国产手机厂商“瞄准”芯片,盘点国产手机厂商成绩亮眼的自研芯片们

芯圈那些事 2022-08-04

华为国产手机手机芯片

4048 字丨阅读本文需 11 分钟

自2012年算起,国产手机向智能化转型,从OS、屏幕、影像、充电等全面对标业内先行一步的苹果。如今十年过去,国产手机厂家瞄准了最底层——芯片。

近年来,自研芯片的浪潮席卷了整个手机行业,各大国产手机厂商都纷纷表示要自研芯片,值得注意的是,这里面说的“芯片”可并不单单指广为人知的处理器或者基带,也并不意味着联发科和高通很快就要面临更多的竞争对手了,就目前各大国产手机厂商的进展来看,它们显然是求稳的。

有了一些前车之鉴后。各大国产手机厂商没有选择刚开始就做难度系数极高的处理器或者级带芯片,而是都从难度较小的外围芯片入手,不断积累芯片设计的经验,一步步打怪升级。

如今,一些国产手机厂商的自研芯片也已经取得了非常亮眼的成绩。

01

巨头“造芯”动机何在

在一众“造芯”的企业中,要论起真正需求明确的还要算是科技互联网公司了。

实际上,包括苹果、华为、OPPO等手机品牌在内的技术公司,在很早之前就已经率先在AI芯片领域“卷”了起来。2017年,苹果A11 Bonic 问世,首次采用自研GPU,首次搭载神经网络引擎,从此开启了智能手机AI时代;随后,华为“昇腾”系列芯片的出炉,则标志着华为正式进军AI处理器行业;而后OPPO也宣布进军半导体,打造自研芯片。

除了手机厂商之外,互联网公司如谷歌、亚马逊、BAT等,也都闻风而动。国外如谷歌,2014年就开始为数据中心设计服务器芯片了,2019年更是在印度组建了芯片团队;亚马逊AWS也在2018年底,披露了首款自研云服务器CPU Graviton。

国内如百度,2010年就开始采用FPGA自研AI芯片,2021年百度昆仑芯2更是实现了发布即量产;阿里也成立了“平头哥半导体有限公司”入局AI芯片,并在随后的2019年推出首款AI芯片含光800,腾讯也从前期的入股燧源科技,到亲自入局造AI芯片。再到最近的字节跳动,也被曝将自研云端AI芯片和ARM服务器芯片……不难发现,近乎大半个互联网圈有头有脸的公司,都已经参与了这场“造芯”盛宴。

而在一片“热闹”的背后,“造芯”的难度是显而易见的。那么,各路大厂为何还要来做这样一个长周期、慢回报、资金密集的高投入行业呢?答案是战略需要。

从内部来说,随着行业竞争加剧,企业迫切需要推出更加原创的硬件芯片,来支持自身的产品和服务战略落地。就研发芯片的动机来讲,无论是选择自研的华为、苹果,还是广有布局的BAT,其推动自研的核心动机,都与提升其产品体验和服务差异化这一核心需求分不开。

从外部而言,高通、AMD以及英特尔等芯片大厂提供的产品,越来越难以满足互联网科技厂商们的现实需求了。与其他领域一样,AMD、英特尔、高通等芯片厂对芯片的垄断,直接导致了很多科技公司采购芯片的成本在不断上升(比如持续涨价),过去由于话语权的羸弱使其只能听之任之;但如今随着各家自研芯片的出炉,其对大厂的“蛮横”也有了一些底气;另外,各家大厂的云服务所构建的生态并不完全相同,其对服务器芯片的需求自然也会有所差异,但通用型的芯片并不足以满足这一需求,这种情况下自研就成了其必选的一个选项了。

02

芯片解锁万亿市值机会

全球范围来看,大致可以把自研芯片公司分成两大类,一类是英特尔、高通和联发科等,专业研发芯片,售卖给各个使用者;另一类公司主业不是芯片业务,但这些公司在自身体系内垂直研发芯片,置于自家单一的过亿级销量产品里,比如苹果、三星,还有华为。

专业芯片公司历史悠久,实力雄厚,一直引领着行业发展,是行业主流。这种局面直到2010年被打破。2007年,苹果发布开创性iPhone手机后,获得ARM构架授权的同时,收购了帕洛奥图一家150人的微处理器设计公司P.A.Semi,开启了自研芯片旅程。

经过三年时间悄悄地研发与调试,苹果设计出一款为自家手机定制的系统单芯片(SoC),由三星公司制造。芯片被命名为A4,成功地替换了之前英特尔的芯片。

这对传统专业芯片公司是巨大的挑战。经过一番波折与再评估,大家明显更看好大公司体系内垂直研发芯片的模式。“以前我在芯片设计公司规划设计一个芯片,最痛苦的事情就是,以拍照来说,芯片前面选用的摄像头,我控制不住。因为我要面对那么多客户,每个客户用的摄像头都不一样。”一位芯片设计公司前高管龚允向笔者表示。

同样的情况也发生在显示屏、存储器等需要芯片控制的部件上面。作为传统芯片公司,无法单一地为某一家手机厂商定制某一款芯片。另外,受限于相互信任,手机厂商也不可能提前把相关产品信息给到芯片设计厂商。“在一个公司内部自研芯片,垂直整合最大的优势是避开了这些劣势,摄像头、显示屏、存储器等,都是自己定制的,整条链路是一起考虑。”龚允说。

这个道理不难理解。算上苹果公司势如破竹的趋势,市场对两大类公司给出不同的估值。对于拥有自研芯片的手机公司而言,可谓得遇芯片便化龙。

苹果iPhone平衡过渡到A4芯片后,摆脱对供应商依赖,增强了芯片自主自控能力,并据此搭建了封闭的iOS系统。其积累的芯片能力并不仅仅局限于手机芯片。2015年,苹果为手表,专门研发了S系列芯片,2016年,又开发了W系列芯片,专供Apple蓝牙耳机提升性能。

等到2020年,苹果采取新的架构,研发了M系列芯片,首款M1芯片,作为主处理器芯片,不仅可以用于手机,还可以用于PC、iPad,特别是2022年M1 ultra一举从底层打通了两个时代的计算平台,一方面增加了很多平时不敢想的功能,实现了产品差异化;另一方面更增加了对用户的粘性。苹果产品用户像雪球一样越滚越大。

华为从2012年开始自研处理器级别芯片,早期出发点是用于视频采集,后来用于手机处理器。早期芯片有功耗问题,通过研发攻关,华为很快解决并且实现了量产。最终在2014年用于高端手机Mate系列、P系列。

像苹果一样,华为同样通过芯片产品实现了差异化。尝到甜头之后,华为通过海思芯片主体,不断地探索、丰富芯片能力。

与苹果不同之处在于,苹果着力于为产品性能提升,在芯片层面寻求解决方案,华为则增加了通信维度,其研发的芯片比苹果多了基站、服务器等应用场景。这是华为的一个创新。换句话说,华为海思芯片研发设计,分别用在手机、PC、基站以及智能穿戴等物联网设备上(巴龙通信芯片)。

这类掌握了芯片能力垂直整合的公司,因为上下游打通而带来的想象空间,比传统处于上游的芯片公司获得更高一个量级估值。

2022年第一季度,高通市值在1万亿人民币,苹果最高达到3万亿美元市值。华为没有受到打击之时,年利润约在720亿人民币,以30倍PE算,可以稳稳地站上2万亿人民币估值。如果没有遭受打击,华为的市值将随着手机、PC、平板等业务不断攀升。

分析至此,如果你是手机厂商决策者,会忍着不进入芯片行业吗?像OPPO,骨子里认定要坚持做正确的事,其芯片决策者,自然会看到自研芯片垂直整合的魅力。

“如果没有底层核心技术,就不可能有未来,没有底层核心技术的旗舰产品更是空中楼阁。”OPPO 创始人陈明永2021年底表述得更直白。

03

国产手机厂商的自研芯片们

小米:澎湃C1、澎拜G1、澎拜P1

在小米的澎湃S1处理器的迭代受挫后,小米便转而从外围芯片寻求突破,并在这两年取得了不斐的成绩,它陆续发布了三款功能不同的自研芯片,分别为影像芯片澎湃C1、电池管理芯片澎湃G1以及充电芯片澎湃P1,其中澎湃C1搭载于小米首款折叠屏手机MixFold,而最近发布的小米12SUltra则同时搭载了澎湃G1与澎湃P1。

澎湃C1:这是小米推出的第一款自研的ISP专业影像手机芯片,它拥有双滤波器配置,可以实现高低频信号并行处理,信号处理效率提升100%。配合上小米的自研算法,将影像的3A(AF、AWB、AE)表现大幅提升。

搭载了澎湃C1的手机将拥有更好的自动对焦(AF),大幅提升暗光、小物体及平坦区域的对焦能力;更精准的白平衡(AWB),复杂混合环境光也完全驾驭;以及更准确的自动曝光(AE)策略。

澎湃G1:小米称澎湃G1芯片借鉴了电动车最核心技术之一的BMS(电池管理系统),它可以做到毫秒级实时监控电池安全、实现行业最精准的电池续航预测,并能有效提升手机续航能力。

在电池健康方面,澎湃G1可以监测跌落、冲撞等导致的手机电芯内部材料的微幅变化(ISP),

也可以根据温升模型动态分析电池在充电、重载等场景下的合理温度范围(SOA),并根据电芯健康程度,提供电池维护功能,延长电池寿命。

同时澎湃G1可以根据用户的使用状态和习惯,“分钟级”地预测可用时长,其准确度远高于Android自带的预估功能。更重要的是,它还能精准适配硅氧负极的放电曲线特性,动态调整放电状态(DTPT),整体提升3-5%续航时长。

澎湃P1:这款芯片首次实现了120W单电芯充电方案,具备超高压4:1充电架构,支持1:1、2:1和4:1的转换模式,它的所有模式均可双向导通,并能实现有线120W、无线50W、无线反充等多种充电功能。

vivo:V1+

V1+是此前vivo首款自研芯片V1的迭代,它同时具备调度佳、速度快、能效高这三大特点,除了继承上一代芯片的影像能力外,它还拓展了游戏与视频方面的体验,可谓是兼容性与功能性的双重提升了。

与其他影像芯片不同的是,V1+创新性地将3D实时立体夜景降噪、MEMC插帧和AI超分三大算法进行了硬件化封装,它的数据吞吐速度最高可达8GB/s,在SRAM的加持下,能效提高了约300%,功耗降低了约72%。

另外在游戏性能方面,V1+芯片采用了GLT2.0升级算法多级拆分重载线程,达到了性能和功耗平衡的效果,再配合上GPUFusion技术,它在手机上便能实现类DLSS的游戏超分,还有面向硬核玩家的深度调节项。

OPPO:马里亚纳X

马里亚纳X作为一款NPU芯片,在影像处理中有着更为重要的作用,它与ISP芯片有着本质上的不同,后者是图像处理单元,对相机接收到的光线信息做简单的初步处理,并输出我们能看到的图片,而NPU则是神经网络处理器,具备更强的AI运算能力,能对图像进行智能算法优化,而且具备学习能力,能持续提升对图像的优化能力。

这款芯片是基于先进的台积电6nmEUV制程工艺打造的,它采用了AI时代的DSA新黄金架构,具备最高18TOPs的AI算力,这方面甚至超过了苹果A15仿生处理器,达到了行业领先的水准。

此外,马里亚纳X芯片内置了完全自主研发的MariLumi影像处理单元,画面光比最高可达1000000:1,是目前顶级平台四倍的性能。可以说在影像方面,马里亚纳X芯片的处理能力是拥有巨大潜力的。

得益于马里亚纳X芯片的强大算力,搭载其的OPPOFindX5Pro首次在安卓阵营中实现了同时支持4K视频+AI+UltraHDR+20bitRAW,从此让安卓手机的视频拍摄能力也能和行业头部的iPhone掰掰手腕了,这不得不称得上是安卓影像的里程碑时刻。

红魔:红芯一号

为了能有更极致的操控体验,作为游戏手机的红魔并没有跟风别家造游戏插帧芯片,而是选择了能让游戏体验更上一层楼的红芯一号芯片,该芯片能高效处理游戏操控运算任务,可以自适应学习玩家游戏习惯,再配合上双X轴线性马达、游戏灯效定义、音效增强等四大提升,玩家能获得触控与震感沉浸一体的游戏体验,红芯一号的诞生开拓了一条提升手游体验的新思路。

正如马里亚纳X芯片名字中的含义那样,自研芯片就是不断向深水区探索的过程,这个过程是不可能一蹴而就的,并且还要面临诸多未知,随着到达更深的区域,环境也会变得更加恶劣,只有抱着“不破楼兰终不还”的决心,才能在漆黑一片的深海中最终迎来胜利的曙光。

一支独放不是春,百花齐放春满园。行业需要良性的竞争才会向前发展,自研芯片的能力不仅是各手机之间形成差异化卖点的关键要素,更是手机厂商们核心竞争力的重要体现,这对于目前亟需“整活”的手机市场来说可太重要了。

本文来源:产业互联网, 虎嗅APP,太平洋电脑网

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