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    高通苹果各站一队 芯片代工业还能挤进谁

    2021年12月16日 14:09:08   来源:亿欧网

      一款全新高性能处理器发布的背后,是一场芯片战场的博弈。

      高通12月初发布了最新款旗舰处理器——骁龙8 Gen 1。这款处理器基于三星4纳米工艺制程,指令集从ARM v8升级到ARM v9,在CPU、GPU、NPU以及5G基带等构件上带来了全新的升级,CPU性能提升20%功耗降低30%,GPU性能提升30%功耗降低25%,AI算力提升4倍,纸面数据性能提升非常明显。

      手机厂商也纷纷宣布了搭载骁龙8 Gen 1的新机计划。小米和联想摩托罗拉甚至在谁最先首发骁龙8 Gen 1上打起了口水仗。

      上一代采用三星5纳米工艺制程的骁龙888处理器,在对比更上一代的骁龙865处理器时,却表现出了与性能提升幅度不匹配的功耗提升。骁龙888在小白测评、极客湾、亿智蘑菇等多个数码频道的测评中都出现了同频功耗高于骁龙865的情况,而表现出性能功耗比优势的骁龙865采用的则是台积电7纳米工艺。

      在骁龙888功耗表现“翻车”之后,高通为什么仍然继续选择三星而不是转向台积电代工?在高通和三星深度绑定的同时,为什么苹果却将芯片代工的筹码全部押注台积电?高通和苹果在芯片代工上的各自站队,又会对芯片制造领域产生哪些影响?

      高通放弃台积电,并不是第一次

      作为芯片设计企业,高通没有自己的芯片制造工厂,业内可以选择的先进制程代工厂,实际上也仅有三星和台积电两家。

      如果按照高通以往的经历,处理器因为功耗发热等问题收到用户大量指责,往往就会在下一代处理器中更换代工厂。

      如2014年4月发布的骁龙810,采用四核Cortex-A57+四核Cortex-A53的大小核CPU架构,基于台积电20纳米工艺制造。但因为功耗巨大,发热严重,采用骁龙810的手机普遍不被消费者认可,而同时期发布的三星Exynos 7420处理器,采用了三星第一代14纳米工艺,反而规避了功耗过大的问题,帮助三星进一步巩固了其在安卓手机中的市场地位。

      经此一役,高通在骁龙810后的新一代旗舰处理器代工上,放弃了台积电,并连续三年选择了三星:

      2016年的旗舰处理器骁龙820/821采用了三星改进版的14纳米LPP工艺;

      2017年的旗舰处理器骁龙835采用三星10纳米LPE工艺;

      2018年的旗舰处理器骁龙845继续采用三星10纳米LPP工艺。

      同期,高通只有一些中低端处理器继续采用台积电代工,如骁龙653、骁龙435、骁龙439等。

      到了2018年,由于三星7纳米工艺进展速度不如台积电,当年12月发布的高通旗舰处理器骁龙855才放弃三星改用台积电7纳米N7工艺(台积电7纳米工艺有三个版本,一是初代使用DUV技术的N7,二是第二代使用DUV技术的N7P,三是引入EUV极紫外光刻的N7+)。

      2019年12月,高通发布的旗舰处理器骁龙865继续交由台积电代工,采用台积电N7P工艺制造。

      但高通也并没有忘记三星。哪怕2019年高通5G芯片Snapdragon SDM7250因为三星7纳米制程工艺问题全部报废,高通也依然和三星持续进行代工合作,并在2020年12月发布骁龙888,再一次抛弃了台积电而改用三星5纳米工艺。

      虽然不好直接比较,但根据公开信息,三星5纳米工艺在晶体管密度等参数上,确实落后于台积电5纳米。

      高通这一次的选择,与其说是放弃台积电,倒不如说台积电因为工艺的先进性,产能被苹果等更大的客户给“截胡”了。对于苹果这类大客户,台积电不仅产能上倾斜,价格上也有优待。

      2021年,台积电向客户告知了先进制程工艺涨价的消息,但针对高通、AMD等客户的价格上涨20%,针对苹果的价格涨幅却不到5%。高通和AMD因此对台积电给予苹果特殊待遇的做法感到不满。有消息透露,高通和AMD都在计划将部分芯片代工订单转至三星,以降低对台积电的依赖。

      芯片代工领域台积电一家独大显然不利于上游芯片设计企业。那么,在某一方先进制程领先时,仍然将中低端芯片交给另一方代工,甚至在某一方先进制程不具备领先优势时也要将旗舰芯片交给其代工。如扶持三星作为“二供”,也有利于高通将来拥有更多的芯片代工企业作为选择。

      但另一个问题来了,苹果为什么不担心台积电店大欺客?哪怕代工价格涨幅低于高通等企业,但相比于台积电,苹果有能力客大欺店吗?

      苹果也曾是“海王”

      苹果一直坚持多供应商策略,在代工组装、屏幕、电池等环节或部件上,都会选择多个供应商,但在芯片代工领域,苹果却比较专一。

      iPhone 4之前,苹果使用的是第三方生产的处理器。从2010年iPhone 4搭载自研的第一颗A系列处理器A4开始就一直在三星代工。直到2014年发布的A8处理器,苹果才转投台积电,采用台积电20纳米工艺制造。

      苹果2015年9月发布的iPhone 6s手机上所搭载A9芯片,则第一次由三星和台积电两家代工厂共同生产。为生产这款芯片,三星采用14纳米的14LPE技术,台积电采用的则是16纳米的16FF+技术。

      有评测指出,三星和台积电代工的不同A9芯片有明显功耗差异,三星版本功耗最大会超过台积电版本20%以上。

      针对这一情况,苹果在发给美国科技网站Techcrunch的官方声明中解释道:“部分实验室让处理器维持高负载状态,直到电力耗尽,这不符合真实生活的情境。我们的测试数据以及顾客资料显示,采用所有不同零件iPhone6s和6s Plus的真实电池寿命差异,差异仅在2-3%之间。”

      苹果的声明中虽然说不同版本的芯片在续航上最大只有3%的差异,但消费者并不认可。最终,苹果下架了可以检测处理器是台积电还是三星代工的软件,并且从A10系列芯片开始,苹果A系列处理器都由台积电独家代工。

      台积电和苹果的绑定究竟有多深?在A系列处理器之外,台积电组建了一个超过300人的专属研发团队,与苹果深度合作,以研发苹果电脑的M系列处理器。

      对苹果来说,三星拥有多重身份。这家韩国巨头不仅是芯片代工厂,还是世界领先的手机巨头。而台积电是一家与苹果从不存在直接竞争关系的芯片代工厂。

      将芯片完全交给台积电代工,不仅节省了A9芯片时代两家代工厂共同生产一款芯片的额外成本,还能够凭借独占优势早于竞争对手用上最先进的制程工艺。

      对高通来说,时而选择台积电,时而选择三星,就可以根据双方芯片制程在先进性、成本、配合度等多方面因素选择当时最佳的方案,高通的“海王策略”似乎也更加灵活。

      但目前来看,因为台积电与苹果绑定越深,高通有完全押注三星代工的趋势,不再“海王”。苹果手机相比安卓手机的优势越大,就越不利于高通的发展。

      而且,苹果计划从2023年起使用台积电的4纳米工艺为iPhone生产定制的5G基带芯片,取代现在的A15处理器中所集成的高通X60基带。

      在2019年和解了专利官司之后,高通与苹果的竞争仍在持续。在竞争激烈的芯片赛道,台积电越是和苹果深度绑定,就越不能为高通所接受。高通就会选择将旗舰芯片交给三星代工,部分中低端芯片交给高通代工,最终双方也互相不构成对方的大客户。

      而对于苹果来说,旗舰芯片A9曾经由两大芯片代工企业共同生产的“脚踏两只船”策略早已被证明无效,且易引发争议。专一于台积电,形成深度绑定,也为苹果当下的发展带来益处。

      两强相争,谁能得利?

      高通与三星深度绑定,苹果与台积电深度绑定,两大强势集团已经拉开了对战的阵势。

      台积电在营收规模上仍具有绝对的领先。TrendForce数据显示,2021年第三季度,三星电子代工销售额环比增长11.0%至48.1亿美元,继续位居第二;台积电销售额环比增长11.9%至148.84亿美元,占比53.1%,稳坐第一。此外,7纳米及5纳米工艺贡献了台积电整体过半营收额,而这一比重还在持续增长当中。

      在先进制程的竞争上,台积电在7纳米工艺上领先一筹,而在5纳米工艺上双方几乎齐头并进,在更先进的4纳米、3纳米制程上双方也都有规划。

      三星的4纳米制程已经量产,应用于高通最新的骁龙8 Gen 1处理器上。此外,三星还在考虑在美国建立最先进的3纳米芯片工厂。据报道,三星将从2022年开始安装主要设备,并于2023年开始运营。

      11月19日,联发科发布了其基于台积电4纳米制程的旗舰处理器天玑9000,但预计2022年一季度量产,时间稍晚于三星4纳米。

      由于台积电5纳米工艺上对三星构成的优势,业内在4纳米工艺上也对台积电有着更高的期待。有消息称,高通可能会在2022年推出骁龙8 Gen 1+旗舰,并采用台积电4纳米工艺。

      但同代处理器的plus版本更换代工厂,高通此前的历史中还没有发生过。骁龙865以及骁龙865+、骁龙870都是采用同一个代工厂及工艺(台积电N7P)制造。因此,这一消息的可靠性依然存疑。高通旗舰处理器至少在一代的时间周期内,大概率不会更换代工厂。

      台积电的3纳米制程计划在2022下半年年量产。届时,该公司相关制程的单月产能为5.5万片起,2023年会达到10.5万片。根据已透露的信息,台积电的3纳米仍旧沿用FinFET(鳍式场效应),在N2技术节点才会使用GAA(全环绕栅极架构)。

      据报道,三星采用GAA的3纳米制程技术已正式流片,逻辑面积效率提高了35%以上,功耗降低了50%,性能提高了约30%,性能上优于台积电的FinFET架构的3纳米制程。

      在5纳米时代性能、功耗略弱于台积电的三星,在4纳米、3纳米时代,或许将追上台积电。你追我赶的市场格局,也将有更多工艺路线供芯片设计企业选择,甚至还引发更多入局者。

      英特尔就再次准备开放芯片代工业务。该公司2021年3月公布的IDM 2.0计划显示,从2023年起将部分消费级CPU和数据中心CPU交由三星、台积电等第三方代工厂,还会成立独立“芯片代工”部门,覆盖x86、ARM、RISC-V等多种IP。

      也就是说,英特尔不再坚持从芯片设计到流片、制造的垂直一体,而是既会将部分芯片交给别人代工,也会帮别人代工各类IP芯片。

      在自己芯片交给别人代工上,英特尔与台积电的合作似乎更为看好。12月13日,英特尔CEO基尔辛格还搭乘私人飞机飞抵台湾拜访了台积电等企业,并向外界表示,台积电和英特尔的合作关系非常深远,台积电在许多技术方面都协助过英特尔公司,从而释放了更大的晶圆产能,创造了前所未见的产品。

      在为别人代工上,基尔辛格曾经表示,苹果是他们特别想要发展的潜在客户。

      但在Mac产品线上,苹果正在放弃英特尔芯片,可以预见未来全线Mac产品都会不再使用英特尔处理器。在芯片代工领域,苹果似乎没有理由放弃台积电选择英特尔。长期以来,英特尔在处于市场领先位置时,更倾向于用自己的先进制程巩固自身的芯片优势;而当英特尔不再处于市场领先位置时,其制程工艺往往在市场中已不具备领先优势了。

      英特尔这几年在先进制程上的尝试并不算成功。该公司的14纳米工艺连续应用于多代处理器,但在14之后越来越多的“+”号也被消费者吐槽工艺升级太小。同时,该公司10纳米工艺一直到11代移动版酷睿处理器才得以顺利规模化量产,但与同时期的台积电5纳米工艺相比已存在差距。而台积电的先进制程还在不断进展,基于目前5纳米制程节点,今年10月就推出N4P工艺,性能比最早期的N5工艺提高了11%,也比N4工艺提高了6%。12月16日上午,在N4P之后,台积电又宣布推出 N4X 制程工艺技术,性能比N5提高15%,比N4P 提高4%,预计将在2023 年上半年进入风险生产。

      2010年,英特尔也曾代工过外部芯片。但由于英特尔在PC处理器和移动端处理器上都想分一杯羹,在用自己的先进制程为可能的竞争对手提供晶圆代工业务上,就很难达成合作意向。同时,英特尔的产能总是要优先保证自家芯片生产,可供给外界的产能不足。

      多种因素下,2018年,英特尔对外宣布“将制造资源重新集中在自己的产品上”,基本放弃了代工业务。直到2021年,该公司再次提出IDM 2.0计划。

      市场对英特尔再次开放代工业务并不看好。但除了台积电与三星,市场上也对更多有技术实力的晶圆代工厂入局存在着较大的需求。

      在高通与苹果的争斗中,芯片代工厂的产能也被深度绑定,排他性变得更强。在台积电与三星之外,更多其他芯片代工者入局,或许也可以在两强竞争的战场中收获到自己的猎物。

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