國產手機廠商"芯"動向：自主晶片路在何方？

近年來國產手機品牌發展迅速，產品競爭力也極大提高，原先占據國內市場的三星、蘋果紛紛被國產品牌擠下寶座，同時不少國產品牌還成功殺入了國際市場。

而隨著國產手機的成功，不少手機廠商也紛紛開始要推出自己的手機處理器了。

國產手機廠商紛紛發力手機處理器

之前我們就曾報導了小米要推出自家手機處理器的消息，而最新的消息顯示，小米處理器也已經流片。

據了解，小米已在上海浦東組建了幾百人的研發團隊。

不過目前的小米手機處理器還是與聯芯進行合作的。

而且首款處理器定位還是在中低端，預計明年將會用到小米的紅米手機上。

此外，中興的自主處理器很早就已被曝光。

而在不久前的中興AXON天機旗艦系列戰略發布會上，中興正式公布了中興OS+迅龍芯的戰略。

其中，中興OS是與其與谷歌基於Linux研發的系統，而迅龍芯將是一款LTE-A晶片，預計最快明年會應用到中興的主打機型中。

據了解，中興OS是一套基於Linux研發的系統，目前尚不清楚是不是谷歌Android的「變種」（類似於雲OS？）。

而關於迅龍芯，此前的消息顯示，中興已在自主研發一款基於ARM構架的八核處理器WiseFone 7550s，目前該處理器已經流片完成，功耗方面與上一代的英偉達Tegra 4、高通驍龍800相比降低60%。

就了解，今年九月搭載中興自主處理器及自主OS的安全手機已通過了工信部的入網許可，預計很快即將上市。

不過這款手機估計不會在大眾市場銷售，而是面向特定市場。

不過，目前在國產手機處理器這塊，只有華為有自主研發的海思麒麟做的比較成功。

據了解，華為將於下周在北京召開發布會，將正式發布麒麟950處理器，而首發機型將是新一代旗艦Mate8。

從已知的消息來看，麒麟950主頻2.4GHz，由四顆Cortex-A53核心和四顆Cortex-A72核心構成，並搭載ARM Mali T880圖形處理器，並擁有i7協處理器以及Tensilica Hi-Fi 4獨立音頻DSP，支持LTE Cat 10標準。

雖然，華為的海思麒麟在自家手機上獲得了成功，但是但是它們依然採用的都是ARM提供的公版核心，並不是自主設計的架構，這樣在成本、專利方面還是會受制於人。

不過對於手機廠商是否有必要研發自己的處理器的問題，確實不好回答。

除了以上這些國產手機廠商之外，像蘋果、三星、LG等手機廠商都有在做自己的處理器。

其中，蘋果則是完全採用的是自主設計架構的晶片。

同樣三星也在積極推出自主設計架構的手機晶片。

毫無疑問，目前在最為成功的案例就是蘋果。

蘋果A系列處理器是如何成功的呢？

蘋果公司在這方面的開發和研究也並非都是一帆風順的。

起初蘋果的這個團隊也沒有什麼非常顯著的成果，但是隨著每一代A晶片的更新和發布，這個晶片系列的威脅已經越來越大。

2008年四月份消息稱蘋果公司以2.78億美元收購了一家小型無晶圓廠半導體（fabless semiconductor）公司 P.A. Semi。

這家公司成立於 2003 年，創始人是 Daniel Dobberpuhl。

他是一名擁有著豐富工作經驗的工程師，早在 1976 年就加盟美國 DEC 公司（即美國數字設備公司）。

他曾經參與開發 80 年代這家公司最成功的產品之一 MicroVAX。

1998 年他創立了 SiByte 公司，主要開發 MIPS 片上系統硬體，幾年之後他創立的這家公司就被博通公司收購了。

P.A. Semi當時的研發重點是一款名為PWRficient晶片的設計。

顧名思義，這款信件基於IBM的Power架構，蘋果公司的電腦產品到2005年都在使用這種架構的晶片。

他們設計這款晶片，最重要的設計目標就是保證效能與耗電比，同時可運行高性能應用。

他們的第一款新款——PA6T-1682M，它的頻率是2GHz，在「標準」使用情況下消耗13瓦特功率，當時同樣的英特爾晶片需要20-25瓦特功率。

雖然 PWRficient 的設計著眼於功效，但是這款晶片並不適合移動設備。

當時適合移動設備的晶片數量並不多，第一款適合移動設備使用的晶片，它消耗的功率也是非常高的。

和很多初創公司一樣，P.A. Semi 選擇走一步算一步。

雖然他們的硬體可以用在筆記本等產品之中，但是他們並沒有任何設計計劃。

其實PA6T晶片也許適合在Mac設備上使用，特別是OS X筆記本電腦。

作為一款功率包絡低於200瓦特的晶片，它的性能和功效足以和英特爾的產品一比高下。

2006年的時候The Register報導表示蘋果公司和P.A.Semi已經形成了非常緊密的合作關係，甚至已經到了 P.A.Semi就指望著他們和蘋果的生意能夠達成的地步。

但是最後蘋果公司還是選擇了英特爾，P.A.Semi不得不尋求與其他高端特殊硬體設備的製造商合作，比如後來他們就和Mercury Computer Systems合作了。

當然蘋果公司並沒有忘記差點就與他們合作的P.A.Semi公司，所以就出現了戲劇性的一幕——蘋果公司收購P.A.Semi，從而為旗下自主晶片研究工程打下基礎。

當時行業分析師猜不透蘋果公司收購 P.A.Semi是何意圖，因為一家晶片設計公司真的有好多用處。

當時已經有各種ARM硬體任蘋果挑任蘋果選擇，英特爾又在加速Atom的開發，想要利用它在手機市場以及便宜的PC與對手競爭。

很多行業評論員認為蘋果可能利用P.A.Semi來開發專門的晶片組和控制器，以加速特定任務；或者蘋果想要利用這家公司的人才，來強化對其所收購的硬體的實施和應用。

收購Intrinisty

蘋果收購了P.A.Semi之後，馬上就獲得了該公司的150名天才工程師，解決了處理器設計的問題，不過這場收購也不是一點問題都沒有。

在經過大約兩年的沉寂之後，2010年3月有消息曝光Dan Dobberpuhl已經在2009年晚些時候離開了蘋果公司。

他並不是唯一一個對收購之後兩家公司的整合方式不滿的人，因為在蘋果收購了這家公司之後幾年，有數名重要的工程師先後都跳槽了。

據紐約時報當時的報導，部分P.A.Semi不滿收購之後蘋果公司的股票獎勵方式。

其他分析師則猜測這些離開的人只是不習慣蘋果公司比較嚴格的公司結構。

不管原因是什麼，Dobberpuhl和那些離開的工程師又一起創立了Agnilux，但是不到一年的時間這家公司就被谷歌收購。

Dobberpuhl這次沒有隨收購項目一起進入谷歌公司工作，而還有一些成員則一直在谷歌工作，現在還參與Chrome OS的開發。

使命未達，蘋果公司通過其他渠道吸納人才，以便能夠在最短的時間裡提升旗下的移動硬體產品。

這次蘋果公司看中的是Intrinsity，這是一家位於德州奧斯汀的晶片設計公司，成立於上世紀90年代，當時名為 Exponential Technology。

蘋果公司和Intrinisty也曾有過一段歷史糾葛。

90年代中期，當時這家公司名為Exponential，他們就為蘋果Mac開發新的處理器，試圖與英特爾一較高下。

但是當時蘋果Mac卻虧損連連。

賈伯斯回歸之後，他選擇了IBM PowerPC，雙方的合作也畫上了句號。

被拋棄的Exponential將公司名字更改為EVSX,Inc，後來才正式決定更名為Intrinisty。

他們開發的晶片使用MIPS指令集架構，但是一直未受關注，直到2009年他們與三星合作開發1GHz Hummingbird移動處理器之後才開始進入人們的視線。

對於很多相關的人來說，這款晶片具有重要的里程碑意義。

Intrinisty在這其中發揮的重要作用，就是他們使用了一種獨特的設計程序，讓Cortex A8的頻率從通常的650MHz增加到1GHz，這是一次巨大的飛躍。

很多公司開發的移動硬體僅僅依賴於ARM的設計，然後再在某些方面進行些許改變。

Hummingbird完全兼容A8和ARM指令集，但是它的設計是全新的，所以性能非常強，只有高通的Snapdragon才能與之匹敵。

如果沒有Intrinisty，早期的三星手機可能也沒法在市場上站穩腳跟。

蘋果發現之後馬上就將這家公司收入囊中，但是媒體還是通過Intrinisty員工的LinkedIn資料變化才發現了這次收購。

蘋果這次收購讓很多人感到意外，不過和以前收購P.A.Semi不同，這次他們的目的很明確，就是A4處理器——它出現的時間幾乎與收購的時間是同時的。

與Hummingbird一樣，它也基於ARM Cortex A8，但是頻率高於1GHz。

這其中的聯繫任誰都能夠看得出 來。

性能很快領先

蘋果新吸納的這些人才很快就派上用場。

A4之後於2012年在 iPhone 5中出現的A6基於ARM Cortex A9，是蘋果首款完全自主定製設計的晶片。

蘋果內部稱其為Swift，A6雖然仍然使用ARM指令集，但是不再沿用現成的設計。

Chipworks對晶片的拆解發現，和很多競爭對手產品不一樣，它們一般是將處理器的布局和軟體結合起來的，但A6是完全手工設計的。

雖然這會耗費更多人力資源，成本更高，但是手工設計通常能夠帶來更高的功效。

軟體雖然實用但它不是創意性的。

只有工程師才能夠發現不足，想出獨特的解決方案。

iPhone 5的評測很快就證明了蘋果工程師的這些努力沒有白費。

和上幾代相比，它的性能有大幅提升，在很多跑分測試中速度是iPhone 4S的兩倍。

iPhone 5的強勁性能甚至不弱於2014年使用用ARM Cortex A15設計的主流Android手機。

自那之後蘋果的性能優勢不斷增強，最新的A9晶片在很多跑分中都領先對手。

在Kraken和SunSpider網絡跑分測試中，它幾乎等同與英特爾移動PC，比如微軟Surface Pro 3。

GeekBench測試也證明iPhone 6s的性能已經快要趕上英特爾芯MacBook。

這不是說 iPhone 6s即將超過英特爾，或者是蘋果已經無人能敵了。

情況其實比這還要複雜。

將 iOS 設備和 Windows 設備對比本來就不是易事，不僅因為他們作業系統不同，更因為PC運行的程序對內存和處理能力有更高要求。

Patrick Moorhead在接受採訪時稱：對於行業來說這是史無前例的，一個這樣的團隊能夠開發出這麼高質量的晶片。

通常能夠為自己的產品開發出這樣的晶片的人不是「行業領先的」。

說實話，最近已經沒有哪個公司能夠取得這樣的成就。

晶片設計並非蘋果的核心業務，但是他們卻努力打敗高通等對手。

為旗下產品自主設計硬體的戰略——垂直整合——曾經被視為必然失敗之路。

但是蘋果的工程師則重新定義了可能。

蘋果A系列處理器的成功，也為國產手機廠商樹立了一個成功的榜樣。

國產廠商能否成功？

晶片設計困難重重，靠的是大量的資金、技術、人才投入和長時間的積累。

即便是現在在國內獲得成功華為海思的晶片設計歷史，也已經有了近24年。

華為成立於1987年，而在1991年就成立了華為集成電路中心，1993年就成功研發出第1塊數字ASIC，自此之後國內的ASIC晶片設計一直由海思保持領先。

海思半導體成立公司是2004年，現在海思在消費類晶片上，視頻監控、機頂盒業務已經成為國內領導地位的晶片供應商。

而海思在手機市場也並不是一帆風順，經歷了很多的挫折。

直到，2014年海思似乎是將多年憋起來的力量迸發出來。

5月發布麒麟910T；6月發布麒麟920贏得了當時「跑分王」的稱號，基帶支持LTE CAT6技術比高通先發布，而聯發科的基帶至少要到今年才能支持LTE CAT6，讓小米手機的性能不再「發燒」，隨後推出提升了主頻版的麒麟925和麒麟928；9月和10月高通和聯發科分別發布64位的手機晶片，海思只比他們稍遲2-3個月在12月初發布64位的麒麟620。

華為海思成為國內晶片企業中首先推出支持LTE-FDD五模、64位的晶片企業，在技術上能與高通、聯發科比肩的唯一一個國產晶片企業，取得的巨大成功讓它成為國家的集成電路產業投資基金的重點扶持對象。

而在近日的北京微電子論壇上，國家大基金總經理丁文武宣布大基金已經投資了中興微電子，中興微電子估值100億人民幣，預計大基金將投資20億占據20%股份。

也就是說，負責中興處理器研發的中興微電子很可能將分拆出來獨立發展。

同樣，如果小米的處理器在未來能夠取得一些成績的話，可能也將受到大基金的青睞。

而大基金的介入將加速國產手機晶片的發展，不過也將加劇國產手機晶片的內部競爭。

晶片製程與產能問題

當晶片製造商開始增多，如何獲得足量的晶片產能也是一個讓人非常頭疼的問題。

像AMD、英偉達和高通等晶片廠商都是需要由第三方合作夥伴來生產。

目前國內的手機晶片廠商大多都沒有自己的製造工廠，同樣蘋果也沒有。

但是蘋果擁有著強大的供應鏈以及強大的出貨能力，這也使得晶片製造的資源更多的會向蘋果傾斜。

而即便如此，依然會出現產能不足的問題。

iPhone 6s所採用的蘋果A9就是這樣，為了滿足產能需求，它一部分採用的是TSMC的16納米製程，另一部分則採用的是三星生產的14納米製程。

因為使用兩家不同代工廠生產的晶片，顯然就讓情況複雜化。

雖然區別很小，是在一個能控制的範圍之內，但這顯然不是很理想。

隨後這也引發了「晶片門」事件，不過好在它不像當年的iPhone 4「天線門」那樣引起軒然大波。

設計成本也是一個問題，因為你不可能只是改變幾個參數，就能將架構從一個生產製程移植到另外一個製程上。

雖然三星和TSMC生產的A9晶片整體設計相同，但是製程不同，所以蘋果在某些方面的設計就需要有兩種不同的方案。

產能這個問題也不好解決。

這不是建立或者收購晶片製造公司就能夠解決的。

蘋果必須和三星以及TSMC簽訂合同確保獲得足夠供應。

即使蘋果收購了晶片製造公司，那他們也需要好幾年的時間才能夠發展到擁有同樣產能的規模。

未來幾年晶片的設計將會受到生產的影響。

同樣這個問題對於國產晶片廠商來說也更為嚴重。

因為目前先進的製程技術主要集中在台積電、三星等少數晶片代工廠手中。

而他們首先會滿足如蘋果、高通等大客戶的需求。

國產晶片廠商要想用，往往只能搶一些剩下的產能（近日就有消息稱，華為為了解決麒麟950產能問題可能會效仿蘋果採用三星和台積電雙代工的模式）。

或者採用低一些的製程技術，找國內的代工廠。

顯然這對於國產晶片廠商衝擊中高端市場將是一個巨大的掣肘。

雖然近年來，國內的晶片代工廠如中芯國際也獲得飛速的發展，28納米已成功量產，並成功為高通驍龍400系列晶片代工。

但是在高端產品上要想追上台積電、三星等廠商可能還需要很長一段時間。

編輯：芯智訊-浪客劍

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