7nm時代，手機SoC晶片和手機AI晶片進入的大門已經關閉

2021-01-09

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最近一段時間，採用最新7nm工藝的多款晶片悉數亮相。

這其中的一半用於供應競爭激烈，對晶片性能要求苛刻的手機晶片市場，包括華為海思的麒麟980（內置寒武紀的AI端晶片 1H IP）、蘋果的A12（內置自家的AI晶片）、高通驍龍8150（配備獨立的NPU）、MTK Helio M70(尚沒有獨立的AI晶片，依然是CPU，GPU和DSP協同提供AI推斷能力）和三星Exynos 9820（對AI推斷能力的提供方式與MTK類似）。

手機晶片市場上的五大主要玩家幾乎同時進入7nm時代。

最後一個大玩家，之前主攻中低端手機的紫光展銳也宣布今年將推出7nm的5G晶片和首款支持NPU的高端手機晶片SC9863。

這六家巨頭幾乎瓜分了手機晶片市場的所有份額。

而剛剛興起的手機AI晶片，也迅速對其他玩家關上了大門。

這是為什麼呢？

晶片製程的進步對於性能，功耗和面積要求很高的手機市場很重要。

新一代製程通常會帶來至少30%性價比的提升，例如，採用7nm工藝的蘋果A12相比10nm工藝的A11，其CPU性能提升15%，而功耗降低50%，這對只有巴掌大的手機至關重要。

所以，最新製程是手機晶片市場玩家的兵家必爭之地。

隨著摩爾定律的逐漸失效，7nm被認為是半導體工藝的一個里程碑式的節點。

因為更先進的製程在短期內很可能無法在性能，功耗，面積和成本上達到之前每代製程進步的性價比，各晶片廠家可能會停留在7nm工藝節點很長一段時間。

然而，7nm也已經是手機晶片或手機AI晶片市場上中小玩家和新晉玩家無法承受之重。

7nm晶片的NRE，即一次性的晶片設計成本已經高達3億美元，相比10nm的1.75億美元設計成本又提高了71%，而且據說5nm會至少在5.5億美元以上。

如此高的設計成本只能通過天量的晶片分擔出去。

那需要多少晶片呢？我們以華為海思的晶片為例。

採用10nm工藝的麒麟970（含NPU，即寒武紀的1A IP）預計出貨量在7000萬，這還是華為強制要求1999元的低端機到9999元的高端機都一古腦兒的上麒麟970才達到。

7nm的麒麟980估計出貨量應該在1億片左右，才能讓每個晶片分擔的設計成本降到3美元。

這還不計入晶片的原材料，設備，生產封測等其他費用。

如果手機晶片出貨量降到5千萬以下，均攤的設計成本直接翻倍，而千萬級別的均攤設計成本得翻10倍，即使做出手機，也根本無法和別家競爭。

所以，7nm的手機晶片只能是出貨量過億的六大玩家的禁地了。

那為何新興的手機AI晶片對中小玩家也沒有可能呢？根本原因在於，手機對晶片性能、功耗和面積的苛刻要求不得不採取SoC的方式將CPU，GPU，ISP，DSP等等集成在一起。

新興的AI晶片也不例外。

儘管在2017年底華為和蘋果才推出各自第一款手機AI晶片，卻從一開始就排除了獨立AI晶片，而採用SoC集成方式，比如麒麟970採用的寒武紀NPU IP，而蘋果在A11上集成了自家的AI晶片。

所以，中小玩家除了像寒武紀提供IP的方式之外，基本已經沒有進入可能了。

即使以IP進入的寒武紀，在華為去年年底宣布推出全棧全場景AI晶片，尤其是終端推斷側的昇騰310晶片，預計2019年二季度量產的消息後，估計也是大驚失色吧。

未來也許要等到顛覆性的技術到來時，才能重新攪動這個市場吧。

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2020-09-15

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