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华为为什么可以把半导体老牌贵族做不好的移动处理器做好

2019-06-11 09:15
来源: 镁客网

华为受到掣肘的时候,海思无疑是“关键人物”。但是在海思崛起前,曾经的移动处理器市场腥风血雨,诸多传统半导体巨头面对这块大蛋糕,垂涎欲滴,却落了一个因噎废食的下场。

如果要给手机芯片的演变史下个注脚:后来者居上最合适不过。

往者不可谏

在华为海思之前以及之后,鲜少看到国产手机芯片厂商的身影,紫光展锐算是正在成长的一支新力量,小米澎湃还处于“难产”中。除此之外,即便是放眼全球,能够在手机处理器上分得半杯羹的半导体企业也凤毛麟角。

海思“备胎”之路不易,而那些败走移动芯片市场的传统半导体巨头也有诸多故事可以为后来人借鉴。

德州仪器(TI)在半导体产业的地位可以说是德高望重,TI发明了工业界第一个DSP芯片,人类历史上第一块集成电路也是由TI的基尔比研制,开辟晶圆代工先河的张忠谋是在TI受到的启发。TI在早期基本揽下了电子产品的大半江山,计算机、手机、摄像机、投影机等产品都在它们的“势力范围”。

半导体老牌贵族做不好的移动处理器,为什么华为、高通可以无往不利

然而鲜为人道也的是,昔日的德州仪器在移动芯片领域也是风光无俩。那时候手机市场还是摩托罗拉、诺基亚的天下。

在2003年的时候,TI就推出了第一代移动智能终端处理器OMAP 1,塞班时代的诺基亚手机以及一些Windows Mobile系统的部分手机,都是用的德州仪器的OMAP系列芯片。

半导体老牌贵族做不好的移动处理器,为什么华为、高通可以无往不利

图 | 第一代OMAP1710处理器芯片核心架构图

德州仪器设计的处理器稳定性强、兼容性好、发热与体积控制也非常合理,在当时可以说是秒杀一众对手。

那时候华强北的山寨机才开始蠢蠢欲动,联发科还没做出Turnkey的方案,用德州仪器方案的诺基亚是绝对的高端机。

到了智能手机混沌初开时,移动处理器市场出现了百家争鸣的盛况,TI、高通、英伟达、英特尔、海思、联发科等等都快速市场。不过除了实力雄厚的TI,剩下的几家都是新入门的菜鸟。

高通在2007年推出第一代Snapdragon产品时用的还是老旧ARM11架框,而德州仪器已经用上ARM最新微架框Cortex A8,差距显而易见。英伟达则是在2008年发布了基于ARM和Geforce的移动处理器Tegra,之后的海思在2009年发布了第一款芯片K3V1(之后并未进行市场化商用)。

然而,当德州仪器的好友诺基亚日落西山之时,承载着塞班系统的OMAP芯片也面临崩盘的风险。雪上加霜的是,智能手机的发展伴随着3G通信技术的全面普及也走向了一个新纪元,越来越多的视频、图像、语音功能被集成在小小的一块屏幕中,移动处理器的集成度越来越高。

一场洗牌即将到来。

基带之痛

基带有多关键呢?从最近苹果和高通的和解就能看出,即便是苹果,在基带面前,也不得不向高通低下头,基带对手机产业链的影响可见一斑。

而基带的问题也断送了传统半导体巨头的移动之路。德州仪器长年深耕半导体产业,未曾想过涉猎通信技术,那时和他们合作的诺基亚以及摩托罗拉正好也都是通信巨头,TI也没必要做这方面的打算。

在手机处理器高度集成的时期,智能手机的芯片一般分为基带芯片和应用处理器(AP)两大类,前者实现移动通话、数据功能;后者包括CPU和GPU,主要负责应用软件运行和多媒体、数据、文件处理等工作。此外,还有射频等核心单,它们组合在一起构成了SoC芯片。

所以单单只有AP的芯片厂后期的发展步履维艰。当高通在2011把基带集成到处理器中的时候,德州仪器的OMAP使用的还是外挂基带。手机厂商要选择TI的处理器,也就意味着还要另外购买基带产品,既增加了生产成本,也提高了芯片设计的难度。但是高通的骁龙可以让他们一劳永逸,更关键的是高通独有的专利授权模式,以强买强卖的霸道之姿,虏获了不少手机厂商。

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为了弥补这块短板,英伟达收购了Icera,博通收购了瑞萨通信芯片业务,英特尔收购了英飞凌。然而收购也是杯水车薪,这些厂商的基带芯片能力和高通相比逊色很多。

以英伟达为例,虽然黄仁勋当时考虑到基带集成到芯片的问题,但是他们收购的那家拥有基带专利的厂商在CDMA制式上毫无话语权(高通基本上垄断了大部分CDMA专利),这就导致使用英伟达芯片的手机不能支持某些运营商的网络。

不可否认的是,大多数厂商的基带跟高通比,要么差速度,要么差制式。苹果在后期投奔英特尔的那两年,被无数用户吐槽过打电话信号差的问题。

在这一点上,华为就非常有话语权。海思成立之初并不是为了手机服务,作为一家通信设备商,任正非当初压根是反对做手机的,海思成立不久后进入的也是数字安防芯片,如今的安防巨头海康和大华都是海思芯片的老用户。

华为老兵戴辉曾在回忆海思崛起的文章中提到华为手机和芯片成功的关键原因之一,就是因为其拥有强大的基带能力。

2010年,海思在华为传统的无线基站技术和专利积累上,自研了用于数据卡(无线广域网调制解调器)的“巴龙”芯片,主要的功能是基带处理(BP),处理通信协议。后期如果没有巴龙基带芯片护航,麒麟系列芯片很难和高通骁龙高端处理器硬碰硬。

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除此之外,华为在操作系统上也站对了队,2009年第一款海思AP支持的是Window Phone系统,三年后的K3V2选择了安卓系统,至此才有了华为之后的故事。

从3G过渡到4G,从WCDMA、HSPA再到LTE,从LTE Cat.3到LTE Cat.4、LTE Cat.6、LTE cat.7到LTE cat.9等,基带技术几乎年年都在进化。

而基带的研发需要强大的通信技术研发实力和每年数亿美元的持续研发投资,高投入、高风险特征,让手机芯片巨头们难以承受。同时,对于这些半导体老牌贵族来说,手机处理器不是它们最赚钱的业务,算得上可有可无。最终,德州仪器在2012年正式退出移动芯片市场。

英特尔退出的时候也是抱着相同的想法,手机处理器研发周期长,投入高,但是利润微薄,再加上苦于高通的基带专利费用,不如将目光转向更赚钱、更有竞争力的业务。比如模拟芯片之于IT,桌面处理器之英特尔,高性能GPU之于英伟达。

2014年英伟达撤离智能手机市场,英特尔则是整合了移动部门,在2016年取消两款Atom系列处理器产品线的开发。除此之外,像博通、意法半导体这些曾在移动芯片市场有一席之地的半导体公司也接二连三地退出了。

半导体老牌贵族做不好的移动处理器,为什么华为、高通可以无往不利

传统半导体巨头纷纷在移动市场上折戟沉沙。

数风流人物还看今朝

在老牌贵族止步移动处理器的时候,新贵们也快速上位。

就在德州仪器推出的第二年,清华紫光在2013年以17亿美元的价格收购了国内IC设计公司展讯,展讯的杀手锏是射频和基带芯片,这些都是紫光打造国产自研移动芯片的关键。拿下展讯后,紫光又收下了物联网芯片商锐迪科,有了如今的紫光展锐。

败走移动芯片业务的英特尔也在紫光展锐上投了90亿元,准备在移动处理器上再留一手,遗憾的是双方于5G方面的合作在今年三月被终止。

紫光展锐起步晚,在高通、海思推出集成4G基带的产品时,紫光展锐发布了WCDMA/TD-SCDMA的3G多模平台。而常年坚持Cortex-A7架构的紫光展锐也算是稳扎稳打,借着低廉的价格,紫光展锐拿下了不少第三世界国家的手机市场。有报道显示,紫光展锐的手机芯片全球出货量高达7亿套,市占比27%。

半导体老牌贵族做不好的移动处理器,为什么华为、高通可以无往不利

值得一提的是,紫光展锐在2016年于南京江北新区成立了子公司,总投资19亿元,主要承担以5G、移动智能终端系统及软件为核心内容的研发工作。在南京江北新区,同时还有诸多台积电、ARM科技,新思科技等产业链上下游的半导体企业。可以看到的是, 随着产业链的成熟,中国的移动芯片产业链集中度也越来越高。

在紫光展锐快速成长的这个时间周期内,另外一隅的华为毅然抛弃和运营商的定制化手机,从2012年自建自己的手机品牌,顺带拉了一把当时还无法和高通骁龙媲美的海思麒麟芯片,彼时海思已经将首次集成巴龙基带芯片的K3V3更名为麒麟910。

这个阶段华为自有品牌手机一直带着麒麟芯片往前走,再加上期间几个关键竞争对手掉了链子,华为手机的量也跟了上来。

后期麒麟芯片也用上了台积电最先进的工艺制程,再往后便是我们熟知的首个集成NPU专用硬件处理单元的麒麟970,如今再从配置上看,最新的麒麟980已经是芯片市场上的顶级作品,不论是CPU、GPU,还是基带、AI、协处理核心等,完全能够和高通骁龙高端系列在移动处理器市场分庭抗礼。

从乔布斯将智能手机带入大众视线到如今渐趋饱和的智能手机全球市场,十多年时间,移动处理器市场格局已定,如今再也看不到昔日霸主们的身影,高通、海思、三星、联发科以及展锐,圈出了各自的一亩三分地,并且以5G为中心,展开新一轮的竞争。

就在5月29日,联发科在台北电脑展期间发布了全球首款集成了5G基带芯片的7nm制程的SoC。三个月前,高通推出了第二代5G新空口(5G NR)调制解调器骁龙X55;年初华为也发布了5G基带芯片Balong(巴龙)5000,再加上紫光展锐的首款5G基带芯片春藤510,围绕新一轮通信技术展开的芯片之战已经拉响了号角。

最后:

移动处理器的发展和手机的迭代是相互推进的过程,从最早的功能机到当前的智能机,芯片从单一的CPU到集成AP和BP的Soc,而这些变化也和移动通信技术发展息息相关。

从2G、3G到4G乃至正在建设的5G,每一代通信技术的变迁都意味着有人落后,有人青云直上。

除此之外,系统、生态、硬件、软件,环环相扣,一招不慎,满盘皆输。如果华为当年死磕WindowPhone系统,哪有后来的麒麟芯片,而英特尔就是典型“一招不慎”的失败案例。

在移动处理器市场,传统的半导体老牌贵族退下了,剩下的都是后来者居上的游戏。

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