手機(jī)芯片市場(chǎng)發(fā)展之路

手機(jī)芯片市場(chǎng)發(fā)展之路

文/李聞達(dá)

目前，手機(jī)芯片國產(chǎn)化進(jìn)程已經(jīng)起步，盡管與海外巨頭相比起步較晚，但是已邁出關(guān)鍵步伐。

8月30日，2015年北京田徑世錦賽在中國國家體育場(chǎng)鳥巢正式落下帷幕。9天的比賽讓全世界人民舉世矚目，在鳥巢舉行的田徑世錦賽上，不論是閃電博爾特的強(qiáng)勢(shì)回歸，還是中國田徑展示的“中國速度”，都彰顯了世界人民在體育事業(yè)上追夢(mèng)的努力。

這樣的速度同樣發(fā)生在科技界，摩爾提出摩爾定律的時(shí)候，電腦還像冰箱那樣笨重。然而，這條定律最終成為了整個(gè)硅谷的基石。摩爾定律下五十載的芯片技術(shù)發(fā)展，不斷推高人類計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展水平，芯片技術(shù)的不斷進(jìn)步不僅給未來帶來了新的可能性，也給未來帶來了新的限制。每一次進(jìn)步，意味著面臨的限制和挑戰(zhàn)也就越大，但同時(shí)也更彰顯其優(yōu)越性。

李聞達(dá)

特約撰稿人

在計(jì)算機(jī)芯片發(fā)展面臨挑戰(zhàn)的同時(shí)，隨著移動(dòng)智能終端和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)得到了爆發(fā)式發(fā)展。2013年移動(dòng)芯片需求首次超過了PC芯片，成為市場(chǎng)上的明星。

隨著移動(dòng)芯片的發(fā)展浪潮以及4G商用的全面到來，我國的移動(dòng)芯片市場(chǎng)也正在蓬勃發(fā)展。主要表現(xiàn)在：一是在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破；二是中國芯片廠商的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力在不斷增強(qiáng)。與此同時(shí)，國外的芯片巨頭也在不斷加大對(duì)中國市場(chǎng)的投入。可以預(yù)見，移動(dòng)芯片市場(chǎng)機(jī)遇與移動(dòng)芯片技術(shù)不斷飛躍。

手機(jī)芯片制造工藝逐步增強(qiáng)

智能手機(jī)尺寸一天一天在發(fā)生變化，屏幕解析度也逐步提高，但在同時(shí)，手機(jī)重量卻要求越來越輕、設(shè)計(jì)要求越來越薄，高性能卻得搭配低功耗。手機(jī)芯片供應(yīng)商已從CPU 2.2GHz升級(jí)到2.5GHz的規(guī)格競(jìng)賽中，暫時(shí)抽身出來解決這個(gè)高效低耗的問題，以滿足終端品牌手機(jī)廠商及代工廠的最新需求。

雖然芯片的尺寸并不是衡量一款處理器好壞最重要的因素，但是更小的體積和更高效的節(jié)點(diǎn)可以帶來一些額外的電池續(xù)航壽命，同時(shí)還能讓芯片的造價(jià)更低。

回顧一下處理器的制造工藝。從本質(zhì)上來說，處理器的制造過程和工藝代表了處理器是如何創(chuàng)建、以及它的大小和使用了何種技術(shù)。當(dāng)探討處理器的大小和制造工藝時(shí)，總會(huì)看到nm（納米）這個(gè)詞。在這種情況下，nm這個(gè)數(shù)字代表了CPU或GPU中單個(gè)晶體管的大小。通常的規(guī)則是晶體管尺寸越小、彼此之間的距離就越短，能源消耗也就越低。而準(zhǔn)確的工藝是讓芯片尺寸變小必不可少的條件，新技術(shù)的突破可以讓處理器變得更小、更高效。

從早期的A n d roid手機(jī)開始，移動(dòng)芯片的體積已經(jīng)大幅縮小了。2008年問世的HTC Dream，也被稱作T-Mobile keyword/ keywordG1keyword/keyword，當(dāng)時(shí)配備了65nm工藝的高通MSM7201A處理器，主頻只有528MHz。而早期其它的Android手機(jī)則使用了德州儀器的芯片，比如摩托羅拉Droid。而HTC Nexus One當(dāng)時(shí)則使用的是驍龍S1處理器，采用了比較先進(jìn)的65nm工藝。

在2010年年初，N V I DI A帶來了采用40nm工藝的Tegra 2芯片，而隨后高通驍龍keyword/keywordS2keyword/keyword和三星首款Exynos處理器也都使用了45nm的工藝。

不過，移動(dòng)芯片工藝一直以兩倍的速度提高。比較近期的NVIDIA Tegra 3仍然還在使用40nm生產(chǎn)工藝，而三星的Exynos 4212已經(jīng)提高到32nm。而無論是高通還是三星，在2012年年中都停留在了28nm的工藝上。

從此，高通的驍龍系列和N V I DI A的Tegra芯片都一直在使用28nm制造工藝，包括去年的驍龍805和Tegra K1等，這也標(biāo)志著近兩年，移動(dòng)芯片的制造工藝進(jìn)步已經(jīng)非常緩慢。如今，三星已經(jīng)成功的處于領(lǐng)先的地位，最新量產(chǎn)的Exynos 5430和5433分別被使用到Galaxy Alpha和Galaxy Note 4上，工藝提升到了20nm級(jí)別。而PC芯片巨頭英特爾在移動(dòng)領(lǐng)域雖然一直水土不服，但旗下的Bay Trail芯片也使用了22nm工藝。

盡管最近幾年移動(dòng)芯片的尺寸沒有明顯的變化，但是在性能方面得到改善，全新的64位ARM Cortex-A57和A53核心為移動(dòng)設(shè)備帶來更高的性能和能源的更高效利用。首先，新的核心設(shè)計(jì)已經(jīng)經(jīng)過了全面改善，其次，現(xiàn)在高通和三星都已經(jīng)具備了20nm工藝的量產(chǎn)能力。而另一股不可忽視的力量則是聯(lián)發(fā)科，雖然目前量產(chǎn)的處理器還是28nm，但是旗艦級(jí)處理器已經(jīng)提升到了20nm。

另外，16nm工藝也會(huì)成為今年的另外一大話題，比如臺(tái)積電目前已經(jīng)具備了這樣的能力。雖然在年初臺(tái)積電就已經(jīng)開始量產(chǎn)16nm工藝芯片，但是等到大批量被應(yīng)用到產(chǎn)品中，還需要等到年底或2016年年初。

雖然芯片的尺寸并不是衡量一款處理器好壞最重要的因素，但是更小的體積和更高效的節(jié)點(diǎn)可以帶來一些額外的電池續(xù)航壽命，同時(shí)還能讓芯片的造價(jià)更低。

當(dāng)然，芯片的工藝不會(huì)停留在14/16nm工藝水平，所有的主流廠商都盯上了10nm甚至更先進(jìn)的工藝。目前ARM已經(jīng)開始和臺(tái)積電合作，在2016年開始生產(chǎn)10nm工藝新品。而繼英特爾之后，臺(tái)積電也表示開始進(jìn)軍7nm工藝領(lǐng)域，并且在不遠(yuǎn)的將來就會(huì)實(shí)現(xiàn)。歐洲最大的芯片制造設(shè)備廠商ASML NV表示，目前臺(tái)積電已經(jīng)計(jì)劃購買兩種最先進(jìn)的EUV掃描儀，而很有可能在2016年用來提高光刻的精度，縮小節(jié)點(diǎn)距離。

移動(dòng)芯片市場(chǎng)日趨激烈

2014年，博通退出手機(jī)芯片（手機(jī)基帶芯片）市場(chǎng)的消息再次讓我們看到智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈和殘酷。在此之前，德州儀器(Texas Instruments Inc)、意法半導(dǎo)體(ST Microelectronics NV)、愛立信(Ericsson)以及英偉達(dá)（NVIDIA）等均在競(jìng)爭(zhēng)中退下陣來，而隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，未來還會(huì)有相關(guān)廠商難逃退出手機(jī)芯片市場(chǎng)的命運(yùn)。但是，移動(dòng)芯片市場(chǎng)的機(jī)遇卻從未消失過，華為發(fā)布了全球首顆8核LTE Cat6手機(jī)芯片麒麟920，并受到了業(yè)內(nèi)高度評(píng)價(jià)。

眾所周知，芯片產(chǎn)業(yè)（不僅是手機(jī)芯片），技術(shù)、規(guī)模、資金是其生存和發(fā)展的三要素。這些特性在曾經(jīng)最大的傳統(tǒng)PC芯片產(chǎn)業(yè)中得到了驗(yàn)證。AMD當(dāng)年在PC市場(chǎng)與英特爾較量的初期和中段，技術(shù)上雙方可以說伯仲難分，但最終受限于規(guī)模和資金的短板，被英特爾大幅超越。而到了今天的手機(jī)芯片市場(chǎng)莫不如此。

從目前手機(jī)芯片市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局看，真正三個(gè)要素均具備的只有高通。技術(shù)上，高通無論在與手機(jī)芯片密切相關(guān)的AP，還是基帶芯片，還是重要的SoC集成能力上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們；規(guī)模上，高通目前在AP和基帶芯片市場(chǎng)的市場(chǎng)份額及營收均排在首位，且遙遙領(lǐng)先于對(duì)手。

而高通最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手聯(lián)發(fā)科（MTK）。從2G時(shí)代起，聯(lián)發(fā)科形成了其生存和發(fā)展的根基Turnkey模式—這是一個(gè)類似于“交鑰匙”的“工程項(xiàng)目模式”，指向客戶提供的總體解決方案。這種模式因價(jià)格低廉而頗受中小型手機(jī)廠商的歡迎。進(jìn)入到3G時(shí)代，這種模式仍是聯(lián)發(fā)科倚重的模式，但惟一不同的是，手機(jī)芯片產(chǎn)業(yè)的老大高通也開始在類似的模式上發(fā)力，即高通的QRD模式（Qualcomm Reference Design，高通參考設(shè)計(jì)）。高通將這種能夠幫客戶縮減設(shè)計(jì)時(shí)間的模式覆蓋到了高、中、低端。按照高通的解釋就是未來高通手機(jī)芯片要全面QRD化。

當(dāng)然，除了高通、聯(lián)發(fā)科的芯片之外，還有一類手機(jī)芯片或者說是企業(yè)有生存的可能，那就是自給自足的蘋果、三星和海思。蘋果通過首發(fā)業(yè)內(nèi)第一款64位A7手機(jī)芯片已經(jīng)向業(yè)內(nèi)證明其在手機(jī)芯片的技術(shù)實(shí)力。至于說到規(guī)模，其每年僅1億多部的iPhone和幾千萬的iPad就足以支撐其生存和發(fā)展，再看三星的手機(jī)并非是純粹的自給自足，因?yàn)槌怂约旱闹悄苁謾C(jī)在使用之外，其他手機(jī)廠商也在使用，這是與之前高通、聯(lián)發(fā)科純開放市場(chǎng)手機(jī)芯片和蘋果純自給自足不同的地方。

2014年中國智能手機(jī)芯片(AP+基帶)領(lǐng)域不乏熱點(diǎn)，4G、8核、大屏等新品層出。但是，伴隨整個(gè)產(chǎn)業(yè)的成熟，競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，企業(yè)利潤趨于下降，同時(shí)從業(yè)企業(yè)更加集中。數(shù)據(jù)顯示，2014年中國整體市場(chǎng)手機(jī)芯片出貨量達(dá)到4.37億顆，預(yù)計(jì)2015年整個(gè)市場(chǎng)將更加趨于飽和，出貨量增速將放緩至16%。

較為有利的信息是，海外巨頭的不斷退出為中國芯片廠商騰出發(fā)展空間，華為海思、展訊通信、大唐聯(lián)芯等國內(nèi)芯片廠商有望取得進(jìn)一步的發(fā)展機(jī)會(huì)。

作為4G元年，LTE無疑是2014年的最大驅(qū)動(dòng)因素，雖然LTE帶動(dòng)了整個(gè)手機(jī)市場(chǎng)的增長(zhǎng)，但3G產(chǎn)品需求卻有所冷卻，整體出貨量并未如預(yù)期爆發(fā)，而是呈現(xiàn)緩步增加的態(tài)勢(shì)。根據(jù)DigiTimes Research數(shù)據(jù)，2014年中國智能手機(jī)芯片出貨量約為4.37億顆(其中第4季度數(shù)據(jù)為本報(bào)告根據(jù)增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)估)，其中因?yàn)槎鄶?shù)廠商將上半年推出平價(jià)4G智能手機(jī)的計(jì)劃推遲到下半年，使得整體市場(chǎng)出現(xiàn)前冷后熱之勢(shì)，其中上半年出貨量約1.94億顆，下半年出貨量約為2.35億顆。

圖 手機(jī)芯片構(gòu)成示意圖

圖 手機(jī)芯片品牌分布比例示意圖

2015年智能手機(jī)芯片市場(chǎng)將伴隨整機(jī)市場(chǎng)走勢(shì)趨于飽和，出貨量將進(jìn)一步放緩。不過，多數(shù)中國手機(jī)廠商將加大力度開拓海外新興市場(chǎng)，如華為、小米及聯(lián)想，相關(guān)芯片廠商也加大力度開發(fā)相應(yīng)解決方案，如展訊開發(fā)出面向印度市場(chǎng)的單核智能手機(jī)平臺(tái)SC7715等，這在一定程度上抵消了下滑的趨勢(shì)。

中國芯片的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

市場(chǎng)的成熟、價(jià)格的走低以及國際龍頭企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也給了中國手機(jī)芯片企業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)。2014年每隔幾個(gè)月就有一家芯片巨頭宣布退出。2014年中國芯片廠商新品頻發(fā)，不斷拉近與國際先進(jìn)水平的距離，如華為海思的8核、64位麒麟620，展訊的4G、SC9830等。2015年全球手機(jī)市場(chǎng)醞釀重新洗牌，此時(shí)也許正是國產(chǎn)芯片廠商的機(jī)會(huì)。

從技術(shù)上看，目前手機(jī)芯片處理性能已經(jīng)能夠滿足用戶需要。也就是說，在普通應(yīng)用環(huán)境下，同樣的核數(shù)，1.7GHz和1.9GHz的差別其實(shí)不是很大，受芯片尺寸限制，進(jìn)一步提高核數(shù)已不容易，手機(jī)上的大型游戲更多的是依賴GPU(圖形處理)的性能。從另一個(gè)角度來講，應(yīng)用處理器進(jìn)化的路線不是在主頻，而是在更低的制程技術(shù)、64位支持等方面。因此2015年手機(jī)芯片廠商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是4G、64位和工藝。

目前，主要手機(jī)芯片廠商高通、聯(lián)發(fā)科、三星、MARVELL、海思均已發(fā)布64位處理器。預(yù)計(jì)2015年下半年，64位手機(jī)將登陸中國市場(chǎng)。手機(jī)芯片市場(chǎng)繼“核戰(zhàn)”之后將上演“64位”之戰(zhàn)。

在基帶方面，受限于電信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程，目前廠商的選擇多以4G CAT 4為主。不過，隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的進(jìn)一步拓展，支持更高上下行帶寬，2015年終端芯片有望進(jìn)一步發(fā)展到CAT 6。

移動(dòng)芯片是移動(dòng)智能終端的關(guān)鍵器件。移動(dòng)芯片包含了應(yīng)用處理器、基帶芯片、射頻芯片、電源管理芯片和存儲(chǔ)芯片。其中最重要的芯片是基帶芯片（BP）和應(yīng)用處理器（AP），二者結(jié)合在一起成為移動(dòng)智能終端的CPU。

圖中展示了基帶芯片和應(yīng)用處理器在CPU中的分工模式。其中，基帶芯片負(fù)責(zé)通信協(xié)議/射頻信號(hào)處理，是移動(dòng)終端的基礎(chǔ)通信模塊。應(yīng)用處理器負(fù)責(zé)運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。這兩類芯片也是當(dāng)今移動(dòng)終端芯片平臺(tái)中最重要的部分。以下提及的移動(dòng)芯片廠商指的是主要從事基帶芯片和應(yīng)用處理器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的企業(yè)。從技術(shù)體系來講，移動(dòng)芯片主要分為ARM架構(gòu)和X86架構(gòu)。ARM架構(gòu)是由ARM設(shè)計(jì)的32位精簡(jiǎn)指令集處理器架構(gòu)。X86架構(gòu)是Intel公司設(shè)計(jì)的復(fù)雜指令集處理器架構(gòu)。

4G智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展及銀行卡“換芯潮”，將為集成電路企業(yè)提供更多市場(chǎng)空間。我國移動(dòng)通信開始從3G時(shí)代進(jìn)入4G時(shí)代，2014年全國移動(dòng)電話用戶總數(shù)達(dá)12.8億戶，其中4G用戶超過8000萬，4G終端普及速度超出預(yù)期，明年國產(chǎn)手機(jī)特別是 4G中低端競(jìng)爭(zhēng)將異常激烈，在手機(jī)芯片供不應(yīng)求的情況下，本土集成電路企業(yè)將會(huì)從中分得一部分市場(chǎng)空間；

我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，在智慧城市、智慧交通、工業(yè)監(jiān)控等方面的需求不斷提升，據(jù)中國物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心報(bào)告，2015年中國物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)7500億元，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶來對(duì)各種感測(cè)器及低功耗、小尺寸晶片需求快速攀升，其中8寸晶圓產(chǎn)能將是關(guān)鍵；根據(jù)央行規(guī)定，從2015年起我國將逐步停發(fā)磁條銀行卡，以金融IC卡進(jìn)行替代，目前各地已陸續(xù)開展“磁條卡換芯”工作，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)未來幾年我國每年新投放的金融IC卡數(shù)量可達(dá)數(shù)十億張。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IDC預(yù)計(jì)，智能手機(jī)銷售增長(zhǎng)需求將逐漸轉(zhuǎn)移到中國等發(fā)展中國家，中端市場(chǎng)將成為發(fā)展主流?！爸械投耸袌?chǎng)不意味著低價(jià)低質(zhì)，而是高性價(jià)比，手機(jī)用戶將有著更高的品質(zhì)要求，手機(jī)芯片也將呈現(xiàn)高技術(shù)、高性能和多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。這些包括組成智能手機(jī)的所有芯片，如MCU、RFIC、GPS、PMIC、MEMS、CIS等。在此情況下，封裝工藝也將向高密度、高性能、薄型化發(fā)展，多芯片fcCSP封裝也將成為AP/BB芯片的主流。

中端智能手機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展以及中國大陸手機(jī)制造商占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位給集成電路產(chǎn)業(yè)帶來了新的機(jī)會(huì)。目前，手機(jī)芯片國產(chǎn)化進(jìn)程已經(jīng)起步，盡管與海外巨頭相比起步較晚，但是已邁出關(guān)鍵步伐。

有利的環(huán)境是，海外巨頭的不斷退出也為國產(chǎn)廠商騰出了發(fā)展空間。隨著愛立信、英偉達(dá)、博通等老牌芯片廠商或退出或轉(zhuǎn)型，國內(nèi)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手只有高通、英特爾等，涌現(xiàn)出了一批具有一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的芯片廠商，如展訊、華為海思、大唐聯(lián)芯等。

而且，利好的國家相關(guān)政策也正在不斷出臺(tái)。2014年6月，國務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，提出了包括設(shè)立國家級(jí)領(lǐng)導(dǎo)小組、國家產(chǎn)業(yè)投資基金等在內(nèi)的8項(xiàng)推進(jìn)措施，集成電路產(chǎn)業(yè)基金規(guī)模將達(dá)1500億元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于過去十年的研發(fā)投入金額。

本土手機(jī)芯片企業(yè)可以根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)的變量進(jìn)行戰(zhàn)略布局。比如，來自4G換機(jī)潮的驅(qū)動(dòng)，來自普通智能終端的集成多芯片的要求、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與可穿戴產(chǎn)品的啟動(dòng)，都將帶來強(qiáng)大的市場(chǎng)需求。

這些都給中國本土企業(yè)提供了技術(shù)的窗口和發(fā)展的機(jī)遇，國內(nèi)企業(yè)整體制造成本比進(jìn)口芯片低，本地化服務(wù)業(yè)可以做到非常到位，技術(shù)更“接地氣”。

責(zé)任編輯：張貝貝

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