时期,在芯片设计方面,国内手机厂商还依赖着国外技术,彼时华为海思通过麒麟芯片率先占领国内手机厂商自研芯片市场高地。

在麒麟芯片问世一年后,小米加入。2014年,小米在北京成立全资子公司松果电子,暗自发力芯片研发。三年的夙兴夜寐,终于在2017年2月春,小米成功发布首款自研手机芯片澎湃S1,并成为继苹果、三星和华为之后的全球第四家同时具备手机及芯片设计研发的企业。

2020年疫情爆发,以智能手机、笔记本电脑等代表的电子产品需求随之迅速增长,并带火了以驱动显示芯片、MCU、手机芯片为代表的消费类芯片。

在此背景之下,VIVO执行副总裁兼首席运营官胡柏山在2021年首次对外披露VIVO的芯片战略,VIVO将主要围绕设计、影像、系统和性能四个长赛道展开。同年9月,VIVO不负众望推出首款自主研发专业影像芯片“VIVO V1”,而在这一年年底,OPPO也带来了首款6nm影像专用NPU自研芯片-马里亚纳MariSilicon X。

OPPO则早VIVO一步进入芯片研发,于2019年底率领旗下公司哲库组建芯片团队,立志在NPU芯片领域干出一番大事业。可惜的是,OPPO哲库在NPU芯片上留下重要性成果之后,在2023年退出了自研芯片舞台。

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台下十年功

图表来源:全球半导体观察根据公开信息不完全统计

华为海思“火炬手”

众所周知,手机SoC芯片研发的难点在于各个组成部分的集成与协同。华为在芯片自研之旅已行走了多年,其麒麟芯片(手机SoC芯片)已从最先的追赶到现在的领跑。

2004年,华为成立全资子公司海思半导体(简称“华为海思”),当时是以数字安防芯片起家,直到2009年推出第一款产品K3V1芯片之后,开始漫长的手机芯片探索之路。

华为海思K3V1采用110nm,当时竞争对手已经采用65nm甚至45至55nm,面向Windows Mobile系统;K3V2芯片虽采用40nm,但高通APQ8064和三星Exynos4412用的是28、32nm,后面用于自家手机上,也算是实现了商用。这两款芯片反响平平,直到2013年华为海思才迎来了转折点。

“十年磨一剑,一出天下知”。2013年华为海思发布第一款手机SoC芯片,命名为麒麟910,麒麟芯片是华为进入世界舞台的奠基之石。该款芯片是全球首款四核SoC芯片,采用当时主流的28nm工艺,匹配Mali 450MP4 GPU,集成自研巴龙710基带,应用于华为P6s。

据统计,华为海思共推出了麒麟920、925、928、930、935、950、960、970、980等以及面向中端手机的620、650、710、810等芯片。

资料显示,华为麒麟925应用于华为Mate7上,全球销量超700万部;620先后应用于中端的荣耀4X、4C上,荣耀4X销量破千万;930标志着手机芯片进入64位时代;950采用了台积电16nm制程和A72架构,该系列发布后华为开始进入全球手机芯片第一阵营;960成为华为第一款集成全网通基带的手机芯片。

华为麒麟970采用台积电10nm工艺,首次在SoC芯片中集成人工智能计算平台NPU,并为华为手机芯片开创AI算法先河,搭载该芯片的Mate 10出货量累计达1000万台;980是全球最早商用台积电7nm工艺的手机SoC芯片,并拥有GPU增强功能“GPU Turbo”;990是华为芯片迈入5G时代的标志,首次集成了5G芯片巴龙5000,此次包括麒麟990和麒麟990 5G两款芯片。

小米“持久战”

针对芯片研发,小米集团合伙人、总裁卢伟冰曾表示,小米自研芯片的投入决心不会动摇,但要充分意识到芯片投入的长期性、复杂性,尊重芯片行业的发展规律,做好持久战的准备。

如上述所言,那股劲一直在支撑着小米坚持向前。2014年10月,小米在北京成立全资子公司松果电子,正式迈步手机芯片研发赛道。2017年2月,小米成功发布首款自研手机芯片澎湃S1,采用28nm工艺,由小米5C搭载使用。

2021年3月,小米推出第二款芯片——自研影像芯片澎湃C1,首发于MIX FOLD,该芯片的研发持续了两年,投入资金近1.4亿元。

2021年12月,小米带来了自研小米澎湃P1充电管理芯片,搭载于小米12系列。该芯片成为当时业界首个谐振充电芯片,小米表示,该芯片研发历经18个月,四大研发中心合作,耗资过亿。除了小米12 Pro首发,澎湃P1芯片还下放到Redmi K50系列、Redmi Note 11T Pro+机型上,可实现120W秒充。

2022年7月,小米发布澎湃G1电池管理芯片,首发用于小米12S Ultra,该芯片是与澎湃P1结合,组成“小米澎湃电池管理系统”,延长电池寿命的同时大幅提升充电效率。

2023年4月,小米再次使用澎湃 P2 充电芯片和小米澎湃G1芯片组成的电池管理系统用于小米13 Ultra。据介绍,在仅剩1%电量的情况下开启应急续航模式,小米13 Ultra仍可以待机60分钟,通话12分钟。

VIVO勇士之风

2021年9月,VIVO推出首款自主研发专业影像芯片命名为“VIVO V1”,V1芯片是一颗ISP(Image Signal Processor,图像信号处理器)芯片,由VIVO X70系列首发搭载。

2022年4月,VIVO第二代双芯旗舰自研芯片V1+,并搭载于VIVO X80系列智能手机;同年11月,VIVO发布了新一代V2影像芯片,采用了AI-ISP架构,该芯片被搭载与VIVO的众多旗舰机型,如VIVO X90系列、VIVO X Fold2、iQOO11系列。

时隔多月,VIVO又带来了自研芯片的佳绩。2023年7月30日,VIVO推出全新6nm制程自研影像芯片V3,配合多并发AI感知-ISP架构和第二代FIT互联系统,能效比提升30%,可支持4K电影人像模式。目前,VIVO暂未透露V3影像芯片将用在哪款手机。

OPPO撤退

OPPO芯片研发始于2019年,终于2023年5月。

四年里,OPPO共发布了两款产品,并选取世界最深的海沟——马里亚纳为项目代号,为其芯片命名。

2021年底OPPO发布影像NPU——马里亚纳MariSilicon X,采用了台积电6nm工艺打造,是一颗NPU芯片,主要用于影像方面,是全球首个移动端6nm影像专用NPU。正是这款芯片使OPPO成为中国大陆第四家具备6nm芯片设计能力的企业。

2022年底OPPO发布蓝牙音频SoC芯片——马里亚纳MariSilicon Y, 采用N6RF工艺,相比于当时主流射频芯片采用的16nm工艺,N6RF技术领先2代。

从独特的芯片命名可见,OPPO十分器重芯片研发。业界认为,如果市场还处于当年的高峰增长时期,OPPO或许还可以继续财大气粗。但2019年OPPO入局之时,智能手机行业的颓势已经开始显露,几年之间,市场风向变化多端,智能手机需求直降,首当其冲的便是手机厂商...不过哲库虽然解散了,但其技术成果仍为行业作出了贡献。

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结语   

自研芯片从SoC,影像到音频,国产手机厂商正走出差异化道路。手机厂商通过不同的定位扎进自研芯片,培养自主研发可控能力,但要具备产业孵化能力,国产替代化仍然任重而道远。