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自2020年芯片產(chǎn)業(yè)鏈開啟高科技戰(zhàn)爭以來，已有3年的時間。
在短短3年的時間內(nèi)，我們的芯片自給率有了大幅度提升。從此前的不足5%，到現(xiàn)在20%以上。為了避免受到制裁，中國的高科技產(chǎn)品都在紛紛剝離源自美國的技術(shù)。
國產(chǎn)手機廠商也掀起了一場自研芯片熱潮，并且已初步有所成績。
近日，研究機構(gòu)Techanarei發(fā)布了對中國最新智能手機小米12T Pro和vivo X90 Pro/Pro+的拆解分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)中國自研芯片的比例正在逐年上升。
小米、vivo手機拆解
小米12T Pro
2022年10月，小米12T Pro發(fā)布。與 12S 系列一樣，搭載驍龍 8+ Gen 1 芯片組，采用臺積電4nm工藝。
如圖為小米12T Pro的主板。電路板按功能劃分，每個功能都有一個金屬屏蔽罩，屏蔽層用作電磁波和散熱的對策。當屏蔽層被移除時，可以看到在一張基板的表背上裝滿了芯片。左側(cè)為處理器側(cè)，右側(cè)為從背面支持處理器的電源系統(tǒng)。主處理器以POP（包對包）的形式實現(xiàn)，上面是DRAM，下面是處理器。處理器便是高通驍龍 8+Gen 1。DRAM位于正上方，存儲器和通信用收發(fā)器位于其旁邊。
小米12T Pro最大的特點是采用了小米自主研發(fā)澎湃P1芯片。小米不僅研發(fā)并采用了電池充電IC，還有攝像頭AI處理器等，還繼續(xù)采用了自家芯片，大幅縮短了快充時間。
vivo X90 Pro/Pro+
該機構(gòu)還拆解了vivo 2022年12月發(fā)布的X90 Pro，意外發(fā)現(xiàn)該手機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與小米12T Pro幾乎一模一樣。不同的是，vivo X90 Pro有兩節(jié)電池。觀察vivo X90 Pro的電路板，基板為隔著墊片的2層結(jié)構(gòu)，連接在基板的背面。除了通過劃分地板來分隔功能外，它還像小米機型一樣屏蔽了電磁波和熱量。
值得注意的是，X90 Pro在二層的副板也搭載了vivo自家的處理器“V2”。V2是vivo的第二代自研芯片。它是一款非常高性能的處理器，具有AI功能和相機ISP功能。vivo V2采用臺積電6nm工藝制造，擁有18TOPS的高運算性能。對vivo V1和V2的芯片進行開孔分析，報告認為兩款芯片的研發(fā)和商業(yè)化都標志著vivo開始發(fā)力半導體。
另外，從之前Techinsights對華為手機的多次拆解中可以發(fā)現(xiàn)，華為在核心SoC的麒麟芯片之外，各種細碎的芯片——RF射頻芯片、邏輯控制芯片、電源管理芯片、WiFi芯片都換成了海思自研芯片。
可以看到的是，國產(chǎn)手機廠商的自研芯片正在加速進入到產(chǎn)品當中。
自研芯片有所成績
2021年至今，國內(nèi)手機廠商迎來一波自研芯片熱潮。
2021年9月，vivo推出了自研獨立ISP芯片V1，作為對通用處理器難以滿足用戶個性化或重度拍攝需求的補充。目前，vivo已經(jīng)發(fā)布了兩款自研芯片。
2021年3月，小米推出ISP澎湃C1，后續(xù)又推出了快充芯片澎湃P1和電池管理芯片澎湃G1，且P1和G1組成了小米澎湃電池管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了自研芯片之間的聯(lián)動。
OPPO的芯片自研，也是從影像專用芯片起步。2021年12月發(fā)布的首款自研芯片馬里亞納MariSilicon X是一款影像NPU，基于AI算法、AI降噪、實時RAW計算等能力，為OPPO追求“自然、舒適、符合記憶”的手機影像理念提供算力算法支持。2022年12月發(fā)布的馬里亞納MariSilicon Y則面向無損音質(zhì)這一新的消費趨勢和用戶的個性化聆聽體驗，是一款藍牙音頻SoC芯片，通過更高的傳輸速率和無損壓縮率更高的編解碼技術(shù)，更好地滿足高解析度流媒體的傳輸要求。
然而，在小米、OPPO、vivo三家之中只有澎湃S1屬于一款SoC芯片，但由于這款芯片缺陷多、表現(xiàn)一般，最后也沒有了下文。OPPO與vivo對芯片研發(fā)的路線比較接近，都是先從ISP芯片做起，然后再向SoC芯片過渡。
為什么是ISP芯片，而非SoC？
一方面，SoC稱為系統(tǒng)級芯片，一般由CPU、GPU、NPU和存儲等部分組成，集成了很多不同的功能：比如CPU負責處理計算任務；GPU是負責圖像渲染；基帶負責通信；ISP負責處理相機數(shù)據(jù)；DSP負責解碼；NPU是作用于人工智能運算。因此，SoC芯片的規(guī)模一般遠大于普通的ASIC，加之深亞微米工藝帶來的設計困難等，使得SoC設計的復雜度大大提高，無論是工藝還是流片成本都非常高。
在目前的手機廠商中，僅有蘋果、谷歌、華為、三星具備實力設計SoC芯片。在供應鏈廠商層面，則有高通、聯(lián)發(fā)科與紫光展銳。
另一方面，ISP芯片的技術(shù)難度相對較低，投入資金也相對較少，試錯空間比較大，且由于SoC芯片的升級規(guī)律限制，ISP模塊更新頻率并不會很高，無法掌握具體的升級規(guī)律等，手機廠商對ISP的可控度非常低。而手機廠商通過自研ISP芯片，就能夠有效解決上面提到的問題。自主設計ISP芯片，可根據(jù)手機產(chǎn)品具體需求實現(xiàn)更有針對性地定制，充分發(fā)揮手機影像系統(tǒng)實力，更容易實現(xiàn)影像系統(tǒng)突破。并且不用擔心不同SoC平臺之間ISP模塊差異，換個SoC平臺同樣很容易就能保證成像質(zhì)量，因此自研ISP芯片至關(guān)重要。
據(jù)悉，OPPO旗下的IC設計子公司上海哲庫已經(jīng)展開了應用處理器（AP）及手機系統(tǒng)單芯片（SoC）的研發(fā)計劃，其中AP芯片預計將于2023年推出，并采用臺積電6nm工藝制程。2024年推出整合AP及基帶（Modem）的手機SoC，并進一步采用臺積電4nm工藝制程投片。值得注意的是，近日根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)碼博主“手機晶片達人”爆料，曝OPPO自研的智能手機應用處理器（AP）已正式流片，將采用臺積電4nm工藝制程，外掛聯(lián)發(fā)科5G基帶芯片，預計2023年年底量產(chǎn)，2024年上市。
小米集團手機部ISP芯片架構(gòu)師左坤隆也表示，將以澎湃C1為起點，重新出發(fā)，回到手機SoC芯片的設計制造當中去。
自研SoC難在哪兒？
眾所周知，國內(nèi)具有自研SoC芯片能力的只有華為海思，其他手機廠商選擇的是面向特定功能自研專用芯片，那么自研SoC到底有多難？
在研發(fā)難度上，SoC芯片的復雜程度非常高，需要同時解決基帶、ISP小芯片、AI等核心部件，在CPU，GPU等等處理器方面也得深耕布局。眾所周知，蘋果處理器依舊采用的是外掛基帶，高通作為蘋果5G基帶芯片的獨家供應商，手握絕大多數(shù)的基帶專利，每年向蘋果收取高昂的授權(quán)費用。國產(chǎn)手機廠商想要自研SoC芯片，基帶就是第一個大關(guān)。
在時間成本問題上，高通、聯(lián)發(fā)科、蘋果基本上是一年迭代一款芯片處理器，隨著芯片工藝的進步而同步發(fā)展。若從無到有做SoC，還得跟上主流市場水準，難度極大。可能現(xiàn)在投身做SoC，等取得成功并量產(chǎn)上市，就需要很多年。
在生態(tài)問題上，手機廠商要自研手機SoC，除了在芯片領域有足夠的技術(shù)實力之外，還要求自己產(chǎn)品的量足夠大，支撐起自研芯片的生態(tài)。目前，全球也只有像蘋果、三星、華為這樣的大廠商，有這樣的技術(shù)實力和產(chǎn)品生態(tài)。
蘋果和華為之所以能成就高端，得益于自研SoC，實現(xiàn)深度的軟硬件融合，大大提升用戶體驗。比如蘋果迭代多年后的A15芯片無論是性能還是功耗都遠遠優(yōu)于驍龍8 Gen1，蘋果推出的M1系列芯片，也幫助打破了手機和PC間的生態(tài)隔閡，直到現(xiàn)在，在蘋果的業(yè)務線中，自研芯片依舊是戰(zhàn)略性位置。華為也是得益于其強大的麒麟芯片，在手機市場中獲得更大的增長空間和更強的產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)。
無論是在國內(nèi)市場還是全球范圍內(nèi)的市場。過去10年，國內(nèi)手機廠商都在持續(xù)走全球化路徑。而在當下，高端化已經(jīng)成為必然之路。當下手機廠商礙于自身的技術(shù)能力和投入，使得自研芯片只能從電源芯片、影像芯片入手，等到各方面成熟后，再研發(fā)主SoC芯片。未來一定可以看到更多自研甚至自造的國產(chǎn)芯片出現(xiàn)在國產(chǎn)手機里。
除了手機企業(yè)自研芯片之外，產(chǎn)業(yè)鏈也在加強技術(shù)研發(fā)并取得突破，國產(chǎn)CMOS芯片、存儲芯片、5G射頻芯片等都已先后量產(chǎn)成功，產(chǎn)業(yè)鏈與國產(chǎn)手機企業(yè)的共同努力正逐漸形成國產(chǎn)芯片一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。
作者：豐寧
