本文來自微信公眾號(hào)“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫”，作者/米樂。
芯片產(chǎn)業(yè)全球化分工使設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)分離，存在供應(yīng)鏈的地理分割，加劇了受外部因素影響而供需失衡的風(fēng)險(xiǎn)，因此企業(yè)向產(chǎn)業(yè)鏈前端滲透、實(shí)現(xiàn)自主可控已是大勢(shì)所趨。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈有三種權(quán)利：設(shè)計(jì)權(quán)決定創(chuàng)新和供給、代工權(quán)決定安全和產(chǎn)能、設(shè)備權(quán)決定產(chǎn)業(yè)鏈安全和工藝底層突破。如今的形勢(shì)下，終端廠商越來越向產(chǎn)業(yè)鏈前端出發(fā)。
01
芯片領(lǐng)域?qū)⒊蔀樾碌闹鲬?zhàn)場(chǎng)
對(duì)于終端廠商來說，芯片領(lǐng)域?qū)⒊蔀樾碌闹鲬?zhàn)場(chǎng)，著力于掌握芯片設(shè)計(jì)權(quán)甚至代工權(quán)是終端企業(yè)未來發(fā)展方向。
手機(jī)廠商
參考全球智能手機(jī)巨頭的發(fā)展歷程，隨著產(chǎn)品同質(zhì)化加劇，芯片區(qū)別的重要性日益突顯，成功的頭部手機(jī)廠商均擁有較強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)研發(fā)水平。
華為、蘋果、三星等智能手機(jī)頭部紛紛下場(chǎng)開始自研芯片，自研芯片也可以理解為“手機(jī)品牌高端化”，華為、三星、蘋果的高端化也離不開自研芯片。華為的麒麟系芯片、三星的獵戶座芯片、蘋果A系列芯片，是經(jīng)歷時(shí)間的磨煉才有現(xiàn)在的成績(jī)，而自研SoC芯片更是重中之重。除了巨頭之外，手機(jī)廠商自研芯片也越來越“普及”。
近日有消息稱，小米官方招聘網(wǎng)站放出大量芯片相關(guān)的職位招聘，其中有不小比例的崗位都與SoC相關(guān)。小米CEO雷軍這樣形容這條自研之路：“我知道，這條路很漫長(zhǎng)，我們心懷敬畏，這條路也充滿了險(xiǎn)阻，但小米從來最不缺的就是耐性和毅力。我們向著更高、更險(xiǎn)峻的技術(shù)高峰持續(xù)地攀登，為用戶提供更出色的體驗(yàn)，我們探索的腳步不斷，澎湃的濤聲永不停息。澎湃是發(fā)出過聲音的。”
2017年，澎湃S1是小米首款自主研發(fā)的手機(jī)芯片，采用了最新的5nm工藝節(jié)點(diǎn)，擁有8個(gè)高性能核心和3個(gè)高效能核心，核心頻率最高可達(dá)2.84GHz，GPU為Mali-G78，支持5G SA/NSA雙模網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi 6E。作為小米自研芯片的開山之作，它不僅為小米將來的自主芯片研發(fā)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也代表著小米在技術(shù)、工藝上的最新成就，或許就是小米向行業(yè)發(fā)力的一個(gè)絕佳機(jī)會(huì)。
2021年3月30日，小米春季新品發(fā)布會(huì)第2場(chǎng)上，小米推出新款自研手機(jī)芯片澎湃C1。澎湃C1的面世極大地?cái)U(kuò)展了小米在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
2022年7月，是小米為自家游戲手機(jī)推出的芯片澎湃G1。它采用了5nm工藝，擁有8個(gè)高性能核心和3個(gè)高效能核心，GPU為Adreno 660，LPDDR5內(nèi)存和UFS 3.1閃存，支持全球消息音效技術(shù)。它更加注重游戲性能，提供更流暢的游戲體驗(yàn)。
小米的自研芯片們滿足了公司自身的需求的同時(shí)，也保證了芯片的安全性。然而這條路也穿插了很多次失敗，比如萬眾矚目的澎湃S2五次流片均告失敗，小米自研SoC暫時(shí)畫上了句號(hào)。在手機(jī)業(yè)務(wù)中，小米可能戰(zhàn)略性放棄了SoC的研發(fā)，而是從獨(dú)立芯片入手，強(qiáng)化個(gè)別用戶體驗(yàn)；待時(shí)機(jī)成熟后再次進(jìn)軍SoC。
最近在vivo影像盛典活動(dòng)上，vivo正式發(fā)布了最新一代自研芯片V3，這顆芯片采用了6nm制程，在架構(gòu)層面采用了vivo自研的第二代AI-ISP架構(gòu)，vivo將其稱之為多并發(fā)AI感知-ISP架構(gòu)，同時(shí)FIT互連技術(shù)也進(jìn)一步迭代升級(jí)，配合6nm工藝制程的升級(jí)，能效比提升了30%。至此，vivo也圓滿迎來了自研芯片的第四年。
汽車廠商
在9月21日舉行的2023蔚來科技日上，蔚來CEO李斌正式發(fā)布蔚來首顆自研芯片量產(chǎn)，型號(hào)為NX6031，主要用于控制激光雷達(dá)，中文名“楊戩”。這顆芯片8核CPU，擁有8采樣通道、9Bit采樣深度，采樣率達(dá)1GHz，將于10月量產(chǎn)。
比亞迪早在2011年就開始研發(fā)IGBT芯片，并在2017年推出了首款自主研發(fā)的IGBT芯片。這樣的舉動(dòng)既是一次技術(shù)創(chuàng)新的嘗試，同時(shí)也是對(duì)國(guó)外芯片制造企業(yè)的沖擊。
特斯拉是首家自研芯片的車企。由于芯片技術(shù)門檻高、周期性長(zhǎng)以及開發(fā)難度較大，多數(shù)車企智能芯片主要來自英偉達(dá)、高通的國(guó)際芯片廠商。直到近兩年，車企自研芯片的熱潮才開始興起。
特斯拉自研芯片是因?yàn)楸藭r(shí)芯片行業(yè)沒有符合特斯拉需求的芯片產(chǎn)品，找不到供應(yīng)鏈的支持。特斯拉自研芯片獲得了認(rèn)可，所以汽車行業(yè)開始往這個(gè)方向傾斜。”黑芝麻智能首席市場(chǎng)營(yíng)銷官楊宇欣對(duì)記者表示，當(dāng)產(chǎn)業(yè)逐漸走向成熟后，會(huì)吸引越來越多資源朝這一方向傾斜。這個(gè)時(shí)候，車企再選擇自研芯片的挑戰(zhàn)性較大。一方面，要與專業(yè)的芯片設(shè)計(jì)公司比拼開發(fā)速度、產(chǎn)品定義能力、人力資源和管理能力等；另一方面，單一主機(jī)廠很難達(dá)到動(dòng)輒幾千萬顆的采購(gòu)量，能否持續(xù)投入對(duì)于主機(jī)廠來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
互聯(lián)網(wǎng)大廠
9月下旬，亞馬遜AWS舉行“制造轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略峰會(huì)”，AWS港臺(tái)區(qū)總經(jīng)理王定愷表示，AWS除了采購(gòu)英偉達(dá)等泛用型芯片外，也在投入自研芯片開發(fā)，主要用于AI推理與訓(xùn)練中。
亞馬遜AWS推出了Inferentia，它是一款云端AI推理芯片，支持TensorFlow、Apache MXNet和PyTorch深度學(xué)習(xí)框架，以及使用ONNX格式的模型。每個(gè)Inferentia芯片提供高達(dá)幾百TOPS的算力，使復(fù)雜的模型能夠做出快速的預(yù)測(cè)。多個(gè)AWS Inferentia芯片可以一起使用來驅(qū)動(dòng)，形成成千上萬的TOPS算力。開發(fā)人員可以將GPU支持的推理加速附加到Amazon EC2和Amazon SageMaker實(shí)例中，從而將推理成本降低75%。
國(guó)內(nèi)大廠阿里巴巴早就有平頭哥。5月份阿里公司推出了一款名為"含光800"的芯片，含光800芯片采用了7納米的制造工藝，在控制效率和能耗方面取得了良好的平衡。此外，該技術(shù)還具備了TeraFlops級(jí)別的浮點(diǎn)計(jì)算能力和超高速的存儲(chǔ)帶寬，為云計(jì)算、人工智能等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。
早在2018年，阿里巴巴正式宣布合并中天微達(dá)摩院團(tuán)隊(duì)，成立平頭哥半導(dǎo)體芯片公司。平頭哥擁有端云一體全棧產(chǎn)品系列，涵蓋數(shù)據(jù)中心人工智能芯片、處理器IP授權(quán)等，實(shí)現(xiàn)芯片端到端設(shè)計(jì)鏈路全覆蓋。公司擁有的玄鐵、倚天、寒光、羽陣四個(gè)產(chǎn)品系列中，玄鐵是處理器IP，倚天和寒光是處理器芯片，羽陣為RFID芯片。
百度CEO李彥宏也表示，盡管AI芯片是高技術(shù)門檻和高風(fēng)險(xiǎn)的投資，但是百度希望在AI芯片領(lǐng)域有所突破，因此選擇組建自己的AI芯片公司，因?yàn)樗c平臺(tái)能力密切相關(guān)，能充分利用百度在深度學(xué)習(xí)框架領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。之后百度在AI開發(fā)者大會(huì)上宣布推出云端全功能AI芯片“百度昆侖”，首批產(chǎn)品包含訓(xùn)練芯片“昆侖818-300”、推理芯片“昆侖818-100”；字節(jié)跳動(dòng)入股半導(dǎo)體公司云脈芯聯(lián)；谷歌、亞馬遜等都已經(jīng)進(jìn)入半導(dǎo)體芯片市場(chǎng)并廣泛布局。
02
向前沖的理由
終端廠商自研芯片主要由于外部缺芯壓力和內(nèi)部自身發(fā)展需要。首先是未來把握產(chǎn)能主動(dòng)權(quán)，全球芯片短缺使部分下游企業(yè)產(chǎn)能無法釋放，布局芯片領(lǐng)域?qū)⒈Ｕ瞎?yīng)鏈穩(wěn)定性。其次是滿足應(yīng)用領(lǐng)域功能需求。隨智能化發(fā)展，高通、英特爾等芯片企業(yè)供應(yīng)的通用芯片難以滿足終端日益提升的性能需求，自研定制芯片將形成軟硬一體化發(fā)展，構(gòu)建芯片、系統(tǒng)軟件、終端產(chǎn)品的生態(tài)閉環(huán)，搶占智能網(wǎng)聯(lián)高地。
最后則是為了提升話語權(quán)和競(jìng)爭(zhēng)力：提高對(duì)核心技術(shù)的把控能力，使自己擁有產(chǎn)品創(chuàng)新節(jié)奏的主導(dǎo)權(quán)。
03
IC設(shè)計(jì)公司：一體追求
對(duì)于IC設(shè)計(jì)公司來說，自建晶圓廠、在成熟工藝節(jié)點(diǎn)掌握獨(dú)立代工權(quán)、將芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)集于一體，將成為趨勢(shì)。
當(dāng)前，缺乏代工權(quán)已經(jīng)成為制約中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司發(fā)展的關(guān)鍵因素。一方面，產(chǎn)能不足。設(shè)計(jì)公司晶圓制造是芯片產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，在當(dāng)前全球晶圓產(chǎn)能緊缺、終端消費(fèi)需求復(fù)蘇的大背景之下，中國(guó)大陸芯片仍有較大供需缺口，晶圓代工廠產(chǎn)能無法匹配設(shè)計(jì)公司不斷提升的技術(shù)水平。另一方面，利潤(rùn)承壓。晶圓短缺導(dǎo)致代工廠漲價(jià)，增加IC設(shè)計(jì)公司成本。
對(duì)于晶圓廠的把控經(jīng)歷過幾輪周期，自IBM和AMD剝離晶圓廠組建格芯以來，臺(tái)積電主導(dǎo)的獨(dú)立代工廠成為時(shí)代主流，但是，代工權(quán)的旁落將極大的削弱自身對(duì)供應(yīng)鏈和部分工藝的把持力度，成為懸在芯片設(shè)計(jì)廠商頭上的利劍。
