芯片自研的另一堵墻：為什么高通難以逾越？

今年5月，oppo旗下的芯片設(shè)計(jì)公司哲庫突然宣布關(guān)閉后，oppo前營銷副總沈義人在隔天凌晨發(fā)了條微博：錢不能解決的問題，往往才是真正的“難題”。

哲庫關(guān)閉的原因尚無定論，外界的猜測既有財(cái)務(wù)層面的計(jì)算，也有地緣層面的考量。比如美國很有可能如法炮制對海思的禁令，導(dǎo)致芯片無法生產(chǎn)?？紤]到哲庫的自研NPU芯片采用了6nm制程，這種觀點(diǎn)并非沒有可能。

同時(shí)，包括哲庫在內(nèi)，大多數(shù)中國手機(jī)品牌在自研芯片上都選擇了一種漸進(jìn)策略——把手機(jī)SoC想象成多個芯片拼裝起來的大芯片，國內(nèi)品牌的策略則是從邊緣的芯片開始，一點(diǎn)一點(diǎn)換成自研芯片，最終實(shí)現(xiàn)整塊SoC的自研。在關(guān)閉前，哲庫已經(jīng)發(fā)布了NPU芯片，據(jù)說自研的AP芯片也即將量產(chǎn)。

不過，無論這種策略進(jìn)展如何，最終都會觸及高通的核心地帶。

高通與手機(jī)品牌的關(guān)系比較復(fù)雜：高通的收入依賴手機(jī)品牌的出貨量，但由于高通在高端SoC上的巨大份額，導(dǎo)致手機(jī)品牌也依賴著高通，比如“首發(fā)驍龍芯片”會成為賣點(diǎn)。另外，高通的拳頭產(chǎn)品除了驍龍系列SoC，還有技術(shù)難度更大的基帶芯片——這是蘋果都沒跨過的高墻。

2019年初，蘋果公司的COO杰夫·威廉姆斯(Jeff Williams)向美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會（FTC）證實(shí)，蘋果曾希望在最新款iPhone中使用高通的4G LTE處理器，但被高通拒絕。

此前，高通為蘋果提供用于支持手機(jī)通訊的基帶芯片，而蘋果控訴高通對收取過高專利授權(quán)費(fèi)用，高通則指責(zé)蘋果扣留約80億美元的應(yīng)付專利費(fèi)用。

基帶芯片是手機(jī)的核心零部件之一，在華為的芯片無法獲得代工后，能夠在主流市場站穩(wěn)腳跟的幾乎只有高通和聯(lián)發(fā)科，在高端機(jī)型里，高通幾乎處于壟斷地位，這也為它帶來了巨大的商業(yè)話語權(quán)。

在與蘋果的合作中，高通只向蘋果提供通訊相關(guān)的服務(wù)，卻按照整機(jī)售價(jià)5%的金額進(jìn)行收費(fèi)。也就是說，只要蘋果手機(jī)漲價(jià)，高通都能等比例沾光。

2016年后，蘋果一邊和高通打官司，一邊引入二供：從iPhone 7開始，到了iPhone XS和iPhone XR一代，全部使用了英特爾的基帶芯片。

也是從那時(shí)起，iPhone就不斷被曝出信號問題，并且隨著5G開始普及，除了華為，幾乎所有的5G機(jī)型的內(nèi)置基帶芯片都來自高通。此時(shí)蘋果蠢蠢欲動，但革命戰(zhàn)友英特爾卻不出意外的掉了鏈子：5G基帶芯片遲遲沒有進(jìn)展，最早也要2020年才能發(fā)布5G手機(jī)。

2018年第四季度，蘋果創(chuàng)下三年來最大銷量降幅。2019年第一季度，出貨量繼續(xù)暴跌30%[11]。

于是，蘋果做了一件不太符合其行事風(fēng)格的事：向高通低頭。

蘋果也啃不動的硬骨頭

2019年4月16日，蘋果、高通發(fā)出一紙公告，宣布彼此握手言和，撤銷雙方在全球范圍內(nèi)的全部訴訟。當(dāng)日，高通股價(jià)應(yīng)聲上漲23%，創(chuàng)下1999年以來單日最高漲幅。

這場長達(dá)兩年的法律糾紛圍繞著手機(jī)上最關(guān)鍵的零件之一：基帶芯片。

基帶芯片之于手機(jī)，相當(dāng)于大腦之于人體。簡單來說，它負(fù)責(zé)將外界語音、數(shù)據(jù)信號編譯成用來發(fā)射的基帶碼，又將收到的基帶碼解碼成人類可以理解的語音或其他數(shù)據(jù)信號。

從技術(shù)層面看，基帶/BP芯片的技術(shù)難度比手機(jī)的處理器/AP芯片還要高。2G/3G時(shí)代，飛思卡爾、德州儀器、英飛凌、意法半導(dǎo)體都曾稱霸一方。早期的iPhone基帶芯片就由英飛凌獨(dú)家供應(yīng)，到了4G時(shí)代，市場迅速集中，主流基帶芯片的開發(fā)商只剩下了高通、華為、聯(lián)發(fā)科幾家。

華為一度早于高通發(fā)布第一款5G基帶芯片，但由于制裁無法獲得代工。因此在高端手機(jī)市場，高通幾乎是唯一的選擇。

2010年，蘋果在iPhone 4中引入高通，與主供應(yīng)商英飛凌同臺競爭，結(jié)果裝配了高通芯片的iPhone性能完勝。隨后，高通趁熱打鐵和蘋果簽訂了獨(dú)占協(xié)議：高通每年支付蘋果10億美元，以此換取與蘋果的獨(dú)家合作；而蘋果則需要向高通支付專利費(fèi)：每只蘋果手機(jī)售價(jià)的5%[5]。

伴隨iPhone的暢銷，這筆協(xié)議蘋果越算越虧。在2016年協(xié)議到期前，蘋果開始謀劃引入基帶芯片的二供，把目光投向了英特爾。

英特爾的基帶芯片業(yè)務(wù)來自英飛凌，后者在失去蘋果訂單后就把這塊業(yè)務(wù)賣給了英特爾。當(dāng)時(shí)，高通正因?yàn)轱柺軤幾h的商業(yè)模式引發(fā)眾怒，在韓國、歐盟和中國都被反壟斷調(diào)查。

英特爾時(shí)任CEO歐德寧在采訪時(shí)信心滿滿，順便借蘋果夸獎自己的高瞻遠(yuǎn)矚：“喬布斯認(rèn)為這筆收購是明智之舉?！?/p>

蘋果的策略是先用英特爾的基帶芯片將高通一軍，然后逐漸過渡到自研芯片，市場一度有消息稱蘋果會與聯(lián)發(fā)科合作研發(fā)。2016年，覺得時(shí)機(jī)已到的蘋果在iPhone 7中引入英特爾作為二供，同時(shí)對高通發(fā)起訴訟。

然而蘋果千算萬算，沒算到英特爾掉鏈子：根據(jù)Cellular Insights的測試，高通基帶版的iPhone網(wǎng)絡(luò)性能，普遍比英特爾版高出了30%。而為了讓兩個版本的網(wǎng)絡(luò)性能齊平，蘋果甚至故意降低高通版本的信號能力[2]。

到了2019年，高通已經(jīng)開始向三星供應(yīng)5G基帶芯片，眼看著英特爾連4G還沒整明白，蘋果只好放下身段，與高通達(dá)成和解。

基帶芯片的研發(fā)難點(diǎn)主要在于兼容性。比如，5G基帶芯片需要同時(shí)兼容2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還要適應(yīng)各個國家和地區(qū)使用的手機(jī)通信頻段，這也是為什么有基帶芯片設(shè)計(jì)能力的，往往都是歷史悠久的通信巨頭。

另外，后來者往往還需要繞開先發(fā)公司的專利墻，這又增加了研發(fā)難度。英特爾的基帶芯片業(yè)務(wù)收購自英飛凌，后者則又脫胎于西門子的半導(dǎo)體部門。2015年，英特爾還收購了威睿電通，獲得CDMA相關(guān)技術(shù)，但顯赫家世加上資本運(yùn)作，依然補(bǔ)不足技術(shù)的短板。

蘋果和高通和解后，打包收購了英特爾的基帶芯片部門。按照規(guī)劃，蘋果打算到2024年，80%的iPhone使用自研芯片，20%向高通采購。然而，根據(jù)果學(xué)第一人郭明錤的爆料，蘋果自研5G基帶芯片失敗，高通仍將是新機(jī)型5G基帶芯片的獨(dú)家供應(yīng)商[7]。

在英特爾的基帶部門被收購后，原本在中國西安300人規(guī)模的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也就地解散[3]。有媒體報(bào)道稱，大部分員工被哲庫陸陸續(xù)續(xù)收入麾下。至于哲庫在內(nèi)部是否啟動了基帶芯片的研發(fā)，已經(jīng)不得而知。

而對高通來說，基帶芯片上的技術(shù)優(yōu)勢，會變成公司經(jīng)營決策力一個重要的杠桿，撬動巨大的商業(yè)話語權(quán)。

買基帶送芯片

2015年2月，在經(jīng)歷14個月的調(diào)查后，高通在中國支付了9.75億美元的罰款，并被責(zé)令調(diào)整專利授權(quán)模式。同年12月，歐盟也指控高通濫用市場地位，打壓競爭對手；2016年12月，韓國反壟斷機(jī)構(gòu)對高通處以8.54億美元的罰款。

一系列訴訟本質(zhì)上抗議的是高通的商業(yè)模式：高通將芯片和專利許可進(jìn)行捆綁銷售，使得世界幾乎所有手機(jī)廠商都無法繞過高通。

高通的迅速發(fā)展開始于90年代初期對CDMA路線的押注，并在這個過程中積累了大量的專利。2G時(shí)期，CDMA的優(yōu)勢并不明顯，但到了3G時(shí)代，高通專利積累的價(jià)值被迅速放大。這一技術(shù)的所有專利，基本都被高通包圓。后來者想要使用，要么向高通支付高額專利費(fèi)用，要么繞開所有專利。

所以，蘋果自研基帶的難點(diǎn)并不全是技術(shù)問題，而是如果依舊使用高通的專利，那么自研的意義就幾乎為零。

由于海思的基帶芯片只供應(yīng)華為手機(jī)，在利潤最豐厚的高端機(jī)市場里，基帶芯片幾乎被高通壟斷。比如三星有自己的基帶芯片，但高端機(jī)型依然采用高通的方案。這也讓高通創(chuàng)造了一種特殊的商業(yè)模式，業(yè)內(nèi)戲稱為“買基帶送芯片”。

一部手機(jī)里有上百個芯片，理論上來說，手機(jī)品牌可以自由選擇芯片廠商，但在高通的框架下，如果手機(jī)品牌選擇高通之外的芯片供應(yīng)商，就需要支付更高的專利使用費(fèi)[6]。舉例來說，如果手機(jī)品牌同時(shí)采用聯(lián)發(fā)科的處理器和高通的基帶芯片，那么就要向高通多交錢。

捆綁銷售在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中并不鮮見。博通就曾將電視機(jī)頂盒芯片和寬帶調(diào)制解調(diào)器芯片等產(chǎn)品捆綁出售。這本質(zhì)上是科技公司基于優(yōu)勢業(yè)務(wù)上的領(lǐng)先地位，打壓競爭對手，擴(kuò)大商業(yè)話語權(quán)的手段。但這也導(dǎo)致利潤率本就不高的手機(jī)品牌對高通形成依賴，手機(jī)“含高量”爆表。

而為了保證專利的壟斷地位，高通往往還會要求手機(jī)品牌簽署“反授權(quán)協(xié)議”。舉例來說，比如A品牌和B品牌都采購了高通的芯片，并且與高通簽署了反授權(quán)協(xié)議，那么A/B都會將自己的一部分專利反向授權(quán)給高通。如果A品牌的手機(jī)使用了B品牌的專利，也不會被認(rèn)定為侵權(quán)。

由于手機(jī)市場產(chǎn)品同質(zhì)化極強(qiáng)，在專利上侵權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)比較高。反向授權(quán)的好處是加入了一個專利聯(lián)盟，但壞處是聯(lián)盟的掌舵者是高通。

中國手機(jī)品牌的芯片自研路線，通常從邊緣的ISP（圖像信號處理器）入門，哲庫則從技術(shù)難度更大的NPU入手，最后攻克難度最大、成本最高的CPU、基帶芯片等環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)一整塊SoC對高通的替代。但無論這個路徑多么完美，最后都會不可避免的和高通產(chǎn)生利益糾紛。

從高通多年的訴訟過程來看，這是一塊不折不扣的硬骨頭。盡管被各國政府罰了個遍，但目前高通正在準(zhǔn)備上訴，推翻歐盟的反壟斷制裁。

目前，除了中低端市場的展銳，中國大陸能在處理器和基帶芯片上打破高通壟斷的，只有海思一家。不過由于海思的芯片不外供，其他品牌長時(shí)間里也只能依賴高通。

2014 年至 2021 年全球基帶處理器份額

另一方面，華為被制裁后，也帶來了嶄新的問題：包括基帶芯片在內(nèi)的產(chǎn)品無法獲得代工，導(dǎo)致海思空有設(shè)計(jì)能力，卻無法生產(chǎn)。目前，華為的手機(jī)也只能使用高通的芯片組。

繞不開的臺積電

2020年6月，美國針對華為的禁令再度升級，海思推出了迄今最后一代手機(jī)SoC：5nm制程的麒麟9000。依靠這款芯片，華為在全球5G手機(jī)中一度占據(jù)54.8％的份額。

華為一直是臺積電第二大客戶，在制裁升級前的2019年，華為貢獻(xiàn)了361億元銷售額，占臺積電總營收的14%。

從2009年的K3V1算起，海思花了近十年的時(shí)間，讓麒麟芯片在性能參數(shù)上超過了高通驍龍，這一方面是海思在漫長時(shí)間里積累的的設(shè)計(jì)能力，但另一方面，臺積電是這個過程中很容易被低估的一個角色。

由于格羅方德、聯(lián)電等晶圓廠早早宣布不再探索10nm以下的先進(jìn)制程，目前高端制程的代工廠實(shí)質(zhì)上只有兩家：臺積電和三星。2019年，兩家公司都已經(jīng)量產(chǎn)5nm工藝。

需要特別指出的是，所謂5nm已經(jīng)脫離了物理學(xué)的含義，本質(zhì)上是一個代工廠技術(shù)迭代的宣傳概念，并非指實(shí)際工藝水平。

麒麟9000原本的對標(biāo)產(chǎn)品是高通的驍龍888，此前，高通的驍龍855和865兩代芯片都選擇臺積電7nm工藝。但驍龍888最終采用了三星的5nm工藝，同工藝的產(chǎn)品還有三星自家的Exynos 2100，而麒麟9000和同期的蘋果A14選擇了臺積電5nm。

事實(shí)證明，雖然工藝節(jié)點(diǎn)相同，但三星的5nm工藝卻在功耗控制上不敵臺積電，驍龍888因?yàn)楣倪^高，頻繁出現(xiàn)手機(jī)發(fā)燙和電池不耐用的問題，一眾旗艦機(jī)型在發(fā)布前給驍龍888做足了宣傳，結(jié)果慘遭打臉。

搭載驍龍888的小米11在長時(shí)間重度游戲負(fù)載的場景下，機(jī)身溫度一度逼近50℃。B站整活up主還做了用小米11煎雞蛋的視頻，雷總也因小米11的發(fā)熱問題被罵上熱搜，替三星和高通背了黑鍋。

另一位三星的大客戶是英偉達(dá)，其RTX30系GPU采用了三星8nm工藝，但到了RTX40系產(chǎn)品，英偉達(dá)也換成了臺積電N4（4nm）工藝。驍龍888的后續(xù)產(chǎn)品驍龍8 Gen1換成了三星4nm工藝，但依然存在“火龍”問題。去年7月，分析師郭明錤透露，2023年至2025年的驍龍8芯片，將全部轉(zhuǎn)由臺積電代工[8]。

簡而言之，海思從麒麟980開始的領(lǐng)先地位，既有本身的芯片設(shè)計(jì)能力，很可能也有臺積電的技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮的作用。

另一方面，考慮到針對華為的制裁，海思很有可能拿出了更多超前的技術(shù)儲備。

一般來說，芯片設(shè)計(jì)公司都有明確的研發(fā)路線圖，比如英特爾去年發(fā)布了13代酷睿處理器，但15代酷睿很可能已經(jīng)在流片試產(chǎn)了。而海思在遇到制裁的背景中，有可能將研發(fā)規(guī)劃中的未來產(chǎn)品提前上線，實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的參數(shù)性能。

當(dāng)然，這只是一種推測——突然的制裁，也有可能打亂原本的研發(fā)規(guī)劃。

要真正要全方位超過高通，恐怕比我們想象的更難。而到2022年，1000萬片麒麟芯片幾乎用盡，海思在手機(jī)芯片市場的份額已經(jīng)接近歸零。

無論哲庫的研發(fā)規(guī)劃如何謹(jǐn)慎，它都不可避免的會撞上高通的專利墻和臺積電的代工?？紤]到哲庫的第一代產(chǎn)品馬里亞納X已經(jīng)采用了非常激進(jìn)的臺積電6nm制程——同期蘋果的A系列芯片還停留在7nm。

一旦哲庫在技術(shù)上逼近高通的核心區(qū)域，是否會遭遇類似的制裁，顯然不能排除這個可能性。

而海思當(dāng)年的成功，凝聚了太多東風(fēng)。比如恰逢智能手機(jī)高速擴(kuò)張，同時(shí)也有安防、運(yùn)營通訊等多個業(yè)務(wù)線支撐龐大的芯片研發(fā)支出，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的深度分工，也為芯片設(shè)計(jì)公司創(chuàng)造了一個紅利期。

時(shí)至今日，即便哲庫拿出同樣的投入與信心，那些勾勒產(chǎn)業(yè)格局的歷史進(jìn)程，也都正朝著相反的方向行進(jìn)。

尾聲

哲庫關(guān)停后，市場對其背后的原因有諸多猜測，但回歸商業(yè)的本質(zhì)，哲庫關(guān)停最根本的原因或許正如CEO劉君所說：“營收不達(dá)預(yù)期，難以承受芯片負(fù)擔(dān)。”

我們在上一篇文章中提及，自研芯片的核心目的是通過技術(shù)獨(dú)占，與競爭對手在產(chǎn)品差異化上形成優(yōu)勢。但這也會導(dǎo)致自研芯片的市場天花板，完全取決于自身品牌的出貨量，顯然難以攤薄研發(fā)成本，成本增加甚至?xí)绊懯謾C(jī)本身的銷售。

考慮到手機(jī)市場整體的蕭條，以及未來很有可能面臨的專利與代工問題，收攤不干也許在商業(yè)上是對的選擇。

但如果只考慮“替代高通”這個目的，最理想的方案可能是國內(nèi)手機(jī)品牌依靠龐大的出貨量總額，一起培養(yǎng)一家大陸的芯片設(shè)計(jì)公司，這在行業(yè)里并非沒有先例。

如今的***巨頭ASML，其發(fā)展契機(jī)就源于英特爾、摩托羅拉、AMD、IBM等美國企業(yè)希望打破日本在***上的壟斷，一邊入股一邊送訂單，一口一口喂成出全球頂級的芯片設(shè)備公司。

世紀(jì)初，國內(nèi)彩電巨頭TCL、創(chuàng)維、康佳等公司也一度計(jì)劃聯(lián)手解決LCD面板卡脖子問題，拉來京東方和深圳政府，想依托深圳的雄厚財(cái)力上馬6代線——不過最終被夏普攪黃，這才有了后面京東方落戶合肥的佳話。

但考慮到手機(jī)市場競爭之激烈，手機(jī)品牌對市場份額愈加激烈的你爭我奪，這個方案有顯得過于理想，缺乏實(shí)際的可行性。 長期的愿景與商業(yè)的現(xiàn)實(shí)向來難以權(quán)衡，這讓孤注一擲的勇氣便更顯得彌足珍貴。

審核編輯：劉清