国产手机厂商"芯"动向：自主芯片路在何方？

近年来国产手机品牌发展迅速，产品竞争力也极大提高，原先占据国内市场的三星、苹果纷纷被国产品牌挤下宝座，同时不少国产品牌还成功杀入了国际市场。而随着国产手机的成功，不少手机厂商也纷纷开始要推出自己的手机处理器了。

　　国产手机厂商纷纷发力手机处理器

　　之前我们就曾报道了小米要推出自家手机处理器的消息，而最新的消息显示，小米处理器也已经流片。据了解，小米已在上海浦东组建了几百人的研发团队。不过目前的小米手机处理器还是与联芯进行合作的。而且首款处理器定位还是在中低端，预计明年将会用到小米的红米手机上。

　　此外，中兴的自主处理器很早就已被曝光。而在不久前的中兴AXON天机旗舰系列战略发布会上，中兴正式公布了中兴OS+迅龙芯的战略。

　　其中，中兴OS是与其与谷歌基于Linux研发的系统，而迅龙芯将是一款LTE-A芯片，预计最快明年会应用到中兴的主打机型中。

　　据了解，中兴OS是一套基于Linux研发的系统，目前尚不清楚是不是谷歌Android的“变种”(类似于云OS?)。而关于迅龙芯，此前的消息显示，中兴已在自主研发一款基于ARM构架的八核处理器WiseFone 7550s，目前该处理器已经流片完成，功耗方面与上一代的英伟达Tegra 4、高通骁龙800相比降低60%。

　　就了解，今年九月搭载中兴自主处理器及自主OS的安全手机已通过了工信部的入网许可，预计很快即将上市。不过这款手机估计不会在大众市场销售，而是面向特定市场。

　　不过，目前在国产手机处理器这块，只有华为有自主研发的海思麒麟做的比较成功。据了解，华为将于下周在北京召开发布会，将正式发布麒麟950处理器，而首发机型将是新一代旗舰Mate8。

　　从已知的消息来看，麒麟950主频2.4GHz，由四颗Cortex-A53核心和四颗Cortex-A72核心构成，并搭载ARM Mali T880图形处理器，并拥有i7协处理器以及Tensilica Hi-Fi 4独立音频DSP，支持LTE Cat 10标准。

　　虽然，华为的海思麒麟在自家手机上获得了成功，但是但是它们依然采用的都是ARM提供的公版核心，并不是自主设计的架构，这样在成本、专利方面还是会受制于人。

　　不过对于手机厂商是否有必要研发自己的处理器的问题，确实不好回答。除了以上这些国产手机厂商之外，像苹果、三星、LG等手机厂商都有在做自己的处理器。其中，苹果则是完全采用的是自主设计架构的芯片。同样三星也在积极推出自主设计架构的手机芯片。毫无疑问，目前在最为成功的案例就是苹果。

　　苹果A系列处理器是如何成功的呢?

　　苹果公司在这方面的开发和研究也并非都是一帆风顺的。起初苹果的这个团队也没有什么非常显著的成果，但是随着每一代A芯片的更新和发布，这个芯片系列的威胁已经越来越大。

　　2008年四月份消息称苹果公司以2.78亿美元收购了一家小型无晶圆厂半导体(fabless semiconductor)公司 P.A. Semi。这家公司成立于 2003 年，创始人是 Daniel Dobberpuhl。他是一名拥有着丰富工作经验的工程师，早在 1976 年就加盟美国 DEC 公司(即美国数字设备公司)。他曾经参与开发 80 年代这家公司最成功的产品之一 MicroVAX。1998 年他创立了 SiByte 公司，主要开发 MIPS 片上系统硬件，几年之后他创立的这家公司就被博通公司收购了。

　　P.A. Semi当时的研发重点是一款名为PWRficient芯片的设计。顾名思义，这款信件基于IBM的Power架构，苹果公司的电脑产品到2005年都在使用这种架构的芯片。他们设计这款芯片，最重要的设计目标就是保证效能与耗电比，同时可运行高性能应用。他们的第一款新款——PA6T-1682M，它的频率是2GHz，在“标准”使用情况下消耗13瓦特功率，当时同样的英特尔芯片需要20-25瓦特功率。

　　虽然 PWRficient 的设计着眼于功效，但是这款芯片并不适合移动设备。当时适合移动设备的芯片数量并不多，第一款适合移动设备使用的芯片，它消耗的功率也是非常高的。和很多初创公司一样，P.A. Semi 选择走一步算一步。虽然他们的硬件可以用在笔记本等产品之中，但是他们并没有任何设计计划。

　　其实PA6T芯片也许适合在Mac设备上使用，特别是OS X笔记本电脑。作为一款功率包络低于200瓦特的芯片，它的性能和功效足以和英特尔的产品一比高下。2006年的时候The Register报道表示苹果公司和P.A.Semi已经形成了非常紧密的合作关系，甚至已经到了 P.A.Semi就指望着他们和苹果的生意能够达成的地步。但是最后苹果公司还是选择了英特尔，P.A.Semi不得不寻求与其他高端特殊硬件设备的制造商合作，比如后来他们就和Mercury Computer Systems合作了。

　　当然苹果公司并没有忘记差点就与他们合作的P.A.Semi公司，所以就出现了戏剧性的一幕——苹果公司收购P.A.Semi，从而为旗下自主芯片研究工程打下基础。当时行业分析师猜不透苹果公司收购 P.A.Semi是何意图，因为一家芯片设计公司真的有好多用处。当时已经有各种ARM硬件任苹果挑任苹果选择，英特尔又在加速Atom的开发，想要利用它在手机市场以及便宜的PC与对手竞争。很多行业评论员认为苹果可能利用P.A.Semi来开发专门的芯片组和控制器，以加速特定任务;或者苹果想要利用这家公司的人才，来强化对其所收购的硬件的实施和应用。

　　收购Intrinisty

　　苹果收购了P.A.Semi之后，马上就获得了该公司的150名天才工程师，解决了处理器设计的问题，不过这场收购也不是一点问题都没有。在经过大约两年的沉寂之后，2010年3月有消息曝光Dan Dobberpuhl已经在2009年晚些时候离开了苹果公司。他并不是唯一一个对收购之后两家公司的整合方式不满的人，因为在苹果收购了这家公司之后几年，有数名重要的工程师先后都跳槽了。

　　据纽约时报当时的报道，部分P.A.Semi不满收购之后苹果公司的股票奖励方式。其他分析师则猜测这些离开的人只是不习惯苹果公司比较严格的公司结构。不管原因是什么，Dobberpuhl和那些离开的工程师又一起创立了Agnilux，但是不到一年的时间这家公司就被谷歌收购。 Dobberpuhl这次没有随收购项目一起进入谷歌公司工作，而还有一些成员则一直在谷歌工作，现在还参与Chrome OS的开发。

　　使命未达，苹果公司通过其他渠道吸纳人才，以便能够在最短的时间里提升旗下的移动硬件产品。这次苹果公司看中的是Intrinsity，这是一家位于德州奥斯汀的芯片设计公司，成立于上世纪90年代，当时名为 Exponential Technology。苹果公司和Intrinisty也曾有过一段历史纠葛。90年代中期，当时这家公司名为Exponential，他们就为苹果 Mac开发新的处理器，试图与英特尔一较高下。但是当时苹果Mac却亏损连连。乔布斯回归之后，他选择了IBM PowerPC，双方的合作也画上了句号。

　　被抛弃的Exponential将公司名字更改为EVSX,Inc，后来才正式决定更名为Intrinisty。他们开发的芯片使用MIPS指令集架构，但是一直未受关注，直到2009年他们与三星合作开发1GHz Hummingbird移动处理器之后才开始进入人们的视线。对于很多相关的人来说，这款芯片具有重要的里程碑意义。

　　Intrinisty在这其中发挥的重要作用，就是他们使用了一种独特的设计程序，让Cortex A8的频率从通常的650MHz增加到1GHz，这是一次巨大的飞跃。很多公司开发的移动硬件仅仅依赖于ARM的设计，然后再在某些方面进行些许改变。

　　Hummingbird完全兼容A8和ARM指令集，但是它的设计是全新的，所以性能非常强，只有高通的Snapdragon才能与之匹敌。如果没有Intrinisty，早期的三星手机可能也没法在市场上站稳脚跟。

　　苹果发现之后马上就将这家公司收入囊中，但是媒体还是通过Intrinisty员工的LinkedIn资料变化才发现了这次收购。苹果这次收购让很多人感到意外，不过和以前收购P.A.Semi不同，这次他们的目的很明确，就是A4处理器——它出现的时间几乎与收购的时间是同时的。与 Hummingbird一样，它也基于ARM Cortex A8，但是频率高于1GHz。这其中的联系任谁都能够看得出 来。

　　性能很快领先

　　苹果新吸纳的这些人才很快就派上用场。A4之后于2012年在 iPhone 5中出现的A6基于ARM Cortex A9，是苹果首款完全自主定制设计的芯片。苹果内部称其为Swift，A6虽然仍然使用ARM指令集，但是不再沿用现成的设计。

　　Chipworks对芯片的拆解发现，和很多竞争对手产品不一样，它们一般是将处理器的布局和软件结合起来的，但A6是完全手工设计的。虽然这会耗费更多人力资源，成本更高，但是手工设计通常能够带来更高的功效。软件虽然实用但它不是创意性的。只有工程师才能够发现不足，想出独特的解决方案。

　　iPhone 5的评测很快就证明了苹果工程师的这些努力没有白费。和上几代相比，它的性能有大幅提升，在很多跑分测试中速度是iPhone 4S的两倍。iPhone 5的强劲性能甚至不弱于2014年使用用ARM Cortex A15设计的主流Android手机。

　　自那之后苹果的性能优势不断增强，最新的A9芯片在很多跑分中都领先对手。在Kraken和SunSpider网络跑分测试中，它几乎等同与英特尔移动PC，比如微软Surface Pro 3。GeekBench测试也证明iPhone 6s的性能已经快要赶上英特尔芯MacBook。

　　这不是说 iPhone 6s即将超过英特尔，或者是苹果已经无人能敌了。情况其实比这还要复杂。将 iOS 设备和 Windows 设备对比本来就不是易事，不仅因为他们操作系统不同，更因为PC运行的程序对内存和处理能力有更高要求。

　　Patrick Moorhead在接受采访时称：对于行业来说这是史无前例的，一个这样的团队能够开发出这么高质量的芯片。通常能够为自己的产品开发出这样的芯片的人不是“行业领先的”。说实话，最近已经没有哪个公司能够取得这样的成就。

　　芯片设计并非苹果的核心业务，但是他们却努力打败高通等对手。为旗下产品自主设计硬件的战略——垂直整合——曾经被视为必然失败之路。但是苹果的工程师则重新定义了可能。

　　苹果A系列处理器的成功，也为国产手机厂商树立了一个成功的榜样。

　　国产厂商能否成功?

　　芯片设计困难重重，靠的是大量的资金、技术、人才投入和长时间的积累。即便是现在在国内获得成功华为海思的芯片设计历史，也已经有了近24年。

　　华为成立于1987年，而在1991年就成立了华为集成电路中心，1993年就成功研发出第1块数字ASIC，自此之后国内的ASIC芯片设计一直由海思保持领先。海思半导体成立公司是2004年，现在海思在消费类芯片上，视频监控、机顶盒业务已经成为国内领导地位的芯片供应商。

　　而海思在手机市场也并不是一帆风顺，经历了很多的挫折。直到，2014年海思似乎是将多年憋起来的力量迸发出来。5月发布麒麟910T;6月发布麒麟920赢得了当时“跑分王”的称号，基带支持LTE CAT6技术比高通先发布，而联发科的基带至少要到今年才能支持LTE CAT6，让小米手机的性能不再“发烧”，随后推出提升了主频版的麒麟925和麒麟928;9月和10月高通和联发科分别发布64位的手机芯片，海思只比他们稍迟2-3个月在12月初发布64位的麒麟620。

　　华为海思成为国内芯片企业中首先推出支持LTE-FDD五模、64位的芯片企业，在技术上能与高通、联发科比肩的唯一一个国产芯片企业，取得的巨大成功让它成为国家的集成电路产业投资基金的重点扶持对象。

　　而在近日的北京微电子论坛上，国家大基金总经理丁文武宣布大基金已经投资了中兴微电子，中兴微电子估值100亿人民币，预计大基金将投资20亿占据20%股份。也就是说，负责中兴处理器研发的中兴微电子很可能将分拆出来独立发展。

　　同样，如果小米的处理器在未来能够取得一些成绩的话，可能也将受到大基金的青睐。

　　而大基金的介入将加速国产手机芯片的发展，不过也将加剧国产手机芯片的内部竞争。

　　芯片制程与产能问题

　　当芯片制造商开始增多，如何获得足量的芯片产能也是一个让人非常头疼的问题。像AMD、英伟达和高通等芯片厂商都是需要由第三方合作伙伴来生产。目前国内的手机芯片厂商大多都没有自己的制造工厂，同样苹果也没有。

　　但是苹果拥有着强大的供应链以及强大的出货能力，这也使得芯片制造的资源更多的会向苹果倾斜。而即便如此，依然会出现产能不足的问题。 iPhone 6s所采用的苹果A9就是这样，为了满足产能需求，它一部分采用的是TSMC的16纳米制程，另一部分则采用的是三星生产的14纳米制程。

　　因为使用两家不同代工厂生产的芯片，显然就让情况复杂化。虽然区别很小，是在一个能控制的范围之内，但这显然不是很理想。随后这也引发了“芯片门”事件，不过好在它不像当年的iPhone 4“天线门”那样引起轩然大波。

　　设计成本也是一个问题，因为你不可能只是改变几个参数，就能将架构从一个生产制程移植到另外一个制程上。虽然三星和TSMC生产的A9芯片整体设计相同，但是制程不同，所以苹果在某些方面的设计就需要有两种不同的方案。

　　产能这个问题也不好解决。这不是建立或者收购芯片制造公司就能够解决的。苹果必须和三星以及TSMC签订合同确保获得足够供应。即使苹果收购了芯片制造公司，那他们也需要好几年的时间才能够发展到拥有同样产能的规模。未来几年芯片的设计将会受到生产的影响。

　　同样这个问题对于国产芯片厂商来说也更为严重。因为目前先进的制程技术主要集中在台积电、三星等少数芯片代工厂手中。而他们首先会满足如苹果、高通等大客户的需求。国产芯片厂商要想用，往往只能抢一些剩下的产能(近日就有消息称，华为为了解决麒麟950产能问题可能会效仿苹果采用三星和台积电双代工的模式)。或者采用低一些的制程技术，找国内的代工厂。显然这对于国产芯片厂商冲击中高端市场将是一个巨大的掣肘。

　　虽然近年来，国内的芯片代工厂如中芯国际也获得飞速的发展，28纳米已成功量产，并成功为高通骁龙400系列芯片代工。但是在高端产品上要想追上台积电、三星等厂商可能还需要很长一段时间。