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中国手机主芯片国产化率23.6%,华为海思贡献了多少?

2019-05-17
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前些天,在一次行业峰会上,中国信息通信研究院副总工程师史德年表示:中国智能手机市场核心芯片国产化率达到23.6%,此外,国内手机的国产屏幕占比稳步提升,达到67.5%。


目前,国产手机已经在中高端市场站稳脚跟,在2000~4000元的中端智能手机中,国产手机占比已达到90%~100%,在4000元以上的高端市场上,国产手机占比也从4年前的1.8%,提升至2018年的33.5%。


在此基础上,史德年表示,智能手机核心芯片的国产化率,从2014年的11.9%,提升到了2018年的23.6%,增长了一倍。


实际上,以上提到的智能手机核心芯片,主要就是指处理器,包括基带和AP(应用处理器)。


目前,中国大陆地区的手机处理器厂商主要包括两家:一是华为海思,其研发的芯片都是供给自家手机的;另一家就是紫光展锐,其芯片主要针对中低端、高性价比的手机应用。而史德年提到的中国智能手机市场核心芯片国产化率达到23.6%,主要就是由这两家厂商贡献的,而它们的主要竞争对手,是来自中国台湾的联发科和美国高通公司。


国金证券研究创新中心的数据显示,2018下半年,华为海思率先使用台积电7nm制程工艺推出了麒麟980芯片,在此基础上,华为持续拉高其海思智能手机芯片自用比重,第四季度达78%(2018年前三季度为71%~73%),这使得海思在去年第四季度手机芯片出货量环比增长了23%,并一举超越联发科,拿下中国国内智能手机主芯片23%的市场份额。而前文提到,中国智能手机市场核心芯片国产化率达到23.6%。可见,其主要贡献者就是华为海思,特别是麒麟980芯片。


图1:全球主要手机芯片厂商2018年四个季度在中国市场的市占率(从左至右分别为第一、二、三、四季度)


除了采用自家的麒麟处理器之外,华为手机也采用高通和联发科的产品。而随着其自给率的提升,联发科在不断流失来自华为手机的处理器芯片订单,从2018年第三季度的8%下滑至第四季度的6%,此外,联发科也是OPPO手机处理器的主要供应商,也在下滑,从去年第三季度的57%降至第四季度的39%。

 

而随着海思麒麟处理器的崛起,高通在中国的市场份额也在下滑。因为未在去年第四季度推出7nm手机SoC,再加上失去苹果手机基带芯片订单(目前已经恢复供应),除了在OPPO手机中的芯片份额仍有斩获外(从去年第三季度的43%增长至第四季度的61%),高通在华为,vivo、小米、苹果智能手机中的芯片份额几乎是在同步下降。国金证券的统计数据显示:高通去年第四季度在中国的手机芯片出货量环比下降4%,这种状况在今年上半年也有延续。


图2:四家芯片在各品牌手机份额的变化(来源:国金证券)


紫光展锐方面,从图2可以看出,在国内手机市场,其处理器芯片主要应用于小米和vivo。虽然其市占率只有1%左右,与海思的23%差距较大,但由于其由低向高、稳扎稳打的稳健发展策略,使得处理器芯片性能和功能不断完善和提升,市场认可度也在提升,在巨大的中国手机市场,其发展前景是值得期待的。

 

麒麟980诞生记


在手机处理器方面,从2009年,海思推出第一款面向公开市场的K3处理器开始,一直到2018年推出麒麟980,华为海思花了10年的时间,仅麒麟980项目研发耗资就超过3亿美元,其在2015年立项,包括联合台积电进行7nm工艺研究、定制特殊基础单元和构建高可靠性IP、SoC工程化验证,最终定型、量产,前后投入36个月,1000多名半导体设计与工艺专家,5000多块工程验证开发板。


另外,在手机处理器研发方面,华为海思与三星、苹果有所不同,后两者设计芯片的重点是应用处理器,而海思则更看重核心技术——基带的研发。因为基带芯片是联系电信设备与手机的纽带,而目前市场上虽然半导体IP很多,但要想买到手机基带IP事比登天,要买也只能从高通那里买现成的基带芯片,可见其研发难度之高,苹果与高通的官司,相争的核心点就是基带。而要自己搞研发、创新,就需要大量的投入,特别是基础性芯片研究。


2017年,华为研发费用高达897亿人民币,大大超过苹果和高通。过去10年,华为投入的研发费用超过4000亿元,位居世界科技公司前列。


下面看一下麒麟980是如何诞生的。

 

2004年10月,华为创办了海思公司,它的前身是华为集成电路设计中心,正式开启了华为的手机芯片研发之路。


2009年,海思推出了第一款面向公开市场的K3处理器,其定位与当时的展讯、联发科一起竞争山寨市场,但并没有用在华为自己的手机里。


2010年,苹果自研的A4处理器用在了iPhone 4上,并取得了巨大的成功,这在一定程度上启发了海思,于2012年推出了K3V2处理器,这一次用在了自家手机中,而且是旗舰机型。


之后,海思推出了第一款SoC——麒麟910,它第一次集成了海思自研的基带Balong710。


海思后来推出的每一款麒麟系列处理器,都会配置在当时的华为手机中,如麒麟910T用在了华为P7当中,还有后来的Mate7和麒麟925,P8和麒麟935,Mate 9和麒麟960,Mate 10和麒麟970,以及麒麟980,而最新的麒麟985也呼之欲出,很可能在年底就会与我们见面。


2013年,华为收购了德州仪器OMAP芯片在法国的业务,并以此为基础成立了图像研究中心。从麒麟950开始,海思的SoC中开始集成自研的ISP模块,这使得华为海思可以从硬件底层来优化照片处理。


决定手机相机画质的并不是摄像头的像素,而是图像处理器和算法。从P9开始,华为已经跻身全球手机拍照的第一阵营。据统计,P9系列销量超1200万部,自研ISP发挥了重要作用。


海思芯片经过数代的发展,特别是在麒麟960之后,进步显著,其诸多性能指标已经达到了高通骁龙等旗舰芯片的性能指标。


而真正引爆市场的就是海思于2017年推出的麒麟970。麒麟970是华为首个人工智能移动计算平台,也是业界首个集成NPU硬件单元的移动处理器,包含8核CPU、12核GPU、双ISP、LTE Cat18 Modem以及HiAI移动计算架构。麒麟970基于台积电10nm工艺,集成了55亿个晶体管,功耗降低了20%。相比于传统的智能手机芯片,麒麟970在处理用户需求、指令时,可以用更高的能效比、更快的速度、更短的时间来完成任务,为用户节省更多的时间。


2018年,华为正式迎来了麒麟980,性能比麒麟970又有了显著的提升。麒麟980是全球首个采用台积电7nm制程的手机芯片,集成了69亿个晶体管,性能和能效得到了全面提升。对比麒麟970,其性能提升75%,能效提升58%。


不只是处理器芯片


手机里用到的芯片很多,主要部分可分为:处理器(基带+AP),存储器(DRAM和NAND Flash),电源管理,以及RF前端芯片。另外,还有Wi-Fi和生物识别芯片等。

 

图3:智能手机中的主要芯片


而以上这些主芯片,大部分市场都被非中国大陆的国际大厂把持着,国内产品很少能打入几大品牌手机供应链。


但这一状况似乎在悄然发生着改变。前文谈到,华为海思的手机处理器芯片占据了本土供应链23%的市场份额,在此基础上,该公司自行研发的电源管理、协处理器、Wi-Fi等芯片正在积蓄力量,且已经在成熟产品当中应用了。


以最近营销火爆的华为P30为例,该手机的处理器SoC依然是麒麟980,此外,我们看到,其内部多款主芯片,都是由海思自行研发的,特别是电源管理和RF、Wi-Fi部分,海思通过多年的技术积累,产品已经达到了成熟的程度,具体到P30,其用到了编号为Hi6421和Hi6422的电源管理芯片,编号为Hi6H01S和Hi6H02S的LNA(低噪放),编号为Hi6363的RF收发器,以及编号为Hi1103的Wi-Fi/蓝牙芯片。


以上这些海思自研的芯片在P30所有主芯片BOM成本当中的比重可以说是前所未有的,相信这也是国内其它几家品牌手机在短期内很难达到的。


而手机厂商自研芯片也在成为一种趋势,除了华为之外,小米的芯片团队也在积蓄力量,但目前的发展情况似乎不太顺利。此外,有消息称OPPO也在组建手机芯片团队。而国外的苹果和三星的手机芯片研发实力已经非常成熟,也一直是我们学习和追赶的目标。


差距依然很大


一部智能手机中,除了以上提到的主芯片之外,还包括摄像头芯片、显示/触控芯片、指纹识别芯片等。另外,部分智能手机也会搭载专用的音频芯片、用于图像处理的DSP芯片、虹膜识别芯片、感光芯片、协处理芯片等。


国外芯片供应商在主要手机芯片领域,例如SoC、存储、射频、摄像头等,处于领导或领先位置。中国在处理器以外的芯片方面的自给率还很低。


国内手机芯片相关的从业公司中,从行业影响力来看,仅少数公司在部分领域取得了突破,例如海思的麒麟芯片、汇顶的指纹识别芯片等,多数公司仍扮演着各自领域的中低端产品或服务供应商的角色,整体上与业界先进水平差距较大,这些公司在技术和资金密集的半导体行业的激烈市场竞争中谋求发展的难度也较大。它们的整体实力相对薄弱,追赶国际先进水平任重道远。


另外,国内多数手机芯片厂商起步较晚,业务起始于国际厂商逐步放弃的中低端市场,这决定了它们在市场竞争中必须采取薄利多销的策略,价格战成为最常用的手段。低端产品、低价、低毛利,这样的商业模式不利于在芯片行业可持续发展。


除了要提升自身研发实力之外,本土的手机芯片厂商也需要更多的机会,而随着我们不愿意看到的贸易壁垒高起,客观上给本土芯片厂商提供了更多的发展空间和机会。而随着手机厂商越来越深地向芯片领域渗透,以及本土越来越多的模拟芯片创业公司崛起,特别是手机RF前端PA、滤波器等厂商的涌现,以及以长江存储和合肥长鑫为代表的本土存储器厂商产品的成熟与量产,将会进一步提升本土手机芯片的市占率,争取更多的主动权。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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