自2020年芯片產業鏈開啟高科技戰爭以來，已有3年的時間。

在短短3年的時間內，我們的芯片自給率有了大幅度提升。從此前的不足5%，到現在20%以上。為了避免受到制裁，中國的高科技產品都在紛紛剝離源自美國的技術。

國產手機廠商也掀起了一場自研芯片熱潮，并且已初步有所成績。


01
芯片解鎖萬億市值機會

全球范圍來看，大致可以把自研芯片公司分成兩大類，一類是英特爾、高通和聯發科等，專業研發芯片，售賣給各個使用者；另一類公司主業不是芯片業務，但這些公司在自身體系內垂直研發芯片，置于自家單一的過億級銷量產品里，比如蘋果、三星，還有華為。

專業芯片公司歷史悠久，實力雄厚，一直引領著行業發展，是行業主流。這種局面直到2010年被打破。2007年，蘋果發布開創性iPhone手機后，獲得ARM構架授權的同時，收購了帕洛奧圖一家150人的微處理器設計公司P.A.Semi，開啟了自研芯片旅程。

經過三年時間悄悄地研發與調試，蘋果設計出一款為自家手機定制的系統單芯片（SoC），由三星公司制造。芯片被命名為A4，成功地替換了之前英特爾的芯片。

這對傳統專業芯片公司是巨大的挑戰。經過一番波折與再評估，大家明顯更看好大公司體系內垂直研發芯片的模式。“以前我在芯片設計公司規劃設計一個芯片，最痛苦的事情就是，以拍照來說，芯片前面選用的攝像頭，我控制不住。因為我要面對那么多客戶，每個客戶用的攝像頭都不一樣。”一位芯片設計公司前高管龔允向筆者表示。

同樣的情況也發生在顯示屏、存儲器等需要芯片控制的部件上面。作為傳統芯片公司，無法單一地為某一家手機廠商定制某一款芯片。另外，受限于相互信任，手機廠商也不可能提前把相關產品信息給到芯片設計廠商。“在一個公司內部自研芯片，垂直整合最大的優勢是避開了這些劣勢，攝像頭、顯示屏、存儲器等，都是自己定制的，整條鏈路是一起考慮。”龔允說。

這個道理不難理解。算上蘋果公司勢如破竹的趨勢，市場對兩大類公司給出不同的估值。對于擁有自研芯片的手機公司而言，可謂得遇芯片便化龍。

蘋果iPhone平衡過渡到A4芯片后，擺脫對供應商依賴，增強了芯片自主自控能力，并據此搭建了封閉的iOS系統。其積累的芯片能力并不僅僅局限于手機芯片。2015年，蘋果為手表，專門研發了S系列芯片，2016年，又開發了W系列芯片，專供Apple藍牙耳機提升性能。

等到2020年，蘋果采取新的架構，研發了M系列芯片，首款M1芯片，作為主處理器芯片，不僅可以用于手機，還可以用于PC、iPad，特別是2022年M1 ultra一舉從底層打通了兩個時代的計算平臺，一方面增加了很多平時不敢想的功能，實現了產品差異化；另一方面更增加了對用戶的粘性。蘋果產品用戶像雪球一樣越滾越大。

華為從2012年開始自研處理器級別芯片，早期出發點是用于視頻采集，后來用于手機處理器。早期芯片有功耗問題，通過研發攻關，華為很快解決并且實現了量產。最終在2014年用于高端手機Mate系列、P系列。

像蘋果一樣，華為同樣通過芯片產品實現了差異化。嘗到甜頭之后，華為通過海思芯片主體，不斷地探索、豐富芯片能力。

與蘋果不同之處在于，蘋果著力于為產品性能提升，在芯片層面尋求解決方案，華為則增加了通信維度，其研發的芯片比蘋果多了基站、服務器等應用場景。這是華為的一個創新。換句話說，華為海思芯片研發設計，分別用在手機、PC、基站以及智能穿戴等物聯網設備上（巴龍通信芯片）。

這類掌握了芯片能力垂直整合的公司，因為上下游打通而帶來的想象空間，比傳統處于上游的芯片公司獲得更高一個量級估值。

2022年第一季度，高通市值在1萬億人民幣，蘋果最高達到3萬億美元市值。華為沒有受到打擊之時，年利潤約在720億人民幣，以30倍PE算，可以穩穩地站上2萬億人民幣估值。如果沒有遭受打擊，華為的市值將隨著手機、PC、平板等業務不斷攀升。

分析至此，如果你是手機廠商決策者，會忍著不進入芯片行業嗎？


02
國產手機自研芯片成績初現

近日，研究機構Techanarei發布了對中國最新智能手機小米12T Pro和vivo X90 Pro/Pro+的拆解分析結果，發現中國自研芯片的比例正在逐年上升。


小米、vivo手機拆解

小米12T Pro

2022年10月，小米12T Pro發布。與 12S 系列一樣，搭載驍龍 8+ Gen 1 芯片組，采用臺積電4nm工藝。

如圖為小米12T Pro的主板。電路板按功能劃分，每個功能都有一個金屬屏蔽罩，屏蔽層用作電磁波和散熱的對策。當屏蔽層被移除時，可以看到在一張基板的表背上裝滿了芯片。左側為處理器側，右側為從背面支持處理器的電源系統。主處理器以POP（包對包）的形式實現，上面是DRAM，下面是處理器。處理器便是高通驍龍 8+Gen 1。DRAM位于正上方，存儲器和通信用收發器位于其旁邊。

小米12T Pro最大的特點是采用了小米自主研發澎湃P1芯片。小米不僅研發并采用了電池充電IC，還有攝像頭AI處理器等，還繼續采用了自家芯片，大幅縮短了快充時間。


vivo X90 Pro/Pro+

該機構還拆解了vivo 2022年12月發布的X90 Pro，意外發現該手機的內部結構與小米12T Pro幾乎一模一樣。不同的是，vivo X90 Pro有兩節電池。觀察vivo X90 Pro的電路板，基板為隔著墊片的2層結構，連接在基板的背面。除了通過劃分地板來分隔功能外，它還像小米機型一樣屏蔽了電磁波和熱量。

值得注意的是，X90 Pro在二層的副板也搭載了vivo自家的處理器“V2”。V2是vivo的第二代自研芯片。它是一款非常高性能的處理器，具有AI功能和相機ISP功能。vivo V2采用臺積電6nm工藝制造，擁有18TOPS的高運算性能。對vivo V1和V2的芯片進行開孔分析，報告認為兩款芯片的研發和商業化都標志著vivo開始發力半導體。


自研麒麟回歸

去年6月6日，華為發布新機暢享50，主打超大電池超長續航，還透露了神秘的“八核芯片”。我國數碼博主“數碼郎中”在拆解了華為暢享50的過程中，發現其上搭載了一枚“神秘”的CPU芯片HI6260GFCV131H。

各種信息透露出，華為暢享50的處理器大概率是麒麟710A，采用中芯國際14nm工藝制造，在2020年初曾現身，而因為華為被制裁，這批大概是庫存。結合華為之前公布的芯片堆疊方案，基于14nm通過3D堆疊以及封裝技術，華為能夠制造出性能優于14nm并接近于7nm制程的芯片。

值得注意的是，對于麒麟系列，華為一般會在芯片絲印的型號后面加一串字符，記錄芯片的生產日期和生產地點。而華為暢享50除了芯片型號之外，再沒有寫其他字符串，顯然華為不想讓外界知道這顆芯片的生產日期和地點。

從之前Techinsights對華為手機的多次拆解中可以發現，華為在核心SOC的麒麟芯片之外，各種細碎的芯片——RF射頻芯片、邏輯控制芯片、電源管理芯片、WiFi芯片都換成了海思自研芯片。

可以看到的是，國產手機廠商的自研芯片正在加速進入到產品當中。


03
自研芯片有所成績

2021年至今，國內手機廠商迎來一波自研芯片熱潮。

2021年9月，vivo推出了自研獨立ISP芯片V1，作為對通用處理器難以滿足用戶個性化或重度拍攝需求的補充。目前，vivo已經發布了兩款自研芯片。

2021年3月，小米推出ISP澎湃C1，后續又推出了快充芯片澎湃P1和電池管理芯片澎湃G1，且P1和G1組成了小米澎湃電池管理系統，實現了自研芯片之間的聯動。

OPPO的芯片自研，也是從影像專用芯片起步。2021年12月發布的首款自研芯片馬里亞納MariSilicon X是一款影像NPU，基于AI算法、AI降噪、實時RAW計算等能力，為OPPO追求“自然、舒適、符合記憶”的手機影像理念提供算力算法支持。2022年12月發布的馬里亞納MariSilicon Y則面向無損音質這一新的消費趨勢和用戶的個性化聆聽體驗，是一款藍牙音頻SoC芯片，通過更高的傳輸速率和無損壓縮率更高的編解碼技術，更好地滿足高解析度流媒體的傳輸要求。

然而，在小米、OPPO、vivo三家之中只有澎湃S1屬于一款SoC芯片，但由于這款芯片缺陷多、表現一般，最后也沒有了下文。OPPO與vivo對芯片研發的路線比較接近，都是先從ISP芯片做起，然后再向SoC芯片過渡。


為什么是ISP芯片，而非SoC？

一方面，SoC稱為系統級芯片，一般由CPU、GPU、NPU和存儲等部分組成，集成了很多不同的功能：比如CPU負責處理計算任務；GPU是負責圖像渲染；基帶負責通信；ISP負責處理相機數據；DSP負責解碼；NPU是作用于人工智能運算。因此，SoC芯片的規模一般遠大于普通的ASIC，加之深亞微米工藝帶來的設計困難等，使得SoC設計的復雜度大大提高，無論是工藝還是流片成本都非常高。

在目前的手機廠商中，僅有蘋果、谷歌、華為、三星具備實力設計SoC芯片。在供應鏈廠商層面，則有高通、聯發科與紫光展銳。

另一方面，ISP芯片的技術難度相對較低，投入資金也相對較少，試錯空間比較大，且由于SoC芯片的升級規律限制，ISP模塊更新頻率并不會很高，無法掌握具體的升級規律等，手機廠商對ISP的可控度非常低。而手機廠商通過自研ISP芯片，就能夠有效解決上面提到的問題。自主設計ISP芯片，可根據手機產品具體需求實現更有針對性地定制，充分發揮手機影像系統實力，更容易實現影像系統突破。并且不用擔心不同SoC平臺之間ISP模塊差異，換個SoC平臺同樣很容易就能保證成像質量，因此自研ISP芯片至關重要。

據悉，OPPO旗下的IC設計子公司上海哲庫已經展開了應用處理器（AP）及手機系統單芯片（SoC）的研發計劃，其中AP芯片預計將于2023年推出，并采用臺積電6nm工藝制程。2024年推出整合AP及基帶（Modem）的手機SoC，并進一步采用臺積電4nm工藝制程投片。值得注意的是，近日根據網絡數碼博主“手機晶片達人”爆料，曝OPPO自研的智能手機應用處理器（AP）已正式流片，將采用臺積電4nm工藝制程，外掛聯發科5G基帶芯片，預計2023年年底量產，2024年上市。

小米集團手機部ISP芯片架構師左坤隆也表示，將以澎湃C1為起點，重新出發，回到手機SoC芯片的設計制造當中去。


04
自研SoC難在哪兒？

眾所周知，國內具有自研SoC芯片能力的只有華為海思，其他手機廠商選擇的是面向特定功能自研專用芯片，那么自研SoC到底有多難？

在研發難度上，SoC芯片的復雜程度非常高，需要同時解決基帶、ISP小芯片、AI等核心部件，在CPU，GPU等等處理器方面也得深耕布局。眾所周知，蘋果處理器依舊采用的是外掛基帶，高通作為蘋果5G基帶芯片的獨家供應商，手握絕大多數的基帶專利，每年向蘋果收取高昂的授權費用。國產手機廠商想要自研SoC芯片，基帶就是第一個大關。

在時間成本問題上，高通、聯發科、蘋果基本上是一年迭代一款芯片處理器，隨著芯片工藝的進步而同步發展。若從無到有做SoC，還得跟上主流市場水準，難度極大。可能現在投身做SoC，等取得成功并量產上市，就需要很多年。

在生態問題上，手機廠商要自研手機SoC，除了在芯片領域有足夠的技術實力之外，還要求自己產品的量足夠大，支撐起自研芯片的生態。目前，全球也只有像蘋果、三星、華為這樣的大廠商，有這樣的技術實力和產品生態。

蘋果和華為之所以能成就高端，得益于自研SoC，實現深度的軟硬件融合，大大提升用戶體驗。比如蘋果迭代多年后的A15芯片無論是性能還是功耗都遠遠優于驍龍8 Gen1，蘋果推出的M1系列芯片，也幫助打破了手機和PC間的生態隔閡，直到現在，在蘋果的業務線中，自研芯片依舊是戰略性位置。華為也是得益于其強大的麒麟芯片，在手機市場中獲得更大的增長空間和更強的產業鏈話語權。

無論是在國內市場還是全球范圍內的市場。過去10年，國內手機廠商都在持續走全球化路徑。而在當下，高端化已經成為必然之路。當下手機廠商礙于自身的技術能力和投入，使得自研芯片只能從電源芯片、影像芯片入手，等到各方面成熟后，再研發主SoC芯片。未來一定可以看到更多自研甚至自造的國產芯片出現在國產手機里。

除了手機企業自研芯片之外，產業鏈也在加強技術研發并取得突破，國產CMOS芯片、存儲芯片、5G射頻芯片等都已先后量產成功，產業鏈與國產手機企業的共同努力正逐漸形成國產芯片一條完整的產業鏈條。