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手机芯片往事

2020-03-28
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十年之前,小米公司正式成立。一年后,小米手机第一轮开放购买,3小时内10万台库存销售一空。从此,小米开启了它在手机市场上的传奇。2017年,小米自主研发的芯片澎湃S1 搭载小米5c亮相,让小米打开了通往手机芯片的大门。但这扇门所展现的现实却是残酷的,小米5c仅在市场上存在了7个月,我心澎湃至今也没有再起波澜,甚至最近有消息传出,小米已经退出了手机AP芯片的研发。

手机芯片存在着巨大的市场商机,但要想真正迈进手机芯片这扇门,还需要迈过“人脉”和大笔的“买路财”这两道门槛。或许是因为这门槛又高又宽,在过去十年当中,有不少厂商都在这上面栽了跟头。

3G的到来改变了AP厂商的命运


首先明确一个概念,AP即Application Processor(应用处理器),常规的AP通常包括CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器),ISP(图像信号处理器),DSP(数字信号处理器)等等,主要负责和移动设备日常应用有关的指令和数据处理。

诺基亚象征着手机的一个时代,伴随着这股手机市场的热潮,促使很多厂商对手机AP芯片下手了。据相关人士表示,2005年前后,先后有十家左右的半导体公司烧钱进入了AP领域,包括了高通、博通、英伟达、德仪、意法、爱立信、英特尔、ADI、联发科。

与此同时,3G网络的到来带动了智能手机的兴起。而这场手机市场的变革,也为AP厂商酿下了一碗苦酒。在走向3G的过程当中,基带芯片与处理器之间发展了的变化,让这其中的一些厂商逐渐断送了他们在手机芯片上的发展。当时,在智能手机兴起之时,高通将基带芯片集成到了移动处理器当中,这种方式的出现,让传统AP产品的发展遇到了阻碍。

在这当中包含了意法-爱立信,该公司成立于2009年,整合了意法半导体的无线半导体业务(ST-NXP Wireless)和爱立信手机平台部门(Ericsson Mobile Platforms)的合资企业,双方各持50%的股份。合资公司拥有当时移动应用市场上最强的半导体与平台产品阵容,借以此成为了诺基亚、三星、索尼爱立信、LG和夏普的重要供应商。据相关报道显示,从2011年2月15日开始,公司展示了一系列产品:

  • Nova系列的应用处理器:A9600,A9540和A9500。

  • Thor系列调制解调器产品:M5720,M5730,M5780,M7300,M7400和M7450。

  • 具有应用处理器和调制解调器的NovaThor系列组合产品:T5008,U4500,U8500,L9540,L8540和L8580。


但是由于高通芯片对智能手机市场的强烈冲击,加之诺基亚的疲软,使得意法-爱立信的营收受到了冲击。于是,在随后的一年中(2012年12月),意法半导体宣布,于2013年第三季从意法-爱立信撤资,出售他们手中的持股。2013年3月,意法半导体与爱立信公司共同宣布,在2013年8月2日后关闭意法-爱立信,双方各自撤回资金与技术。

由于诺基亚的衰落,德州仪器在手机AP芯片上也出现了危机。但德州仪器在手机AP市场中也有过辉煌的一幕,其AP产品一度被视为是最佳的选择之一。它的代表作是OMAP系列,三星的S2,摩托罗拉的XT910都是使用德州仪器的OMAP系列处理器。据维基百科资料显示,德州仪器的OMAP平台创建于2002年12月12日,当时意法半导体和德州仪器共同宣布了一项开放式移动应用处理器接口(OMAPI)计划,该计划将与2.53G 手机一起使用,并将在2003年生产。后来这个计划被合并为一个更大的计划,并更名为MIPI Alliance。OMAP是德州仪器对这一标准的实施,意法半导体的则为Nomadik

2003年的时候,德州仪器推出了其第一代移动智能终端处理器OMAP 1。根据记载显示,OMAP系列由按性能和预期应用分类的三个产品组组成:

  • 高性能应用处理器

  • 基本的多媒体应用处理器

  • 集成调制解调器和应用处理器


但是由于手机市场的变革,德州仪器的OMAP系列芯片需要外挂基带芯片,在成本上并不具优势。在上有高通,下有联发科的情况下,德州仪器在手机AP市场上的投入并不讨好。同时,在德州仪器所制定的发展规划中,AP业务也不怎么符合公司的整体战略规划,于是,2012年9月26日,德州仪器宣布,他们将结束其在智能手机平板电脑为导向的OMAP芯片业务,转向专注于嵌入式平台。

德州仪器的退出,苹果的崛起,让业界看到了基带芯片所蕴藏的巨大市场,因而在这一期间,关于手机基带的竞争也愈加激烈。2014年,博通宣布将退出手机基带芯片市场。在此之前,博通曾于2013年以1.64亿美元收购日本芯片厂商瑞萨的LTE资产。而瑞萨的产品则源自于其在2010年收购的诺基亚无线调制解调器业务,当时这笔交易的价格是2亿美元。同年,瑞萨还将其手机半导体部门独立为百分之百持股的子公司——Renesas Mobile,业务包括手机多媒体系统单芯片业务部门(Mobile Multimedia SoC Business Division),以及原属于诺基亚的无线调制解调器芯片业务。根据后来EET的报道显示,由于三星和苹果两家手机霸主纷纷自行研发应用处理器,Renesas Mobile难以找到立足之地,所以本次收购的结果并不令人满意。

回到AP市场,由于手机市场发生的变化,对于当时DSP领域的四大厂商(TI、Freescale、ADI和Agere/ LSI)来说,也产生了一些变动。德州仪器是DSP领域当之无愧的霸主,对其他竞争对手拥有着压倒性优势。它的C64/C64X+系列的DSP芯片及其硬核,仍被很多人视为是在无线通信和手机的历史上永远的经典。至今,德州仪器的DSP产品依旧活跃在手机当中,尤其是在高端手机当中,它的产品依旧是大多数厂商的首选。

但对于其他DSP厂商来说,它们的境遇就困难了许多。

在这期间,曾经踏足手机领域的ADI出售了其部分相关的手机产品线,包括手机射频产品线Othello和手机基带产品线SoftFone。根据国际电子商情的报道显示,ADI当时在这两条产品线上的投入与产出不符。因此,ADI决定将手机主芯片产品线出售给一个更具规模效应、能支持此技术发展的厂商。于是,2007年,ADI以3.5亿美元现金的价格将其旗下Othello和SoftFone手机芯片产品线相关的有形及无形资产以及团队出售给了MTK。关于本次收购,当时也有文章评价称,当时MTK的主要用户是国内手机厂商,而ADI的用户则是三星、LG等国际主流手机企业。获得ADI的资源后,MTK将可能进一步为国际厂商提供服务。

除此以外,Agere/LSI的手机芯片业务也于2007年被英飞凌以3.67亿欧元(大约4.95亿美元)的价格所收购(后来,英飞凌又将这块业务出售给了英特尔)。据相关记载显示,2007年上半年,Agere/LSI的手机芯片业务收入为1.5亿欧元,主要客户为三星和夏新。后来关于这家公司的消息就是我们都知道的,2013年12月,安华高科技宣布以66亿美元全面收购了LSI。

英特尔在手机芯片上的投入一直都不少。1997年,英特尔就从DEC公司收购了StrongARM架构,2000年左右,英特尔基于ARM 技术推出了StongARM系列处理器,也就是Xscale系列处理器的前世。Xscale系列处理器有四大分支领域:PXA、IXP、IOP、IXC。其中,PXA系列是用于PDA和智能手机上的。但由于彼时手机AP并没有为英特尔带来可观的利润,于是2006年当中,英特尔将其XScale手机及手持设备芯片业务以6亿美元的价格整体出售给了Marvell,其中包括应用处理器、通信处理器和其它配套软件。

随后,苹果手机大卖,英特尔又重新回到了手机芯片的怀抱。2012年英特尔发布了应用于智能手机的ATOMZ2460处理器,正式宣布X86架构的处理器产品进入智能手机领域。联想K800、英国Organge的Santa Clara和印度LAVA的Xolo X900均采用了这款芯片。而后2012年英特尔又发布了两款应用于智能手机的凌动处理器。分别比Z2460更低端的Z2000和更高端的Z2580。但现实是,英特尔移动部门在2013年亏损31亿美元,2014年亏损达到42亿美元。到了2016年,英特尔宣布停止对Broxton(主要面向高端)和SoFIA(主要面向低端)两款的ATOM系列处理器产品线的开发。

在移动处理器上的失利,并有让英特尔放弃手机芯片这块市场。当初处理器集成基带芯片引来来“腥风血雨”让英特尔意识到了基带芯片的重要性,加之苹果手机的快速发展带动了基带芯片的需求,所以英特尔看上当时苹果基带的主要供应商之一,英飞凌。此时,英飞凌恰逢也正想出售这块业务。于是在2010年,英特尔以14亿美元的价格接手了英飞凌的无线解决方案(WLS)部。但接下来的现实是,英特尔的基带性能不敌高通,伴随着苹果重新回到高通的怀抱,英特尔的手机芯片梦也碎了。2019年,英特尔宣布公司将退出5G智能手机调制解调器业务,专注于5G网络基础设施及其他数据中心业务。

除此以外,英伟达也曾在手机AP上有所投入。Tegra是英伟达为智能手机个人数字助理和移动设备开发的片上系统系列。早期的Tegra SoC被设计为高效的多媒体处理器,Tegra 系列中的APX芯片是为智能手机设计的,而Tegra 600是为智能手机设计的,650芯片则被用于智能本移动互联网设备。第一个使用Tegra的产品是MicrosoftZune HD媒体播放器,随后是三星 M1。微软的Kin是第一款使用Tegra的手机。但由于制程工艺的问题,使得该系列芯片在手机上表现并不令人满意,后来英伟达决定撤出手机市场,转型了把处理器主要面相移动游戏和汽车领域。其较新型号Tegra系列就是在不牺牲功率效率的情况下,更着重于游戏和机器学习应用的性能。

在手机市场过去的十年当中,我们见证了诺基亚的辉煌,也见证了它与苹果之间进行了历史性交接的过程。同样地,在这个过程中,我们也眼见着一批厂商在手机AP领域起高楼,眼见它宴宾客,但由于基带芯片带来的改变,我们也眼见它楼塌了。但不可否认的是,这些厂商曾经为手机芯片领域所做出的卓越贡献。

手机芯片新势力登场


时至今日,手机仍然是我们生活中重要的工具。虽有一些企业退出了手机AP市场,但伴随着基带芯片问题的解决,也出现了一批后来者前仆后继地涌向了这个市场。这其中,就包括高通、三星、联发科、苹果、华为等企业。

十年以前安卓开始突进手机市场,同时伴随着3G时代的到来,基带芯片也需要更替。由于之前大多数购买AP芯片的企业,都是通讯行业的大佬,显然不需要基带。这也就使得一些手机AP芯片厂商没有向基带方面发展,这其中就包括了德州仪器。而此时,高通几乎垄断了3G时代的专利,其基带产品受到了市场的肯定,而后,高通将其基带与他自己半路出家的AP以及他收购的Adreno系列GPU集成到了CPU上。虽然其AP和GPU的性能并不是很突出,但或许是因为它的基带太优秀了,也或许是因为集成的CPU芯片版本总成本更低,这使得手机整机厂商在采用高通基带的时候更倾向采用高通的集成CPU。就这样,高通MSM系列CPU芯片占领的大片的市场。因此,业界也流传一句,买高通基带送处理器的梗。

十年前的手机AP领域,三星与苹果也曾携手开发过ARM架构处理器。苹果是从A4芯片(iPhone 4)开始自主研发,此前所采用的芯片基本是由三星提供。另一方面,三星在手机领域也有着诸多的探索,凭借着两者在AP芯片上的合作,三星也在2010年成立了奥斯丁研发中心,开始了打造独立核心设计,以及名为Exynos品牌的自有AP芯片。

在国内方面,华为在手机AP领域已经取得了看得见的发展。根据市场研究公司Counterpoint在今年3月23日的季度报告中显示,在智能手机AP市场的前五名中,三星电子和华为在2019年的市场份额有所上涨,而高通,联发科和苹果则遭受挫折。

具体来看,高通以33.4%的份额位居第一。但是,其市场份额比上一年有所下降。高通公司在除中东非洲地区以外的所有地区均拥有超过30%的市场份额,排名第二的联发科在中东,非洲,印度和东南亚等廉价智能手机最受欢迎的市场中表现强劲。三星的份额从2018年的11.8%飙升到2019年的14.1%,击败苹果跃升至第三位,其在欧洲和拉丁美洲占据了相对较大的市场份额。同时,华为在中国市场的份额也有所激增。

除了头部厂商的竞争外,我国还有展讯、瓴盛等企业在AP领域持续发展,同时,例如OPPO\VIVO等手机厂商的加入,也促进了AP市场的繁荣。在手机基带芯片方面,翱捷科技曾在2015年通过收购Marvell 的MBU(移动通信部门),成为了国内基带公司中除海思外拥有全网通技术的公司。

结语


目前,手机市场正处于由4G向5G转变的过程。在这个过程中,手机AP芯片与基带芯片再次发生了变革,这对于各路玩家来说,既是机遇也是挑战。成败与否,都是一次伟大的探索。

*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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