国产手机自研芯片成绩初现

2023-02-25 09:45

半导体产业纵横

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自2020年芯片产业链开启高科技战争以来，已有3年的时间。

在短短3年的时间内，我们的芯片自给率有了大幅度提升。从此前的不足5％，到现在20％以上。为了避免受到制裁，中国的高科技产品都在纷纷剥离源自美国的技术。

国产手机厂商也掀起了一场自研芯片热潮，并且已初步有所成绩。

近日，研究机构Techanarei发布了对中国最新智能手机小米12T Pro和vivo X90 Pro／Pro＋的拆解分析结果，发现中国自研芯片的比例正在逐年上升。

小米、vivo手机拆解

小米12T Pro

2022年10月，小米12T Pro发布。与 12S 系列一样，搭载骁龙 8＋ Gen 1 芯片组，采用台积电4nm工艺。

如图为小米12T Pro的主板。电路板按功能划分，每个功能都有一个金属屏蔽罩，屏蔽层用作电磁波和散热的对策。当屏蔽层被移除时，可以看到在一张基板的表背上装满了芯片。左侧为处理器侧，右侧为从背面支持处理器的电源系统。主处理器以POP（包对包）的形式实现，上面是DRAM，下面是处理器。处理器便是高通骁龙 8＋Gen 1。DRAM位于正上方，存储器和通信用收发器位于其旁边。

小米12T Pro最大的特点是采用了小米自主研发澎湃P1芯片。小米不仅研发并采用了电池充电IC，还有摄像头AI处理器等，还继续采用了自家芯片，大幅缩短了快充时间。

vivo X90 Pro／Pro＋

该机构还拆解了vivo 2022年12月发布的X90 Pro，意外发现该手机的内部结构与小米12T Pro几乎一模一样。不同的是，vivo X90 Pro有两节电池。观察vivo X90 Pro的电路板，基板为隔着垫片的2层结构，连接在基板的背面。除了通过划分地板来分隔功能外，它还像小米机型一样屏蔽了电磁波和热量。

值得注意的是，X90 Pro在二层的副板也搭载了vivo自家的处理器“V2”。V2是vivo的第二代自研芯片。它是一款非常高性能的处理器，具有AI功能和相机ISP功能。vivo V2采用台积电6nm工艺制造，拥有18TOPS的高运算性能。对vivo V1和V2的芯片进行开孔分析，报告认为两款芯片的研发和商业化都标志着vivo开始发力半导体。

另外，从之前Techinsights对华为手机的多次拆解中可以发现，华为在核心SoC的麒麟芯片之外，各种细碎的芯片——RF射频芯片、逻辑控制芯片、电源管理芯片、WiFi芯片都换成了海思自研芯片。

可以看到的是，国产手机厂商的自研芯片正在加速进入到产品当中。

自研芯片有所成绩　

2021年至今，国内手机厂商迎来一波自研芯片热潮。

2021年9月，vivo推出了自研独立ISP芯片V1，作为对通用处理器难以满足用户个性化或重度拍摄需求的补充。目前，vivo已经发布了两款自研芯片。

2021年3月，小米推出ISP澎湃C1，后续又推出了快充芯片澎湃P1和电池管理芯片澎湃G1，且P1和G1组成了小米澎湃电池管理系统，实现了自研芯片之间的联动。

OPPO的芯片自研，也是从影像专用芯片起步。2021年12月发布的首款自研芯片马里亚纳MariSilicon X是一款影像NPU，基于AI算法、AI降噪、实时RAW计算等能力，为OPPO追求“自然、舒适、符合记忆”的手机影像理念提供算力算法支持。2022年12月发布的马里亚纳MariSilicon Y则面向无损音质这一新的消费趋势和用户的个性化聆听体验，是一款蓝牙音频SoC芯片，通过更高的传输速率和无损压缩率更高的编解码技术，更好地满足高解析度流媒体的传输要求。

然而，在小米、OPPO、vivo三家之中只有澎湃S1属于一款SoC芯片，但由于这款芯片缺陷多、表现一般，最后也没有了下文。OPPO与vivo对芯片研发的路线比较接近，都是先从ISP芯片做起，然后再向SoC芯片过渡。

为什么是ISP芯片，而非SoC？

一方面，SoC称为系统级芯片，一般由CPU、GPU、NPU和存储等部分组成，集成了很多不同的功能：比如CPU负责处理计算任务；GPU是负责图像渲染；基带负责通信；ISP负责处理相机数据；DSP负责解码；NPU是作用于人工智能运算。因此，SoC芯片的规模一般远大于普通的ASIC，加之深亚微米工艺带来的设计困难等，使得SoC设计的复杂度大大提高，无论是工艺还是流片成本都非常高。

在目前的手机厂商中，仅有苹果、谷歌、华为、三星具备实力设计SoC芯片。在供应链厂商层面，则有高通、联发科与紫光展锐。

另一方面，ISP芯片的技术难度相对较低，投入资金也相对较少，试错空间比较大，且由于SoC芯片的升级规律限制，ISP模块更新频率并不会很高，无法掌握具体的升级规律等，手机厂商对ISP的可控度非常低。而手机厂商通过自研ISP芯片，就能够有效解决上面提到的问题。自主设计ISP芯片，可根据手机产品具体需求实现更有针对性地定制，充分发挥手机影像系统实力，更容易实现影像系统突破。并且不用担心不同SoC平台之间ISP模块差异，换个SoC平台同样很容易就能保证成像质量，因此自研ISP芯片至关重要。

据悉，OPPO旗下的IC设计子公司上海哲库已经展开了应用处理器（AP）及手机系统单芯片（SoC）的研发计划，其中AP芯片预计将于2023年推出，并采用台积电6nm工艺制程。2024年推出整合AP及基带（Modem）的手机SoC，并进一步采用台积电4nm工艺制程投片。

小米集团手机部ISP芯片架构师左坤隆也表示，将以澎湃C1为起点，重新出发，回到手机SoC芯片的设计制造当中去。

自研SoC难在哪儿？

众所周知，国内具有自研SoC芯片能力的只有华为海思，其他手机厂商选择的是面向特定功能自研专用芯片，那么自研SoC到底有多难？

在研发难度上，SoC芯片的复杂程度非常高，需要同时解决基带、ISP小芯片、AI等核心部件，在CPU，GPU等等处理器方面也得深耕布局。众所周知，苹果处理器依旧采用的是外挂基带，高通作为苹果5G基带芯片的独家供应商，手握绝大多数的基带专利，每年向苹果收取高昂的授权费用。国产手机厂商想要自研SoC芯片，基带就是第一个大关。

在时间成本问题上，高通、联发科、苹果基本上是一年迭代一款芯片处理器，随着芯片工艺的进步而同步发展。若从无到有做SoC，还得跟上主流市场水准，难度极大。可能现在投身做SoC，等取得成功并量产上市，就需要很多年。

在生态问题上，手机厂商要自研手机SoC，除了在芯片领域有足够的技术实力之外，还要求自己产品的量足够大，支撑起自研芯片的生态。目前，全球也只有像苹果、三星、华为这样的大厂商，有这样的技术实力和产品生态。

苹果和华为之所以能成就高端，得益于自研SoC，实现深度的软硬件融合，大大提升用户体验。比如苹果迭代多年后的A15芯片无论是性能还是功耗都远远优于骁龙8 Gen1，苹果推出的M1系列芯片，也帮助打破了手机和PC间的生态隔阂，直到现在，在苹果的业务线中，自研芯片依旧是战略性位置。华为也是得益于其强大的麒麟芯片，在手机市场中获得更大的增长空间和更强的产业链话语权。

无论是在国内市场还是全球范围内的市场。过去10年，国内手机厂商都在持续走全球化路径。而在当下，高端化已经成为必然之路。当下手机厂商碍于自身的技术能力和投入，使得自研芯片只能从电源芯片、影像芯片入手，等到各方面成熟后，再研发主SoC芯片。未来一定可以看到更多自研甚至自造的国产芯片出现在国产手机里。

除了手机企业自研芯片之外，产业链也在加强技术研发并取得突破，国产CMOS芯片、存储芯片、5G射频芯片等都已先后量产成功，产业链与国产手机企业的共同努力正逐渐形成国产芯片一条完整的产业链条。

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