芯片自研的另一堵墙：为什么高通难以逾越？

芯片自研的另一堵墙：为什么高通难以逾越？

今年5月，在Oppo旗下芯片设计公司哲酷突然宣布关闭后，Oppo原营销副总裁沉义人在次日凌晨发微博：钱解决不了的问题，往往是真正的“困难”。

哲学图书馆关闭的原因尚无定论，外界揣测既有财务考量，也有地域考虑。 比如美国很可能效仿海思的禁令，导致无法生产芯片。 考虑到哲酷自研的NPU芯片采用的是6nm工艺，这个观点也不无可能。

与此同时，包括哲酷在内的大部分国产手机品牌在自研芯片上都选择了渐进的策略——将手机SoC想象成一个由多颗芯片组装而成的大芯片，而国产品牌的策略则是从边缘。 从芯片开始，一点点换成自研芯片，最后实现自研整片SoC。 在关闭之前，哲库已经发布了NPU芯片，据说自研的AP芯片也即将量产。

然而，无论这一战略如何实施，它最终都会击中高通的心脏地带。

高通与手机品牌的关系更为复杂：高通的营收依赖于手机品牌的出货量，但由于高通在高端SoC上的巨大份额，手机品牌也依赖于高通。 例如，“首款骁龙芯片”将成为卖点。 此外，除了骁龙系列SoC，高通的旗舰产品还有技术难度更高的基带芯片——这是苹果没有跨过的一道高墙。

2019年初，苹果首席运营官杰夫威廉姆斯（Jeff）向美国联邦贸易委员会（FTC）证实，苹果曾希望在最新机型中使用高通的4G LTE处理器，但遭到高通拒绝。

此前，高通向苹果提供了用于支持手机通信的基带芯片，而苹果则指责高通收取过高的专利许可费，高通则指责苹果扣留了约80亿美元的应付专利费。

基带芯片是手机的核心部件之一。 在华为的芯片无法获得代工之后，只有高通和联发科能够在主流市场站稳脚跟。 在高端机型上，高通几乎处于垄断地位。 带来了巨大的商业话语权。

在与苹果的合作中，高通只向苹果提供通信相关服务，但收取整机价格的5%。 也就是说，只要苹果手机涨价，高通就能等比例受益。

2016年后，苹果在与高通打官司的同时，引入了第二家供应商：从7开始，到XS、XR代，都采用了英特尔的基带芯片。

此后信号问题不断暴露，而随着5G的普及，除了华为之外，几乎所有5G机型内置的基带芯片都来自高通。 此时，苹果欲出手，但革命战友英特尔却意外掉链子：5G基带芯片迟迟没有进展，5G手机最快也要到2020年才能发布。

2018 年第四季度，苹果的销售额创下三年来最大降幅。 2019年第一季度，出货量继续暴跌30%。

于是苹果做了一件不太符合其做事风格的事情：向高通低头。

一根苹果都嚼不烂的硬骨头

2019年4月16日，苹果与高通发布公告，宣布握手言和，撤回双方在全球范围内的所有诉讼。 同日，高通股价应声上涨 23%，创 1999 年以来单日最高涨幅。

这场长达两年的官司围绕着手机最关键的部件之一：基带芯片展开。

基带芯片之于手机，就像大脑之于人体。 简单来说，它负责将外界的语音和数据信号编译成基带编码进行传输，并将接收到的基带编码解码成人类可以理解的语音或其他数据信号。

从技术角度来看，基带/BP芯片的技术难度要高于手机处理器/AP芯片。 2G/3G时代，飞思卡尔、德州仪器、英飞凌、意法半导体都曾独霸一方。 早期的基带芯片由英飞凌独家供应。 4G时代，市场迅速集中，主流基带芯片厂商仅剩高通、华为、联发科。

2019年华为在北京发布的巴龙5000是一款基带芯片

华为曾比高通更早发布首款5G基带芯片，但由于制裁，无法获得代工。 因此，在高端手机市场，高通几乎是唯一的选择。

2010年，苹果在4年引入高通，与主要供应商英飞凌同台竞争。 结果搭载的高通芯片性能完胜。 随后，高通趁热打铁与苹果签订独家协议：高通每年向苹果支付10亿美元，换取与苹果的独家合作； 苹果需要向高通支付专利费：每部苹果手机售价的 5%。

伴随着畅销，这个协议对苹果来说越来越不利。 2016年协议到期前，苹果开始计划推出第二批基带芯片供应，并将目光投向了英特尔。

英特尔的基带芯片业务来自英飞凌，后者在失去苹果订单后将该业务卖给了英特尔。 当时，高通因其有争议的商业模式在韩国、欧盟和中国受到反垄断调查。

时任英特尔CEO的欧德宁在接受采访时信心满满，顺便用苹果称赞自己的先见之明：“乔布斯认为此次收购是明智之举。”

苹果的策略是先用英特尔的基带芯片领先高通，然后逐步过渡到自研芯片。 市场上曾传出苹果将与联发科合作研发的消息。 2016 年，觉得时机成熟的苹果在 7 中引入了英特尔作为第二供应商，同时对高通发起了诉讼。

不过苹果算了上千遍，并没有统计英特尔的掉链子：根据测试，高通基带版网络性能普遍比英特尔版提升30%。 为了让两个版本的网络性能相当，苹果甚至刻意降低了高通版本的信号能力。

到2019年，高通已经开始向三星供应5G基带芯片。 看到英特尔连4G都不懂，苹果不得不放下立场，与高通达成和解。

基带芯片开发的主要难点在于兼容性。 例如，5G基带芯片需要同时兼容2G/3G/4G网络，同时适配各个国家和地区使用的手机通信频段。 这也是为什么有基带芯片设计能力的，往往都是历史悠久的通信巨头。

此外，后来者往往需要绕过先开发企业的专利墙，增加了研发难度。 英特尔的基带芯片业务是从英飞凌手中收购的，英飞凌是从西门子的半导体部门中脱颖而出的。 2015年英特尔也收购了威睿电通以获得CDMA相关技术，但显赫的家族背景和资本运作还是弥补了技术上的短板。

苹果和高通和解后，打包收购了英特尔的基带芯片部门。 按照计划，苹果打算到2024年使用80%的自研芯片，20%从高通采购。 不过，据国学第一人郭明昊透露，苹果自研5G基带芯片失败，高通仍将是新机型5G基带芯片的独家供应商。

英特尔基带事业部被收购后，原在中国西安的300人研发团队解散。 据媒体报道，大部分员工先后被哲库聘用。 至于哲库内部是否开始了基带芯片的研发，已经不得而知。

对于高通而言，基带芯片的技术优势将成为公司业务决策权的重要杠杆，借力其巨大的业务话语权。

买基带送芯片

2015 年 2 月，经过长达 14 个月的调查，高通在中国支付了 9.75 亿美元的罚款，并被勒令调整其专利许可模式。 同年12月，欧盟还指责高通滥用市场地位打压竞争对手； 2016年12月，韩国反垄断机构对高通处以8.54亿美元罚款。

一系列诉讼本质上是在抗议高通的商业模式：高通捆绑芯片和专利授权，让全球几乎所有手机厂商都绕不开高通。

高通的快速发展始于90年代初押注CDMA路线，并在此过程中积累了大量专利。 在2G时期，CDMA优势并不明显，但到了3G时代，高通专利积累的价值被迅速放大。 这项技术的所有专利基本上都被高通覆盖了。 后来者想用，要么向高通支付高额专利费，要么绕过所有专利。

因此，苹果自研基带的难度不全是技术问题，但如果还沿用高通的专利，那么自研的意义几乎为零。

由于海思的基带芯片只供应华为手机，在最赚钱的高端手机市场，基带芯片几乎被高通垄断。 例如，三星有自己的基带芯片，但高端机型仍然采用高通的方案。 这也让高通开创了一种特殊的商业模式，被业界戏称为“买基带送芯片”。

一部手机中有数百个芯片。 理论上，手机品牌商可以自由选择芯片厂商，但在高通的框架下，如果手机品牌商选择高通以外的芯片供应商，则需要支付更高的专利使用费。 例如，如果一个手机品牌同时使用联发科的处理器和高通的基带芯片，它就需要向高通支付更多的费用。

捆绑在半导体行业并不少见。 博通曾捆绑电视机顶盒芯片、宽带调制解调器芯片等产品。 这本质上是科技公司基于在优势业务中的领先地位，打压竞争对手、扩大业务话语权的一种手段。 但这也导致了低利润率的手机品牌对高通的依赖，手机的“高内涵”爆发。

为了确保专利的垄断地位，高通经常要求手机品牌商签订“反授权协议”。 例如，如果品牌A和品牌B都购买了高通芯片并与高通签订了反许可协议，则A/B将其部分专利反向许可给高通。 如果A品牌的手机使用了B品牌的专利，则不构成侵权。

由于手机市场产品同质化强，专利侵权风险较高。 反向授权的优点是加入了专利联盟，缺点是联盟的掌舵人是高通。

中国手机品牌的芯片自研路线通常从边缘ISP（图像信号处理器）开始，而哲库则从技术难度较大的NPU开始，最终攻克难度最大、成本最高的CPU、基带芯片等链接。 实现一整片SoC对高通的替代。 但无论这条路有多完美，最终都难免与高通发生利益之争。

从高通多年的诉讼过程来看，这是一块不折不扣的硬骨头。 虽然被多国政府罚款，但高通目前正准备上诉，以推翻欧盟的反垄断制裁。

目前，在中低端市场，除了展锐之外，只有海思能够打破高通在中国大陆处理器和基带芯片的垄断。 但由于海思的芯片对外买不到，其他品牌只能长期依赖高通。

2014-2021年全球基带处理器份额

另一方面，华为被制裁后，也带来了新的问题：包括基带芯片在内的产品无法代工，导致海思具备设计能力却无法生产。 目前，华为手机也只能使用高通芯片组。

绕不过去的台积电

2020年6月，美国对华为的禁令再次升级，海思推出了迄今为止最后一代手机SoC：5nm工艺的麒麟9000。 依靠这颗芯片，华为一度占据全球5G手机54.8%的份额。

华为一直是台积电的第二大客户。 在制裁升级前的2019年，华为贡献了361亿元的销售额，占台积电总营收的14%。

从2009年的K3V1算起，海思花了将近十年的时间让麒麟芯片在性能参数上超越了高通骁龙。 一方面，台积电是这个过程中很容易被低估的角色。

由于和UMC等晶圆厂早早宣布不再探索10nm以下的先进制程，因此高端制程基本上只有两家代工厂：台积电和三星。 2019年，两家公司都实现了5nm工艺的量产。

需要指出的是，所谓的5nm已经脱离了物理学的含义，本质上是一种代工技术迭代的宣传概念，并非实际工艺水平。

麒麟9000最初的标杆产品是高通的骁龙888，此前高通的骁龙855和865代芯片都选择了台积电的7nm工艺。 不过骁龙888最终还是采用了三星的5nm工艺，而三星自家的2100就是同一工艺的产物，而同时期的麒麟9000和苹果A14则选择了台积电的5nm。

事实证明，虽然工艺节点相同，但三星的5nm工艺在功耗控制上不如台积电。 由于骁龙888的高功耗，手机发热、电池不耐用等问题频发。 在发布之前，我们为骁龙888做了足够的宣传，结果却被打脸了。

搭载骁龙888的小米11曾在长时间重度游戏负载下体温接近50℃。 B站主播还拍了一段用小米11煎鸡蛋的视频，雷老师也因为小米11的发热问题被骂上热搜，替三星和高通背锅。

三星的另一大客户是，其RTX30系列GPU采用了三星的8nm工艺，但在RTX40系列产品上，也换用了台积电的N4（4nm）工艺。 骁龙888的后续产品骁龙8 Gen1已经换成了三星的4nm工艺，但依然存在“火龙”问题。 去年 7 月，分析师郭明錤透露，2023 年至 2025 年的所有骁龙 8 芯片都将由台积电代工。

总之，海思从麒麟980开始领先，除了自身的芯片设计能力，还有可能是台积电的技术优势发挥。

另一方面，考虑到对华为的制裁，海思很可能会拿出更先进的技术储备。

一般来说，芯片设计公司都有清晰的研发路线图。 比如英特尔去年发布了第13代酷睿处理器，但第15代酷睿处理器很可能处于流片试产阶段。 在海思受制裁的背景下，有可能提前推出研发计划中的未来产品，实现更强的参数性能。

当然，这只是一种猜测——突如其来的制裁也有可能打乱原本的研发计划。

典型的芯片发展路线图

要想真正全方位超越高通，可能比我们想象的还要难。 到2022年，1000万颗麒麟芯片将消耗殆尽，海思在手机芯片市场的份额将接近于零。

无论哲库的研发计划多么谨慎，都难免撞到高通的专利墙和台积电的代工厂。 考虑到哲库的第一代产品 X已经采用了非常激进的台积电6nm工艺——同期苹果的A系列芯片还停留在7nm。

一旦哲库在技术上接近高通的核心区域，是否会遭遇类似的制裁，显然不能排除这种可能。

而海思过去的成功，凝聚了太多的风。 例如，它恰逢智能手机的快速扩张。 同时，安全、运营通信等多条业务线支撑着庞大的芯片研发支出。 半导体行业的深度分工也为芯片设计企业创造了红利期。

如今，即使浙库表现出同样的投入和信心，那些勾勒产业格局的历史进程却在朝着相反的方向发展。

结尾

哲库关停后，市场对其背后的原因有多种猜测，但回归业务本质，哲库关停的最根本原因可能正如CEO刘军所说：“营收没有达到预期，其难以承受筹码的重担。”

我们在上一篇文章中提到，自研芯片的核心目的是通过技术垄断，与竞争对手形成产品差异化优势。 但这也会导致自研芯片存在市场天花板，完全取决于自有品牌的出货量。 显然，研发成本很难摊薄，成本的增加甚至会影响到手机本身的销量。

考虑到手机市场的整体低迷，以及未来很可能面临的专利和代工问题，退出商业或许是正确的选择。

但如果只考虑“取代高通”的目的，最理想的方案或许是国产手机品牌凭借庞大的总出货量，共同培育一家大陆芯片设计公司。 这在业内并非没有先例。

今天的光刻机巨头ASML，它的发展契机源于英特尔、摩托罗拉、AMD、IBM等美国公司希望打破日本对光刻机的垄断，边买股边交付订单，喂养世界顶级芯片设备. 公司。

世纪初，国内彩电巨头TCL、创维、康佳等企业曾谋划联手解决液晶面板卡屏问题。 他们请来京东方和深圳市政府，依靠深圳雄厚的财力启动6代线——但最终还是被夏普搅局。 这就是京东方入驻合肥的故事。

但是，考虑到手机市场的激烈竞争，以及手机品牌之间对市场份额的激烈争夺，这种方案似乎过于理想化，缺乏实际可行性。

长远的眼光和商业的现实向来难以平衡，这使得把所有的鸡蛋都放在一个篮子里的勇气显得尤为珍贵。

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