“与其求人,不如自渡” 自研芯片成为新出路

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芯片短缺的问题延续2年时间,其带来的影响已超出其问题的本身。尽管最近芯片产能过剩话题“尘嚣而上”,但芯片短缺的负面影响正促使越来越多厂商走上自研芯片之路。

近日,字节跳动确认自研芯片,且表示被迫为之,不对外销售;为抢占智能驾驶技术风口,比亚迪将自研智能驾驶专用芯片;小米12S系列刚刚发布,据传疑似小米13的工程机将搭载多极耳单电芯方案,搭配自研快充IC……实际上,从智能手机到新能源汽车,再到互联网厂商、云服务厂商,自研芯片已经在多领域铺开。

可以说,这一发展趋势是各大厂商对芯片短缺问题的“自渡”,也有其自身定制化需求的考量,特别是对专业用途的芯片越来越重视。不过,毫无疑问的是,芯片短缺加快了各大厂商自研芯片的步伐。这不仅帮助它们提高市场话语权,而且让其拥有正面对抗科技打压、市场不确定因素的资本。

芯片对抗市场风险因素

2020年疫情是全球最大的黑天鹅事件,其对芯片供需产生了很大影响。以汽车芯片为例,在新能源汽车市场需求大涨和芯片产能不足的共同作用下,汽车厂商不得不以减产无奈应对,而汽车芯片价格上涨的态势甚至出现原价20元的汽车芯片被炒到3000元的现象。当然,除了汽车芯片,其他领域的芯片供应也同样出现过供不应求的窘境。

2022年,在全球经济大通胀及俄乌战争的影响下,芯片产业曾“一芯难求”,突然急转而下,产能过剩迅速到来。一边是成本上涨,一边是市场下行萎靡,使各大国际大厂于近期接连启动抢救大计,涨价、杀价、拉货、塞货手段各行其道。其中,台积电凭借雄厚实力采行涨价以冲击变量,英特尔(Intel)、Marvell与高通(Qualcomm)等也传出调涨。

据悉,高通和Marvell已通知客户,最早可能在8月份开始涨价。英特尔也已告知客户,其将在今年下半年上调芯片产品价格10%至20%。该公司表示,尽管不是所有产品都会涨价,但预计包括多款核心服务器及计算机CPU处理器及周边芯片的价格会上涨,涨幅因种类而异,最低在个位数,但有的产品价格涨幅可能最高达20%。今年3月,三星也曾宣布将其微芯片的价格上调20%。此外,台积电此前也宣布将进行涨幅为个位数的提价。

一面要应对极端变化的芯片市场供应,另一面还要忍受芯片大厂哄抬价格。可以说,无论芯片严重短缺,还是芯片价格上涨,对下游终端厂商来说,都是难以接受的。尽管非芯片厂商自研芯片很早就有厂商布局,但这几年的芯片供需行情大波动正加快各大厂商包括众多非芯片厂商的自研芯片的节奏。

当然,除了市场供需因素,科技层面的打压也加快了企业自研芯片之路。特别对于中国企业来说,过度依赖外部供应链终究不是好选择。

在自研芯片上最有先见之明、最有技术沉淀的厂商当属华为,其手机之所以曾得到广大消费者的认可,特别是一度拿下国内近50%的市场份额,根本原因在于华为自研芯片,特别基于其强大的芯片设计能力,研发了麒麟芯片,性能对标苹果芯片、高通骁龙处理器。最近,华为内部公布了华为Mate 50全系的芯片配置,其中RS版本将会采用5G版的麒麟芯片,另据爆料称有为通讯UWEI发布一款名为VIKK K19 Pro的产品,该机就采用了麒麟985 5G处理器。这是否说明尽管在美国的打压之下,华为麒麟芯片已经通过自身努力走出发展困境呢?

跨界造芯赋能定制化需求

从芯片应用的角度,我们可以把芯片分为定制芯片和通用芯片两大类,无论是定制芯片功能,还是通用芯片功能,都是技术路径的问题,但通过定制芯片,满足自身需求,则是一个商业选择的问题。多年来通用CPU处理器一直承担着绝大部分的工作负载,且CPU数量非常庞大,因此单位的成本可以做到比较低。低成本的优势可以抵消为特定工作负载芯片定制的优势。不过,一些企业通过自研芯片满足自身定制化需求,已经证明此举不仅可以实现硬件优化、性能提升,而且在经济成本上也凸显出优势。

近几年,以苹果、谷歌、亚马逊等巨头纷纷加大对自主研发芯片的投入。比如,苹果将两个最大的M1芯片拼接在一起;谷歌推出人工智能处理器TPU;亚马逊则推出Graviton数据中心芯片。毫无疑问,这些自研芯片的性能提升,势必为这些企业带来更大的收益。

与上一代机器中使用的英特尔芯片相比,苹果M1芯片的CPU性能提高了3.5倍,GPU 性能提高了6倍,机器学习能力提高了15倍。甚至苹果在低端Mac中使用了M1芯片,在CPU性能方面,M1甚至超过了英特尔苹果笔记本产品线中使用的最高端芯片。据悉,苹果曾在MacBook上采用自研的Apple Silicon芯片。该芯片采用5nm制程工艺,在技术上提升的同时,成本也得到降低,成本降到原本英特尔处理器的四分之一,并且电池续航力可能长达15至20小时。

这里还要特别提一下AWS(亚马逊云科技)。2015年,AWS收购了Annapurna labs公司,之后Annapurna labs设计并生产了AWS定制芯片,用于AWS各类定制服务器。可以说,AWS是最早跨界自造芯片的互联网巨头。目前,从定制硬件整机开始,再逐步深入到定制芯片,然后慢慢地把上层的软件、芯片以及硬件整机全方位协同并整合到一起,亚马逊AWS逐渐构筑起自己特有的、最强大的竞争优势。2022年8月16-17日,全球领先的专业电子机构媒体AspenCore将在上海国际会议中心举办2022国际集成电路展览会暨研讨会(IIC 2022),聚焦IC 设计、SoC设计、碳中和 、元宇宙/AR/VR、物联网、新能源汽车和自动驾驶、智能家居/家电、新能源发电与传输、汽车电动化、第三代半导体、东数西算等行业热点。其中,在中国IC领袖峰会上,亚马逊云科技大中华区企业业务拓展总经理凌琪将就“云计算加速半导体产业创新”这个话题,分享亚马逊云科技如何赋能企业加速数字化转型的实践。【一键报名】现场与行业资深人士交流与互动!点击这里了解大会详情。

近日,字节跳动也坐实了自研芯片。字节跳动副总裁杨震原表示,公司无通用芯片商业计划,没有涉足CPU、GPU等通用芯片业务。除了主要采购X86芯片,字节跳动也和芯片供应商探索RISC架构芯片在云端的使用。字节跳动的自研芯片探索主要围绕自身视频推荐业务展开,研发团队将为字节跳动大规模视频推荐服务专用场景定制硬件优化,如视频编解码,云端推理加速等,以期提升性能,降低成本。

因此,从内在的业务场景需求出发,设计并制造自己的硬件,以此来提高效率并建立竞争优势,是各大巨头的商业选择,也将成为半导体芯片发展的新趋势。

芯片内卷全面且激烈

如果说跨界造芯是厂商自我赋能,那么智能手机厂商自研芯片早已呈现内卷之势。除了苹果自研芯片之外,国内手机厂商华为、小米、vivo、OPPO等手机厂商都相继布局自研芯片领域,且已经拓展到游戏、影像、快充等多个维度。

近日,小米CEO雷军也在微博发文点赞小米12S Ultra续航能力,特别称赞了小米自研芯片——小米澎湃 P1 和小米澎湃 G1。可以说,在当前高端智能手机市场竞争愈发激烈的背景下,自研芯片提升自身产品的差异化已经成为手机圈最为炙手可热的话题之一。而小米自然也是在自研芯片过程中尝到了甜头,据传小米13将搭载自研芯片+第二代骁龙8,实现轻薄机身内的百瓦快充+大电池兼顾,同时还全系支持满血50W无线快充。

继小米推出自研澎湃C1 ISP(图像信号处理器)芯片之后,国内另外两家一线手机厂商OPPO和vivo也即将发布自研ISP芯片。据悉,OPPO自研芯片项目团队已有上千人,首款产品是和小米澎湃C1 类似的ISP芯片,将在明年年初上市的Find X4系列手机上首发。而vivo也在推进自研芯片,早在两年前就自建了芯片团队,名为“悦影”,目前已有五六百人,首款产品同样是影像方向的,将在今年下半年上市的X70系列手机上首发。

可以说,在竞争激烈的手机市场,自主研发芯片不但是主流厂商冲击高端市场必经之路,也是构建差异化抢跑态势的关键。

当然,除了手机之外,新能源汽车行业自研芯片也呈内卷之势。整车厂造芯“第一个吃螃蟹”的是特斯拉。当年特斯拉在采用了Mobileye和Nvidia的自动驾驶系统IC后,为获得更低的功耗和低延迟、高算力、强安全性,而选择自研芯片。有了特斯拉这样的成功典范,国内的蔚来、小鹏、理想、零跑、吉利也纷纷开启造芯计划。

近日,有媒体称,比亚迪将自主研发智能驾驶专用芯片,该项目由比亚迪半导体团队牵头,如果进度快,预计年底就可以流片。今年6月初,比亚迪董事长王传福曾表示,新能源汽车的上半场是电动化,下半场是智能化,比亚迪在智能化领域,会像在电动化领域一样,将所有核心技术打通,并进行充分验证。在智能芯片方面,比亚迪也有布局,包括去年投资芯片供应商地平线,今年已与英伟达达成合作,明年将在部分车型上搭载自动驾驶平台DRIVE Hyperion。

当然,除了手机、新能源汽车行业之外,微软、阿里云、腾讯、百度等互联网云计算公司也都基于自身业务开启各种硬件定制开发。比如,2019年,华为旗下的海思半导体推出了基于Arm架构的服务器芯片鲲鹏920,目前正推进鲲鹏930研发;2021年10月,阿里巴巴旗下半导体公司平头哥发布自研云芯片倚天710。

不过,各大厂商自研芯片并非真正自己“造芯片”,而是通过参与芯片设计,把芯片制造环节外包给芯片代工厂商,以真正实现自身定制化功能需求,同时减少对一些芯片大厂的依赖。特别是一些芯片工艺不高的芯片,未来中国厂商完全可以加大与本土芯片代工厂商合作,在降低芯片成本的同时,获得更大的生产自主权。

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