苹果三星华为都在自研芯片是巧合还是必然？

2020-09-05 05:02:00 [ 中关村在线原创 ] 作者：赵国庆 | 责编：周博林

01头部大厂都在自研芯片

产品：iPhone 11 Pro Max（4GB/512GB/全网通）苹果手机

最近，关于华为芯片的话题又火了一波，具体什么事我想大家都知道，看在媒体同行口诛笔伐，怒喷某某“皿煮大国”这么多天的份上，这里咱就不过多摘述了，但小编对此同样表示谴责，并对这种破坏商业公平的行为持坚决反对态度。

苹果三星华为都在自研芯片是巧合还是必然？ 图源网络

不过话又说话来，波澜壮阔的声讨之后，关于芯片自研的话题又一次甚嚣尘上，一时间“半导体孤立无援”、“中国芯至暗时刻”等等不绝于耳，吃瓜群主们表示我很在意，虽然我自己做不到，但其他国产手机厂商为啥不去做？

国产手机：……

那这就很有意思了，我们不禁要问一句：为什么并不是所有手机厂商都能自研芯片？又为什么只有苹果、华为、三星有自研芯片在手，并且已经成功量产商用？

现在看来，这并不是一个偶然现象，难道背后同样有着“不得不做”的深层原因？或者说，当手机厂商体量进化到一定程度时，要保证品牌的稳定可持续发展，自研芯片才是必经之路？

手机芯片自研究竟难在哪？答：处处花钱处处难！

对于身为普通人的我们来讲，造芯片的难度你想象不到；但对于业内人员来说，造芯片就不是喊口号了。

很多人对芯片的印象过于感性，仅仅只见过或接触过一些算是常见的电脑CPU，就敢说自己知道啥是芯片！但手机芯片却不是这样，用户更多也只是见过一些图片而已，其真实的面目早已被封装过，可以说芯片的复杂程度远不是肉眼能够感知的。

具体有多复杂，大概可以看作为“放大后变成了一座城市”，没错，就是这种感觉！下面放张图一起来感受一下：

密密麻麻电路，脑壳表示有点疼（图源网络）

可以看到，密密麻麻的电路线，看起来非常有秩序，横平竖直，排列整齐，就像一座微观城市。

放大的芯片就像一座微观城市（图源网络）

我们常说某某芯片为N纳米工艺制程，通常“几纳米”值得就是线路之间的间隙有多宽，制程越小，线路也就越密集，性能自然会有成倍的提升。我们知道，1纳米为10的负9次方米，当我们将芯片放大一百万倍，到了厘米级后，也才到了人眼可以细致观察电路、晶体管的程度。

这还是放大一百万倍的情况下，如果不做放大，想要在指甲盖大小的区域雕刻几亿、几十亿、上百亿个图形，注意是雕刻，不是画图，这样的难度不借助超先进的光刻机是绝对不可能完成的。

图源网络

但这还远远没有结束，如果你注意过手机芯片的名称，如麒麟990 SoC、骁龙865 SoC，后面都会带一个“SoC”，有这个单词便意味这并不是一枚简单的芯片，而是一个经过软硬件协同设计的处理器，它不再单一进行数据、信号的收集与处理，还要具备一系列复杂计算、存储、数据调度等等更高级别的处理能力。简单点说，手机SoC可以看成一台计算机，而不是大家以为的计算器。

从技术难度上来说，如果把一粒沙子变成硅晶体似乎并不是什么难事，但想要把这颗沙子再变成“计算机”就难如登天了，更何况这台“计算机”的性能还被要求越来越强，这难度岂是一般厂商玩得转的？

设想，偏偏有这样一个不信邪的厂商大M，突然有一天也想做手机，理念便是手机芯片一定要从零开始自己设计，虽然在旁人来看无异于异想天开，但它无所畏惧。

很快，大M向ARM买来了芯片设计图，人才也招了不少，于是开始第一步自研之路。没想到一抬头就发现前方是“十字路口”，具体怎么走也是两眼一抹黑，好在大M浸润行业多年多多少少有些技术积累，经过海量资金投入，最终还是设计出了一枚自研芯片。

接下来就是要验证了，简单理解就是测试一下有没有BUG。然而大M发现这个所谓的“验证”，其过程同样极为复杂，困难到并不比设计一枚芯片差不多，但事已至此，大M也只能咬牙坚持下来，花钱，继续花钱，于是这枚芯片在经历重重磨难后终于通过了“验证”，现在离上市仅有一步之遥了。

之后便是生产环节，因为用的是最新技术，缺乏制作经验和技术的大M也只能找别人代工，但问题又接踵而至，代工厂可不会给任何厂商免费开模，哪怕大M只想生产一颗芯片，也需要支付高昂的开模费用。

掩膜成本一般视制程工艺高低而决定，越新的技术成本越高。比如，在2014年刚出现14nm制程时，曾有消息称其掩膜成本为3亿美元；英特尔正在研发的10nm制程，根据英特尔官方估算，掩膜成本至少需要10亿美元。而且这还不算流片、晶片自身成本、光刻机设备等等，单单开一条生产线就要先期投入几十亿人民币。

荷兰ASML拥有全世界最好的光刻机，一台顶级光刻机10亿RMB左右

更让人抓狂的还在后面，大M还发现，就算自己投入了几十上百亿的资金，也只是代表这枚芯片可以生产，但能不能工作，是不是可以达到预期性能，有没有媲美同行的资格，都是一个未知数。换句话说，投入这么大的成本去赌一个未知的结局，到头来很可能竹篮打水一场空。

于是，大M终于“大彻大悟”，痛下决定不再自研芯片，转而老老实实去高通、联发科订购了。

可以看到，芯片自研绝非嘴巴一张一合就能制造出来的，其需要长时间的巨大投入，且短期内也看不到回报，甚至还会有失败的风险，而这些风险全部需要一个企业自己来承担。换句话说，企业以盈利为目的，这种明显吃力还不讨好的事情，并不是一般厂商愿意负担的。

大厂为什么执意自研芯片？有钱有技术还有回报白干白不干

前面笔者提到过，纵然手机芯片自研看似吃力不讨好，那为什么诸如苹果、三星、华为等头部大厂却依然坚持芯片自研道路呢？

通俗的理解就是“不被卡脖子”，手机芯片作为核心器件任何企业都不想受制于人，虽然有点“主旋律”，但这个理由完全足够大企业去冒险了。事实上，说是冒险，却并不绝对。当企业体量到达一定程度后，自研芯片就成了一件虽然有困难、但绝非不能完成的“挑战”，和企业在较低水平时所看到的困难度不可同日而语。

当然，看似不可逾越的难度往往只是对一般厂商而言，苹果华为三星是什么？那是当下全球最顶级的科技大厂，有技术、有钱、有实力，妥妥的“高富帅”。对它们来说，芯片自研有技术难度，但并非难以企及；虽然很烧钱，奈何家底殷实，在投入上向来财大气粗，这点钱一个字：烧。

当然，地主种地也要看收成，纵然财大气粗，没有回报岂不是白干了。好在，芯片自研一旦成功，往往会形成巨大的利益回报。那时候，产品可以有更低的性价比，同时也有利于塑造公平的市场竞争环境，当大家都有自己的芯片可用，也就无需仰人鼻息，便很难再出现垄断局面。

其次，产品力将不再受到芯片制造商的掣肘，“挤牙膏”的现象也将被堙灭，技术有多强，芯片就有多强。比如苹果Mac架构要从英特尔过渡到自己的ARM芯片，有一部原因也是Intel无法满足Mac快速发展的性能需求。

另外，自研芯片还可以提升产品差异化，容易培养忠实用户群体。与此同时，还有助于提升品牌自身价值，比如华为、三星、苹果三家都有很强的品牌溢价能力，而更高的利润也将被投入到其他领域，最终实现更为均衡、全面的企业发展之路。

最后，华为今日之困局并不是因为自研芯片之过，而是因为在通信领域过于强势引起了别有用心之国的忌惮。相反，自研芯片反而更有利于确保供应链安全，毕竟一旦被过分限制，也能确保多一份出路，少一分风险。对于大厂来讲，任何风险都将会引发难以承受的后果，只有未雨绸缪，才能活得更长久。

总的来说，大厂热衷于芯片自研，一方面是投入惊人，回报喜人；另一方面则是持续增强品牌价值和抗风险能力，起到“定海神针”般的维稳作用。总之并非意气用事，而是时机实力都已经来到了这个地步，顺势而为而已。

芯片自研之路何其艰已有大厂倒在冲锋路上

苹果有A系列芯片、三星有Exynos猎户座、华为则有海思麒麟，三者都号称“自研”，但实际上都谈不上100%自主，不过可以预想，三家的祈愿无非是彻底实现100%自主，只不过眼下各家发展程度不同而已。

三家对比来看，A系列芯片自主程度最高，同时综合性能也最强。苹果自研芯片一般从iPhone 4开始，第一代苹果A系列处理器是基于Arm的公版Coretx-A8内核，直到2013年，苹果A7问世，这是全球首款64位的处理器。此后，A系列芯片一路开启了“独孤求败”之路，到了A11则进一步提升了自主程度，首次集成了苹果全新自主GPU、ISP和视频解码芯片，新增神经网络引擎、安全芯片等等。

除此之外，苹果自研处理器同样在不断挑战ARM公版内核的地位，并且已经获得了成功。乔布斯时代，苹果用重金买来了ARM指令集授权，如今苹果A芯片的发展情况已经显而易见了，小核心性能很强，甚至十分接近ARM A75大核心性能，而大核心则更强，因此综合性能甚至可以做到领先ARM公版架构两代的水平。

三星方面在自研芯片的道路上同样执着，但走得十分艰难。2015年的Exynos 8890就采用了自研猫鼬M1架构，随后几年，三星旗舰处理器也在一直对“猫鼬”CPU架构的持续升级，2018年，三星推出的Exynos 9820处理器，这次还加入了自研NPU。

三星Exynos 9820处理器，首次加入自研NPU

但贸然发起对ARM的挑战也换来了巨大的代价，屡次“翻车”后三星不得不再次向ARM妥协，2019年Exynos 990发布，这次却仅仅采用了两颗猫鼬核心，其余核心均出自ARM。不过，此时的三星自研芯片已经没了M1时的意气风发，并最终解散了猫鼬团队，三星自研架构正式宣告失败。

和三星一样，华为自研芯片也在经历“至暗时刻”，但不同的地方在于，海思麒麟只能算被殃及池鱼，并不是自研失败，相反麒麟可以说是非常成功。

麒麟950第一次站上了半导体工艺的最前沿，还首次自研ISP；麒麟960实现了性能飞跃，并弥补GPU和全网通方面的缺憾；此后的970首次在SoC中集成了专用NPU，980则是业界首款7nm工艺的手机SoC芯片；990集成了巴龙5000 5G基带……如今，麒麟芯片出货量也在稳步提升之中，虽然未来多有坎坷，但从技术层面来讲，麒麟无疑还是成功的。

结语：

手机大厂都倾向于芯片自研，归根结底还是因为有利可取，纵使短期亏本赚吆喝，可一旦成功便会有惊人的利润回报，不仅可以弥补前期的成本投入，还有助于塑造良好市场竞争环境、提升品牌价值、增强用户粘性和忠诚度、提高企业自身抗风险的能力。但同时需要注意到，手机芯片自研又是一个极具风险的事情，如果没有相当巨大的体量和技术积累，很可能将企业拖入万劫不复之地。

但从国内来看，芯片自研、半导体产业升级已经不再局限于企业自身，它更关系到整个国家的发展。中国芯片、半导体产业起步太晚，以致于失去先机，处处受制于人，甚至要仰人鼻息，夹缝中求生存。但这只是暂时的，新中国建国伊始一穷二白，现在GDP照样世界第二，五千年文明不断，顽强拼搏、自强不息的精神早就被镌刻在了中国人的基因中。我们有理由相信，未来自研芯片之路或许艰难，但绝不悲观，中国半导体行业也势必重获新生，为中国企业进军全球保驾护航。（文章仅代表作者个人观点）