[原创] 国产手机芯片的十年
2020-08-20
14:00:04
来源: 半导体行业观察
美国当地时间8月17日，美国商务部工业和安全局（BIS）发布了对华为的修订版禁令，这次禁令进一步限制华为使用美国技术和软件生产的产品，并在实体列表中增加38个华为子公司。
在此之前，美国政府还曾在今年5月升级了对华为限制，按照规定，9月14日以后台积电将无法继续为华为代工生产芯片。这也就意味着华为9月15日以后要面临芯片断供危局。8月7日，在中国信息化百人会2020年峰会上，华为消费者业务CEO余承东表示，由于美国第二轮制裁，华为麒麟高端芯片在9月15日之后将无法制造，因此，今年可能是华为最后一代麒麟高端芯片。
在手机处理器芯片方面，自2017年小米推出其首款自研手机处理器芯片后，连续沉寂了3年之久，新的澎湃系列芯片依旧没有面市。日前，小米CEO雷军在公司十周年的演讲中表示，虽然该计划遭遇了很大的困难，但小米会执着前行。
艰难的起步
2009年以前，国产手机是由功能机主导的，这也是诺基亚、摩托罗拉和西门子的天下。站在他们背后的手机芯片厂商则是德州仪器、爱立信、意法半导体、高通等国际芯片巨头企业。在当时看来，手机芯片设计存在着较高的门槛，同时也需要大笔资金的投入，因此，鲜有新玩家来打破这种局面。
直到联发科推出了系统化芯片决方案，才使得功能机市场出现了一缕新的变化。当时，联发科整合了手机产业的上游与中游环节，把芯片、软件平台和设计全部完成，大幅降低了行业门槛。基于此，联发科迅速抢占了很多市场份额，据相关数据显示，2007年联发科手机芯片出货量高达1.5亿片，全球市场占有率近14%，仅次于德州仪器及高通。
与联发科同时进入手机市场的，还有展讯（2014年，紫光收购了展讯，2016年紫光展锐成立，2018年1月，紫光集团旗下两家公司展讯通信和锐迪科微电子正式合并成紫光展锐）。展讯也是当时为数不多的致力于移动芯片市场的中国大陆玩家。2007年，联发科手机处理器芯片面临着缺货的挑战，这也为展讯抢占市场提供了机会。据相关报道显示，国内主要是夏新、联想、文泰等品牌采用了展讯平台。据相关的报道显示，2006年展讯占据了中国手机基带芯片市场出货量10%的份额，仅次于TI和MTK，排名第三，2007年展讯的市场份额可望增长到20%。
与此同时，伴随着3G时代的时代的到来，智能手机的出现“血洗”了整个手机市场。诺基亚等老牌手机的市场份额受到了苹果和HTC等新兴势力的打压。在此期间一批国产智能手机厂商出现了，其中就包括小米、华为、OPPO、ViVO等。新势力的到来也影响了手机芯片市场产生了变革，在这期间，TI退出了手机处理器市场，高通则迅速地成长了起来。与此同时，联发科和展讯也搭上了3G的列车，但相比于实力强悍的高通，他们依然要面临着新的挑战。
当时的普遍市场环境是，华为、小米等厂商都将联发科处理器用在中低端手机上，而高端芯片则往往用高通的。市场研究机构Strategy Analytics于2009年发布的一份报告中也指出，虽然联发科在手机芯片市场的份额为20%，利润仅次于高通，但联发科缺乏高端芯片产品，所以，他必须发掘新增长机会。（众所周知，至此以后，联发科曾几次冲击高端手机芯片市场）
此外，从当时手机处理器芯片市场的发展中看，高集成度已经成为芯片行业的发展趋势。但对于当时的展讯来说，这种趋势也成为了了一种挑战。据相关报道显示，虽然当时展讯已经能够完成对基带、应用处理器芯片和电源管理芯片的集成，但是由于他缺乏射频技术，所以一直无法完成对射频的集成。面对这种挑战，展讯于2008年出手收购了一家美国射频芯片企业Quorum。
与此同时，在国内方面，2008年3月成立的联芯也开始涉足手机芯片领域。后来，酷派、小米等都成为了联芯的大客户。（2015年，小米推出的红米2A，搭载的就是联芯LC1860处理器）
自己动手丰衣足食
进入到2009年后，3G逐渐落地，智能手机席卷了整个手机市场。在这个时代，华为、小米、OV等国产手机厂商都在寻找自己产品的卖点——小米以超高的性价比享誉国产手机市场，OV则以音乐手机为切口迅速占领了一部分市场，而华为却选择了自研手机芯片这条路。
2009年，华为海思推出了第一款面向公开市场的手机终端处理器——K3，但这款产品却没有成功地引起市场的注意。从当时手机芯片市场情况看，高通是中国手机芯片市场的明星。根据高通2009财年的财报中显示，在该财年中中国市场贡献尤为突出。按照收入计算，中国市场成为了当年高通公司的全球第二大市场，收入占比从2008财年的21%上升到2009财年的23%。
同时，在国际市场上也出现了苹果这样一家在智能手机上大放异彩的企业。苹果也是在差不多同样的时间，打起了自研手机芯片主意。2010年，苹果推出了首款自研芯片A4，A4在苹果、三星和 Intrinsity的多重合作下赢得了不错的市场反应。根据当时Gartner的报告显示，由于iPhone 4面向更多市场出售，让苹果以16%的市场份额首次进入了手机销量厂商排行榜前五名，并使得iOS成为了2010年第4家大手机操作系统。
或许是苹果的成功，让共同参与芯片研发，同时也是手机大厂的三星也对自研手机芯片动了心。2011年，三星推出了Exynos系列的第一款产品Exynos 4210。但基于某些原因，以及产能上问题，Exynos系列芯片并没有用于所有三星的手机。三星手机中仍有一大部分采用的是高通的芯片。
与此同时，2012年的手机芯片市场也出现了一次大变动——TI退出了。在功能机时代，TI OMAP处理器是很出色的应用芯片，但是由于TI一直缺乏完整的3G和4G基带芯片，使得其市场份额不断减小，因此，这曾经的手机芯片一代霸主不玩了。
于是，我们看到在当年手机芯片市场的排名就变成了这样——根据市场研究机构iSuppli的最新报告，2012年高通手机芯片市场份额达到31%，连续5年成为手机芯片市场龙头。三星以21%的份额位居第二。当年前十大手机芯片厂商中还包括：联发科、英特尔、Skyworks、TI、ST爱立信、瑞萨电子、展讯和博通。
当我们回顾这段历史，便可以发现，受惠于智能手机市场百家争鸣的情况，顺应时代的手机芯片供应商成长了起来。在2010年左右，又有些高瞻远瞩的智能手机厂商也看到了手机处理器芯片的重要性，并纷纷投入到了自研芯片的行列中。在这十年手机市场的动荡中，黑莓倒下了、HTC也早已辉煌不在，但这些有自研芯片的手机厂商却一路走在到了现在，他们更了解终端设备的需求，通过自研芯片可以最大化凸显其终端产品的优势。而这或者也可以说，是他们自研芯片的实力为了他们后来抢占更大的手机市场份额铺平了道路。
欲起高楼，宴自家客
国际手机龙头沉迷于自研手机芯片，国内又是怎样一番光景？
从2009年开始，华为虽遭遇了挫折，但却一直没有放弃手机处理器芯片市场。2013年底，华为海思推出了其首款SoC——麒麟910，这也是海思第一次尝试将AP和BP集成在同一块SoC上，但其性能却没有令市场那么满意。据ic insights2013年的数据，海思在全球排名12位，而展讯排名14位。
一年后，麒麟920战平上一代高通芯片（高通骁龙801），才让麒麟系列芯片有了被市场看好的机会。
与此同时，终端手机开始从3G向4G转换，这再一次为国产手机带来了发展机会。在这个过程中，国产手机厂商也觉醒了他们的“造芯”之魂，小米就是其中的代表之一。
小米造芯的路，可以说是与联芯的合作开始。根据Digitimes Research的数据显示，联芯科技在2014年第二季度是中国第六大智能手机应用处理器供应商，市场份额占3％（同一时间，展锐以9.7％的市场份额位列中国手机处理器芯片市场第3位，华为海思则以5.3％的份额紧随其后）。随后，到了2014年11月底，小米公司与联芯科技合作，双方共同出资成立新公司北京松果电子有限公司，专门负责手机芯片核心技术的研发与应用。红米2A采用的正是松果基于这个平台研发的芯片。
在2014到2015年时间里，中国手机处理器芯片市场也迎来一些改变。2014年，紫光出手收购了展讯。2015年，实力相对较弱的联芯在计划收购Marvell的无线芯片业务来增强自身实力；同年，瑞芯微与英特尔进行合作，正式进入AP芯片市场。
但此时，中低端手机处理器市场已经被联发科和展讯所占据，高通几乎已经垄断了高端手机芯片市场。如果不是用自家的手机终端“做实验”，或是遭遇市场变化导致供应商发生变革，则就意味着后来进入该领域玩家已经很难找再到进入到手机处理器芯片市场的机会。
这也或许就是在2015到现在的近5年时间内，手机处理器市场再难出现新玩家的原因之一（此处的新玩家指的是类似高通、联发科这样，可为任何一家手机厂商提供芯片的企业）。取而代之的是，越来越多的国产手机厂商开始自研手机处理器芯片。
其中，2017 年2 月，小米推出了其首代自研芯片澎湃S1，同时小米也推出了搭载澎湃S1 的中端机小米5C。
从3G到4G时代，让国产手机厂商有了在手机处理器芯片上的探索。而从4G到5G的时代，则让国产手机处理器芯片走上了另外一个高度。
华为就其中的代表，2017年受惠于5G和AI时代的来临麒麟系列芯片迎来其高光时刻。当年，海思率先推出了在手机SoC芯片上集成独立AI计算模块“NPU”的第一代AI芯片麒麟970。2018年，华为终端业务首次超越运营商业务成为最大营收部门，也说明了市场对搭载麒麟芯片的终端的认可。至此以后，华为麒麟系列芯片也被视为是可以与高通骁龙系列、苹果A系列芯片一较高下的产品。
根据市场调查机构CINNO Research公布的2020年第一季度中国大陆市场手机芯片出货量排名显示，华为海思麒麟处理器位列第一，市场份额为43.9%；高通骁龙芯片位列第二，份额为32.8%。联发科和苹果分别以13.1%和8.5%排在第三、第四位。
另一方面，自2018年与锐迪科正式完成合并的展讯，也以紫光展锐的新身份为国产手机处理器芯片市场添砖加瓦。2019年，展锐发布了5G通信技术平台——马卡鲁，而后又推出了首款基于马卡鲁通信技术平台的5G基带芯片——春藤V510。据相关报道显示，展锐透露，基于5G基带芯片春藤510开发的5G终端，将有数十款在今年商用，包括海信、联想等品牌。在今年当中，展锐还发布新一代5G SoC移动平台——虎贲T7520。
除此之外，OPPO也在今年当中公布了其自研芯片的“马里亚纳计划。据证券时报e公司报道，针对制定造芯片计划，OPPO回应称，OPPO的核心策略是做好产品，任何研发投入都是为了增强产品竞争力和提升用户体验。
遭封禁，影响几何
在国产手机处理芯片百花齐放的时，中美之间的贸易环境变化，却为这个市场添了一丝阴霾。
美方对中国半导体产业开始进行打压，其中包括了对芯片制造方面的限制。该规定限制“即使芯片本身不是美国开发设计，但只要外国公司使用了美国芯片制造设备，就必须获得美国政府的许可，才能向华为或其附属公司提供芯片”。而对于手机处理器芯片来说，采用最先进的制程仍是提升芯片性能的一部分，这则禁令对于华为来说是一种打击。
作为国产处理器芯片的代表之一，华为在其芯片无法交由台积电代工，而中芯国际等本土厂商在高端芯片制造上的技术和工艺能力还有很大差距的情况下，可能会失去在高端手机处理器芯片市场的竞争力，从而影响其手机的销量。
据EET此前的报道显示，华为在今年二季度的增长主要来自于2000元~4000元人民币价格段的中高端市场，以及6,000元人民币以上的高端旗舰市场。如果失去了麒麟芯片，华为中高端手机可能会丢失它们产品的独特卖点。
华为所需要的高端手机处理器芯片可代替吗？从市场情况中看，联发科在多次向高端手机芯片发起冲击后，终于在5G时代，有了翻身的机会。但外媒Android authority指出，联发科目前的高端芯片天玑1000+并不是华为麒麟芯片的合适替代品。
如果，华为选择用国内的代工厂来生产芯片，又会如何？众所周知，目前国内最先进的晶圆代工厂是中芯国际，中芯国际14nm在2019年为公司贡献营收。也有消息显示，中芯国际14nm技术已经用于部分华为麒麟系列芯片。同时，也有消息显示，中芯国际也在努力开发下一代主要节点（N+1），宣称具有可媲美 7nm 工艺的部分特性。相关报道显示，如果一切顺利，中芯国际有望在2020年4季度开始N+1制程的风险试产，并于2021或2022年转入大批量生产。但从晶圆代工发展的进程中看，在其他代工厂都将在今年量产5nm的背景下，待到中芯国际量产可媲美7nm工艺的N+1工艺之时，台积电已经能量产第二代5nm工艺，由此来看，中芯国际的技术显然不足以满足华为麒麟芯片的需求。
虽然有供应链消息显示，华为5nm芯片供应充足，下半年出货问题不大，也就意味着短时间内，华为在高端手机处理芯片方面还有一定的竞争力，但如果这种禁令长期存在又会怎样？按照中芯国际与其他代工厂商推出先进制程的时间表中看，美国的这则禁令，将可能会使华为高端手机芯片落后于其他厂商一代。
这种影响或许不仅仅只局限于华为本身，失去了华为这一强劲的竞争对手后，会使得其他手机芯片厂商在议价方面更具优势。而这就会导致其他国产手机企业的成本出现增加，如果他们手机的价格因此有所提高，主打性价比的手机厂商可能会遭受打击。如果要控制售价，他们的利润空间就会减少，而这其中也有不少厂商在自研手机芯片，利润降低无疑也会对他们接下来要维持大规模的资金投入造成一定的压力。
美国这则禁令不仅对中国相关企业造成了影响，同样也可能使得一些美国企业遭受损失。据相关报道显示，高通目前正努力游说美国政府，期望获得华为的芯片订单。据美媒分析，高通之所以如此着急，一是因为高通并非华为唯一的选择，如果高通若失去华为订单，可能会失去80亿美元市场。二是，华为的订单，可能会助推另外的手机芯片厂商的崛起，从而威胁到高通现在的地位。
结语
华为轮值董事长徐直军在今年的年报沟通会上曾表示，就算在（上游芯片代工被禁）这种情况下，华为还能从韩国的三星、中国台湾联发科、中国展讯购买芯片来生产手机，就算华为因为长期不能生产芯片做出了牺牲，相信在中国大陆会有很多芯片企业成长起来。
我们期待着，国产半导体产业达到聚是一团火，散若满天星的那一天。
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