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手机厂商自主芯片不只为自给自足

2017-05-30

“Only real men have fabs”这个曾在硅谷流行二十多年的经典段子如今在中国上演翻版。继华为海思、小米澎湃之后,OPPO、vivo也被传将投入自主CPU研发之路……

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OPPO、vivo携手投资芯片公司

近日有消息称,OPPO、vivo均已涉足芯片领域。步步高老板段永平、OPPO CEO陈明永先后入股了一家芯片处理器公司“苏州雄立科技有限公司”。

据了解,苏州雄立科技成立于2008年12月,总部位于苏州工业园区,在成都设有研发分公司。团队成员由来自华为、思科的专家组成,创始人毕业于清华大学,为国家“千人计划”特聘专家。公司的核心业务是设计并销售高性能、低功耗的超大规模集成电路芯片、IP以及嵌入式系统。目前的主要产品和技术有网络搜索芯片,安全交换芯片,VPN保密通信平台,DPI深度包检测方案,多核网络处理器及光纤通道交换芯片。目标是成为厂商信赖的芯片、IP及嵌入式系统供应商。

根据工商注册信息显示,苏州雄立科技股东为熊冰及苏州慢赢咨询有限公司。从苏州雄立科技的官网介绍当中有明确提到,苏州雄立科技由被誉为“中国的巴菲特”的段永平显示投资设立,这意味着段永平也是雄立科技的股东之一。据爆料称,雄立科技成立之初段永平就已经投资了,并且还是雄立科技的大股东。就在去年,“雄立科技”又开发出了一款交换机的芯片,后续流片需要资金。此时陈明永也加入进来,当时投资金额大约在2000万左右,获得21.88%的股份,这也意味着“雄立科技”的估值在1亿左右。而且,苏州雄立科技的股东——苏州慢赢咨询有限公司则是由OPPO CEO陈明永100%控股。

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雄立科技目前已经拥有相当强的研发能力。据介绍,雄立科技自主研发的“ISE”系列网络搜索处理器芯片,打破了国际上同类TCAM芯片被美国公司垄断的格局,成为中国唯一、全球第二家有能力研发并量产该类型芯片的半导体企业;产品在功耗、容量和速度等重要指标上均处于世界领先地位。ISE产品已被广泛应用于核心路由器、三层交换机、网络分流器及其它网络安全设备中。

此外,雄立科技目前已累计申请了14项发明专利、10项集成电路布图设计登记、1项软件著作权登记,同时还是国家级高新技术企业、国家级集成电路设计企业、ISO9001质量管理体系认证企业。未来雄立科技或将涉足手机芯片领域,并提供给OPPO、vivo使用,以进一步提升OPPO、vivo目前在手机核心器件上的短板。

段永平携手陈明永入股苏州雄立,是不是也想在芯片界夺得一席之地呢?

自造芯片OPPO、vivo为啥不行

时下,智能手机发展开始遇到瓶颈,有厂商开始向AI或VR方向转型,可以确定的是,未来智能设备必然迎来一轮大爆发,而这些智能产品都离不开处理器芯片的支持。可以说手机芯片就如同人的大脑和心脏,是不可或缺的硬件,因此,能够拥有自己处理器,可以根据市场变化及时做出调整,来满足新产品的需求。是所有手机厂商都梦寐以求的事。

纵观手机行业,目前全球前三名的三星、苹果、华为,都拥有自主芯片,OPPO、vivo为什么造不出芯片,原因或许很简单,芯片对于这两家来说并不是什么十分重要的东西,OPPO跟VIVO两家源自做小霸王的步步高,从买小霸王到复读机这么多年来一直都是在深耕线下市场,尤其是在四五六线城市或者是农村里面。据资料显示,两家品牌在国内都拥有数十万的门店,比运营商的营业厅还多。

OPPO、vivo对于手机的定位是:青春时尚、外观潮流化的照相手机、寻求比较好的音乐体验、用户群体也是一多量年青用户。OPPO、vivo在手机行业里的红利是很高的,也为两个品牌机积攒了很大的资金、成本。近来的数据表现,oppo的专利据有率逐年上升,专利新增数目已经将近国产手机品牌的首位。使用这两个品牌的用户认为:“低配不是没有好的用户体验,正好相反的是,这两个品牌的手机在行使上会给人一种刚刚好的认为,同样会给用户一种物有所值的认为”。

另外,OPPO、vivo在全国拥有上百万的促销员团队,通过他们富有策略的引导以及推销之后,不管是什么样子配置的手机都能帮你卖出去。2016年OPPO在国内市场就取得了非常不错的成绩。

所以在OPPO、vivo的手机里面永远不会有高性能的处理器,就算是最高端的产品也仅仅只会采用业界主流的中高端处理器,而不是旗舰处理器。对于这两家企业来说不存在芯片短缺的问题,自然也就不需要去做处理器研发了。何况,OPPO、vivo手机虽然配置低价格高,但是因为经过层层代理到线下促销员的利润分层,还有每年大量的明星代言跟综艺节目冠名赞助,手机大量的利润都被这些人给拿走了。企业哪里还会有钱去做芯片研发呢?

竞争激烈自造芯片大势所趋

OPPO、vivo造不出芯片,可是其它手机厂商造的出啊!市场竞争激烈,这俩靠颜值坐吃山空的品牌估计也坐不住!

●小米移动处理器澎湃S1

今年早些时候小米在北京国家会议中心正式发布了首款自主研发的移动处理器澎湃S1,成了全球第四家、中国第二家可以造芯片的手机公司,澎湃S1的发布代表着小米正式跻身到全球顶级手机公司,而且,小米这款自主芯片并不会像大部分芯片厂家那样发布之后要等大半年甚至是一年之后才能买到相关的产品体验,小米宣布首款搭载小米自主芯片澎湃S1的手机终端小米5C在3月3日正式通过小米商城、天猫旗舰店苏宁各地门店等渠道开卖。

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对于小米澎湃芯片,雷军表示,华为做芯片是十几年前的事,那个时间点做芯片需要的周期注定很长。但现在基础技术更成熟了,做起来就很快,小米占有后发优势。

众所周知,在国内小米一直以“耍猴”的姿态出现在众人面前,其根本原因则是与供应链产能有限密不可分,抢购成为了时下最为流行的词语。而产能不足的一大核心问题则是处理器供应不足,上游供给什么就只能选择什么,如果产品质量好还算幸运,如果不好那只能自认倒霉了。小米从2010年创办到2014年开始决定要自己研发芯片,只有四年时间。而从4年决定开始研发后时隔28个月就打造出了第一款自主研发可量产商用的移动处理器芯片。这速度叫人不得不惊叹哪!

●华为麒麟659八核芯片

据悉,华为近日推出的nova2搭载了新一代麒麟659八核芯片,该芯片为8核心Cortex A53架构,采用4个大核+4个小核设计,最高主频为2.36GHz,基于16nm工艺打造。另外,华为的麒麟960也曾被美国科技媒体Android Authority评为2016年度最佳安卓处理器。

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华为从2004开始研发手机芯片,到2009年第一颗K3、2012年K3V2的失败,到2014年海思麒麟手机芯片开始跻身业界主流,前后经历了十年,可谓是十年磨一剑。

华为芯片真正为人所知是华为发布的第一款四核手机华为D1,它采用海思K3V2一举跻身顶级智能手机处理器行列,让业界惊叹。K3V2当时号称是全球最小的四核A9架构处理器,性能上与当时主流的处理器如三星猎户座Exynos 4412相当,这款芯片存在一些发热和GPU兼容问题,仍不失为是一款成功的芯片,代表着华为在手机芯片市场技术突破。

而从2014年麒麟910开始到2016年麒麟955,海思麒麟芯片出货量突破一亿颗,不到三年出货就已经破亿。随着华为麒麟950的成功,目前华为已经跻身全球手机芯片第一阵营,比肩于三星和高通,并直接带来其在智能手机市场竞争力的提升。

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海思麒麟系列的架构虽然没有突破ARM的限制,但这种限制更多的是出于商业价值的考量而不再是技术难度,如果单从技术角度,相信华为已经不需要再去证明。

除了华为和小米,国外手机厂商苹果、三星等自造的芯片性能也已经非常成熟,大家都自给自足,OPPO跟VIVO投资芯片商也就不足为奇了。

有啥好处自造芯片好处多多

自造芯片最大、最直接的好处,自然就是能够大幅降低成本。对于小米、华为而言,能够自造芯片就能够减少采购高通、联发科等芯片厂商的产品,成本自然就降低了。

但降低成本还远不是这些科技企业自造芯片的初衷,它们还有更宏伟的目标。从整个上下游产业链上来说,通过自造芯片,这些科技企业将不会再受到上游芯片厂商的钳制,能够加强对供应链的控制,依照自己的产品规划进行微调,而不用等待芯片厂商对芯片进行更新换代,更不用看芯片厂商的脸色去恳求加大供应量,像雷军曾经在微博上公开表示,2016年小米至少有3个月处于严重缺货期。

在竞争愈发激烈的当下,自造芯片也能够增加技术壁垒,拉开与同类企业之间的差距,占领市场高地。更重要的是,通过自造芯片,能够从本质上解决兼容性问题。小米自造芯片与MIUI这一优秀的系统能碰撞出怎样的火花,也值得期待。毕竟苹果早期的自造芯片性能并不突出,但因为和iOS系统兼容性较高,流畅性完爆当时的各种安卓手机。

科技企业一直致力于打造“封闭生态链”,也就是追求软硬合一,让系统、应用、内容等与硬件构成一个封闭的生态链,以抵御其他科技企业的进攻,并抢占市场,其中具有代表性的就是苹果、小米、魅族等。如果能够成功实现自造芯片的自给自足,并得到消费者的认可,就意味着这些科技企业已经成功打造出一个封闭供应链。毕竟芯片是核心硬件,其他的存储硬件、外壳材料、屏幕等一般都能是供大于求,不会被卡住。

目前,全球仍有超过13亿功能手机用户,尤其在新兴市场中存在技术和经济的两级分化现象。中国市场GSM还有一个将近3.3亿手机用户的存量,以中国联通为例,应该有1亿左右的功能机用户。从运营商角度来看,很希望这些用户从3G或2G转到4G。而对于国际市场,未来印度、印度尼西亚、马来西亚,东南亚泰国等等都有功能机芯片需求。这是未来芯片厂商的增长机会。

相信除了OPPO、vivo之外,也将有更多的手机厂商加入自造芯片之路,当然,自造芯片的成功不是一蹴而就的,要不然也不会仅仅只有几家科技企业涉足其中,难度可想而知。这注定是一条铺满荆棘的道路,与投入、创新、大环境,乃至运气等都有关系。OPPO、vivo自造芯片之路究竟能否成功?芯师爷与大伙一起拭目以待!

科普一下手机芯片制造工艺

科普下手机芯片制造工艺哈!

目前有三种不同的芯片厂商:IDM、Fabless、Foundry。

IDM是指Intel和三星这种拥有自己的晶圆厂,能够一手包办IC设计、芯片制造、芯片封装、测试、投向消费者市场五个环节的厂商。

Fabless是指有能力设计芯片架构,但是却没有晶圆厂生产芯片,需要找代工厂代为生产的厂商,知名的有Qualcomm、联发科。

Foundry(代工厂)则是大名鼎鼎的台积电和GlobalFoundries。

看看从55nm开始一直回顾到如今的14/16nm节点,都有哪些经典的处理器工艺分类出现过:

●55nm

在55nm节点,对智能手机而言,台积电ULP(Ultralowpower)工艺分类值得一说,在40/45nm和28nm,台积电都有保留这种工艺分类。采用55nm的ULP工艺,代表作有Nvidia显卡中GPU核心:G200b和G92b。

●40/45nm

在40/45nm节点,台积电三种比较常见工艺分类,分别为LP(低耗电)、G(通用)和ULP(Ultralowpower)。台积电在40/45nm工艺节点能够同时生产出同一代两种制程的芯片,这是比较特别的。

45nm代表处理器:骁龙S2和骁龙S3,Intel和三星,这两家IDM巨头厂商很少向外界公布每一代节点工艺分类,只是简单地统称为HKMG。

Intel在45nm的代表有两代不同架构的PC处理器:Penryn和Nehalem,Penryn是Core架构的工艺改进版,Nehalem则是全新的架构,这也是符合Tick-Tock定律的演进。Nehalem架构进一CoreMicroarchitecture进行了扩展,这一代架构历史低位相比Core架构同样重要,引入第三级缓存(L3Cache)和QPI总线提高CPU整体工作效率,同时将内存控制器(IMC)整合到CPU,提高CPU集成度,当然还有重新回归的超线程(多线程)技术,配合Intel历史上首次出现四核心处理器,定位最高的i7处理器能够实现四核心八线程的运算能力。

三星在45nm的代表作则有Exynos3110、Exynos4210、苹果A4和苹果A5/A5X。

40nm代表处理器:MT657x和Tegra2(全球首颗双核手机处理器)、Tegra3(全球首颗四核手机处理器)

●28/32nm

移动处理器最为经典的一代制程节点——28/32nm。主要是整个行业负责生产手机处理器的厂商停留在28nm节点的时间过长,除了Intel在PC处理器上率先越过28/32nm节点,GlobalFoundries、三星、台积电等厂商基本上都受制于技术瓶颈,将28/32nm工艺制程连用了几代处理器。

GlobalFoundries由于缩写为“GF”,所以被业界戏称“女朋友”,“女朋友”和AMD一直走得比较近,加上和AMD曾经有着血缘关系,导致如今主要客户基本上都是AMD,在28/32nm节点上,“女朋友”一共出现了HPP、HP、SLP(都是28nm)和SHP(32nm)四种主要工艺分类。

台积电方面,在这一代制程节点,出现了HP和LP两大类的工艺分类:

HP(HighPerformance):主打高性能应用范畴。

LP(LowPower):主打低功耗应用范畴。

为了满足不同客户需求,HP内部再细分HPL、HP、HPC和HPM三种分类:

HPL(High-PerfLow-Leakage):漏电率虽然低,但是性能上表现却不高。当年Nvidia的Tegra4处理器,为了控制惊人的功耗和发热,不得不使用HPL这种工艺分类,无奈最终还是压制不住自身的发热,被迫将主频限制在比较低的运行状态,搭载了高频版Tegra4的NvidiaShield掌机只能够通过主动散热(内部安装风扇)解决问题。

HP(HighPerformance):虽然性能比较强,但是漏电率不低,仅限生产PC上处理器和显卡中CPU/GPU等高性能部件,对于手机处理器并不适合。

HPM(High-PerfMobile):为了更好地优化HP这种工艺,将其移植到手机处理器上,台积电推出了HP工艺升级版——HPM,漏电率稍微比HPL高一点,但是性能上却超越了HP,成为目前台积电在28nm制程节点上最受欢迎的工艺分类。代表作有:骁龙800系列,主要是骁龙800、骁龙801和骁龙805,还有最新的骁龙600系列两款新品——骁龙652和骁龙650。联发科方面则有HelioX10、MT6752、MT6732、MT6592、MT6588经典产品。华为P8上面的麒麟930和Nvidia的TegraK1也是采用了HPM工艺分类。

HPC(HighPerformanceCompact)和HPC(HighPerformanceCompactPlus)则是台积电最近两三年才兴起的两种新工艺,后者代表作为联发科最新中端级别处理器Helio P10。HPC相比HPC在同等漏电率下性能提升15%,换句话说,在同等性能下功耗降低30-50%。

LP工艺虽然在漏电率和性能上都不占优势,但是却因为成本低,而且出现时间比较早,技术比较成熟,所以骁龙400和骁龙600系列的中低端处理器都十分喜欢使用这种工艺分类,包括昔日的骁龙615、骁龙410,现在唱主角的骁龙616和骁龙617以及即将到来的骁龙425、骁龙430和骁龙435。联发科方面也是,MT6753和MT6735这两颗全网通的芯片采用了LP这种工艺打造。特别说明的是,它们俩的上一代产品MT6752和MT6732则是采用了HPM这种更高等级的工艺分类,不过不支持全网通。相比之下,上述提到的骁龙400和骁龙600系列处理器基本上已经全面普及三网通吃。

●20/22nm

无论是PC还是手机处理器,这个工艺节点的芯片很快就退出了历史舞台,被14/16nm处理器抢占市场。PC领域的Intel虽然很早就量产了这个节点的处理器,但是因为Tick-Tock定律的驱使,使用了两代处理器(IvyBridge和Haswell)就开始进入14/16nm时代。由于对手AMD的工艺制程(28/32nm)停滞不前,加上光刻技术并没有取得重大突破,同时如今PC市场也并不需要换代换得那么频繁,多方面因素作用下,最终让Intel的“Tick-Tock”定律在14/16nm这一代节点上慢下来,更加衬托出20/22nm这一代产品持续时间并不长。

手机处理器方面也一样,20/22nm制程节点上,台积电用了足足几年时间才克服漏电率和产能的问题,直到如今还依然不能够全面供货给Nvidia、AMD、Qualcomm、联发科这些昔日的合作伙伴,据外媒报道,台积电对外宣传指20nm的SoC并不适合用在PC领域的芯片上,所以显卡领域才那么久没有更新20nm制程,停留在28nm那么多年。Qualcomm和联发科能够用上20nm的处理器也屈指可数,骁龙810、骁龙808和命途多舛的HelioX20。外界也有声音称20nm的SoC漏电率一直很严重,导致Qualcomm和联发科两位客户一直都不太满意,但是苹果A8和苹果A8X很早就用上了台积电20nm SoC工艺,也没见iPhone6和iPhone6 Plus上面出现什么致命的功耗发热问题,可能别有内情吧!

三星在20/22nm上两款经典处理器为Exynos 5430和Exynos7(7410),也就是分别搭载在三星Galaxy Alpha和三星 Note4上面的两颗处理器,三星也是从这个时候开始赶上台积电和Intel,不久后和台积电、Intel同时迈进14/16nm工艺制程节点。

值得一提的是,在20/22nm工艺节点上,Intel引入了3D FinFET这种技术,三星和台积电在14/16nm节点上也大范围用上了类似的FinFET技术。FinFET(FinField-EffectTransistor)称为鳍式场效应晶体管,是一种新的互补式金氧半导体(CMOS)晶体管。以前也和各位读者介绍过,其实就是把芯片内部平面的结构变成了3D,降低漏电率同时又能够增加晶体管空间利用率。

●14/16nm

20/22nm并没有什么工艺分类,很快就被14/16nm取代了,台积电采用了16nm,三星和Intel采用了14nm。

Intel的Broadwell、Skylake和KabyLake(将会延期上市)三代PC处理器架构都采用了14nm工艺。

三星已经发展了两代14nm工艺,第一代就是用在Exynos 7420和苹果A9上面的FinFET LPE(Low Power Early),第二代则是用在Exynos 8890、骁龙820和骁龙625上面的FinFET LPP(Low Power Plus)。

台积电经历了20/22nm的挫折之后,在16nm节点雄起,不知不觉发布了三种工艺分类,最早出现在苹果A9上面的是第一代FinFET,接着就是麒麟950上面FF(FinFET Plus)和Helio P20上面搭载的FFC(FinFET Plus Compact)。

手机芯片工艺内容科普完毕,不知道OPPO、vivo会从哪一节点着手呢?