PC芯片厂造手机芯，为什么这么难？

最新更新时间：2020-05-28

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手机芯和PC芯厂商向来各玩各的。在芯片制造这条“楚河汉界”的两端，一面是以英特尔、AMD、和NVIDIA为核心致力于桌面办公的“老大哥”，而另一面则是以高通、苹果、和麒麟为代表主宰移动时代的“后浪”，前者在PC时代风光无限至今仍余威不减，而后者则在移动时代大显身手仍欲掌控5G时代。

从PC时代，到移动时代，再到如今的5G/万物互联时代，手机芯厂商和PC芯厂商之间“你来我往，好不热闹”，然而“小卒子过河，有去无回”，双方只要一跃边界，便仿佛受魔咒一般无法正常发挥。无论是曾经红极一时的NVIDIA Tegra手机芯，还是当下被寄予厚望的高通骁龙PC芯，都有些上不了台面。

NVIDIA Tegra手机SoC芯片失败收场

NVIDIA Tegra出生于一个好时代，准确的说是一个“天时地利人和”的绝佳时代。

2007年1月，iPhone一代产品在美国旧金山横空出世，凭借着全触控设计和iOS操作系统等优势，乔布斯和苹果正式将手机行业拉进智能手机时代。同年11月，Google正式对外展示了Android操作系统，并以Apache免费开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码。自此，当今两大手机操作系统全部亮相，而NVIDIA Tegra便是诞生于此时。

2008年2月，已经洞察到移动市场潜力的老黄（NVIDIA CEO黄仁勋）发布了旗下首款应用于智能手机与掌上电脑平台的APX2500芯片，即Tegra第一代芯片，然而无法完全摒弃PC芯制造思维的老黄注定了Tegra未来的悲惨结局。

事实上，早在第一代Tegra芯片之前，NVIDIA旗下便拥有自家的手机芯，即Goforce芯片，这个听起来便很老黄的命名方式与当下NVIDIA PC端Geforce独立显卡仅有一字母之差。

作为专为手机等移动平台打造的独立显卡，搭载Goforce平台最知名的产品或许便是摩托罗拉V3系列中的V3xx了，然而GoForce 3D 4800的加持并未让V3xx有多“鹤立鸡群”，反而由于比较鸡肋的可编程GPU 3D核心（尽管是移动端首个可编程GPU核心）等因素影响，GoForce在GoForce 6100之后便销声匿迹。

相比集成度更高的SoC芯片，以Goforce为代表的移动端独立显卡徒有一个高端大气的虚名。在实际商用过程中，无论是整合芯片提升总线效率，还是提升生产效率节省成本，亦或是降低功耗减少散热，SoC芯片都有其独到的优势，也正是如此，老黄才决心自己制造SoC芯片，即Tegra系列芯片。

然而刚一推出的Tegra一代产品并未获得太多订单，仅有彼时致力于打造Windows Phone操作系统的微软给予支持，直到首款移动双核芯片Tegra 2的出现。

凭借着不错的CPU性能和领先于对手一代的GPU性能，Tegra 2获得了不少主流手机和平板电脑品牌的订单，包括三星、摩托罗拉、LG、东芝、Acer、和华硕等，Strategy Analytics市场调研数据显示，2011年Tegra 2在Android平板电脑的市场份额约为34.4%。

然而架构老旧的Tegra 2依旧存在诸多问题，除了依旧采用分离式渲染架构，老黄的习惯性阉割也令Tegra 2出了大问题，缺失neon单元（simd拓展指令集）的Tegra 2在多媒体性能上远不及彼时友商的SoC，而这也成为了Tegra 2的最大黑点。

而到了Tegra 4时代，Tegra系列的订单大幅减少。据国内媒体快科技此前报道，2012年搭载Tegra芯片的手机市场份额仅为1~2%，同比下降54%，彼时的高端和低端芯片市场分别别高通和联发科。

当然，这中间还有一个插曲，彼时仅将高通视为对手的英特尔在移动端芯片市场份额将至不到1%，至此PC端两大芯片厂商发力手机端的梦想随之破灭。

总结来看，Tegra系列失败的原因主要包含四大方面：架构老旧、基带缺失、功耗过高、以及价格问题。

首先，Tegra系列吃老本，架构老旧，制程工艺上落后友商（K1之后好一些），比如Tegra 4未使用当时业内的统一渲染架构，而是采用老旧的像素、顶点分离式，这直接导致Tegra 4不支持当时新的OpenGL ES 3.0标准规范，与友商差了一大截。

架构老旧直接导致本来略有领先CPU和GPU性能在随后被友商逐渐追赶并碾压，在搭载Tegra 4的小米3移动版发布会上，老黄用蹩脚的中文表示，“我们特别擅长图形处理技术”，然而在移动市场，老黄似乎并没有如其所愿。

其次，基带的缺失，这一直是老黄造手机芯最大的弱点（唯一集成基带的产品只有Tegra 4i，但是性能却阉割很多，产能也有问题），这导致很多OEM厂商在NVIDIA买芯片之后还要去高通等厂商买基带，以至长期无法及时完成处理器和基带的整合，这也是为什么当时NVIDIA在平板市场较为突出的原因（无需基带），而“买CPU送基带”的高通则在基带整合方面优势明显。

第三，则是功耗过高、散热不行而导致降频，当然这是和架构老旧有着直接关系。“架构落后，性能全是靠发热堆上去的”，一位Tegra产品老用户回忆道。

目前唯一为国人所了解、搭载Tegra芯片的任天堂Switch所采用的X1芯片为20nm架构，同架构的产品为当年高通的失败之作骁龙810，过高的TDP功耗引发的过多热量导致X1在Switch中只能通过降频来缓解，所幸的是Switch对于硬件性能要求并不高。

第四，价格问题。如果说高端芯片是由于基带等问题无法和高通竞争，那么中低端芯片便是由于成本过高无法与联发科等厂商竞争。

如今，在移动市场大败的Tegra芯片已经全面转战于自动驾驶领域（2015年），而曾经Tegra的官网如今也已经改成Jetson，而任天堂下一代Switch的处理器便很有可能为Jetson TX2。

AMD联合三星冲击手机SoC芯片新高度

除了搭载Jetson TX2芯片，此前也有外媒透露这款并不会在今年推出的全新Switch或将搭载三星与AMD联合研发的全新处理器，这项始于2019年的合作极有可能改变整个移动芯片市场格局。

2019年6月，三星与AMD宣布将在芯片领域开启深度合作，AMD将向三星授权RDNA图形架构的可定制图形IP以用于移动设备，而三星则将向AMD支付技术许可费和版税。

对此，AMD CEO Lisa Su表示，“与三星达成合作后，AMD将加速图形处理技术在电脑、游戏机、和云端等领域的应用，推动手机GPU的创新步伐，同时扩大高性能Radeon图形处理技术的客户群及生态系统。”

同年11月，外媒消息显示，三星将解散自研猫鼬架构CPU团队，重新拥抱ARM架构（不排除三星会对公版架构进行半定制设计），这将意味着饱受自研架构拖累（能效、制程等方面均有所差距）的三星Exynos处理器性能或将重回、甚至超过Exynos 7420（猫鼬架构前最后一代公版架构CPU）时代的巅峰。

然而，对于三星而言，光是重回ARM公版架构显然是没有用的。众所周知，相比高通骁龙芯片，目前三星Exynos与华为麒麟芯片最大的劣势便是GPU性能的差距，这主要是由于三星和华为采用的是ARM Mali GPU，相比骁龙Adreno GPU差距明显，这也是三星此次与AMD合作的关键原因。

不久前曝光的三星Exynos 1000芯片（或为5nm工艺）测试数据显示，该芯片GPU多项成绩已经远远超过骁龙865的Adreno 650 GPU，正常模式下Manhattan 3.1得分高出Adreno 650 47.8%，而在对GPU性能要求更高的Aztech Normal、和Aztech High项目测试中，Exynos 1000则分别高出Adreno 650 160.9%和190%，GPU性能优势明显。

据了解，Exynos 1000所搭载GPU的架构便是AMD RDNA，即AMD RX 5x00系列同款PC端显卡平台。多项综合基准测试表明，AMD RDNA架构的GFXBench测试成绩高于Adreno 650。而此前也有媒体表示，即将发布的三星Exynos 992在运算性能方面也将比骁龙865提升1~3%。

事实上，这并不是AMD首次进军手机芯片市场，早在2002年，ATI便推出自家手机处理器ATI Imageon，2006年被AMD收购后改名为AMD Imageon，然而由于这款处理器糟糕的市场表现，2009年AMD将其以2000万美元打包卖给了高通，这便是Adreno GPU的前身，因此现在三星与AMD合作的全新三星Exynos处理器在某种意义上与高通骁龙处理器是同宗同源的。