带你探寻芯片的“前世”与“今生”

“如果说钢铁是工业化时代最基础的产品，那么芯片就是信息化时代最基础的产品。”“芯片问题是事关百年发展的长期战略问题，不是短期应急问题，必须持之以恒去发展。”“要充分发挥制度优势，集中优势队伍持续攻关。”“要敢于开辟新赛道，打造新生态，推进‘再全球化’。”……9月25日下午，宽敞明亮的全国政协礼堂里，十三届全国政协委员、教科卫体委员会副主任曹健林正站在舞台中央巨大的显示屏前，以“同心协力，补短扬长，开拓中国特色的集成电路产业发展道路”为题，为坐在台下的全国政协委员、地方政协委员、高校学生、科研工作者等700余名观众作科普讲座。△图为十三届全国政协委员、科技部原副部长曹健林作科普讲座。本报记者 齐波 摄这是全国政协“委员科学讲堂”第八场科普讲座，是全国政协充分发挥人民政协人才荟萃、智力密集的特点和政协委员的专业优势，认真落实政协委员密切联系和服务界别群众的职责任务，积极展现政协委员为国履职、为民尽责政治担当的又一次生动实践。曹健林是科技部原副部长、“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”（02专项）光刻机工程指挥部总指挥。现任中国集成电路创新战略联盟理事长的他，曾任中国科学院长春光机所所长、中国科学院光电集团筹备组组长、中国科学院光电研究院院长，多年来，一直与我国集成电路产业的发展一路同行。此次讲座中，曹健林从集成电路特别是整个集成电路产业链三大重要环节，设计、制造和封装测试，以及组装、装备和材料等领域的堵点难点回顾了我国集成电路产业发展的艰辛历程；从发展的优势和差距分析了我国集成电路产业的前景和趋势；从统筹教育科技人才体制机制一体改革角度，提出进一步完善新型举国体制、推动科技创新和产业创新深度融合等建议。不仅回应了大众关注的热点和难点问题，也展望了我国集成电路产业的未来发展和广阔前景。△图为十三届全国政协委员、科技部原副部长曹健林作科普讲座。本报记者 齐波 摄“紧密协同才能赢得共赢，主动创新才能自立自强。让我们攻坚克难，久久为功，不断开拓中国特色的集成电路产业发展道路。”曹健林以这样一句话结束了近90分钟的讲座，博得观众的阵阵掌声。掌声落下，手臂举起。不等主持人宣布互动环节开始，观众们就已经开始“抢夺”提问机会。“AI赋能下一代集成电路产业，最可能在哪个环节实现核心技术突破？”“当前集成电路产业在关键材料方面存在短板难题，对于材料专业的研究生而言，应该以怎样的心态积极应对并全力投身于该领域的研究与创新工作之中？”“季华实验室在新型显示装备、半导体技术与装备、高端数控机床三大研究方向上取得了一系列科研成果与突破，这些成果对提升我国集成电路产业国际竞争力有何重要意义？”……学生们对于集成电路产业的浓厚兴趣让曹健林越发兴致勃勃，他用鲜活、易懂的语言对大家的提问一一进行了专业回答，充分满足学生们对科学的渴求。同时也跟大家分享了他对于科学研究的认知：以国家需求为自己的奋斗目标，不好高骛远，step by step（一步一步来）。热烈的掌声再次响起。“曹委员为我们上了一堂生动的科普课，让我对中国集成电路产业发展的昨天与今天有了更深的了解和思考。”“内容丰富、深入浅出，既有广度又有深度，听得很过瘾。”走出会场的时候，大家兴奋而满足。普及科学知识、倡导科学方法、传播科学思想、弘扬科学精神，提高社会大众科学素质，在青少年心中播下科学的种子，为我国科技人才提供后备力量，为助推经济发展和社会进步、形成热爱科学崇尚科学的社会氛围作出政协贡献……全国政协正用一场场高质量的委员科学讲堂努力达成着这些目标。

记者：吕巍

摄影：齐波

文字编辑：杨智嘉

新媒体编辑：杨明珠（实习）

骁龙芯片发展历程：辉煌与挑战

一、早期布局显成效

2013 年，高通将芯片产品线清晰划分为 200、400、600、800 四个系列，分别对应入门、低端、中端和高端。其中，骁龙 801 及其兄弟芯片采用台积电 28nm 制程工艺，频率高达 2.5GHz，GPU 性能强大，在当时表现卓越。

- 搭载骁龙 801 的小米 3 和小米 4 在 2013 年和 2014 年销量创新高，小米也在这一年达到销量巅峰，骁龙 800 由此开始进入大众视野。

二、行业洗牌占优势

2013 - 2014 年，SOC 行业大洗牌。高通凭借基带专利技术，让手机厂商在购买其他芯片时还需向其支付基带费用，从而牢牢抓住利润核心。

- 传统芯片巨头如德州仪器、英伟达、英特尔等因缺乏基带专利，利润降低，纷纷离开移动端芯片领域。这一时期，高通骁龙芯片在安卓市场份额一度超过 84.61%。

- OPPO 董事长刘作虎在 2014 年推出搭载骁龙 801 的一加手机 1，开启了一加手机的发展之路。

三、苹果施压陷困境

2014 年，苹果推出 64 位 A7 芯片，给高通带来巨大压力。高通急于推出 64 位芯片，强行上马骁龙 810。

- 骁龙 810 采用 A57+A53 八核公版架构和台积电 20nm 制程工艺，但该工艺不给力，导致骁龙 810 功耗过高，成为“初代火龙”。

- 小米 NOTE1 顶配版受其影响，小米市场份额下滑。同时，这一事件也把 HTC、索尼、黑莓推向深渊，国际手机市场重新洗牌。

- 三星 S6 系列凭借先进制程工艺成为安卓之光，联发科 Helio X10 趁机抢占份额，OPPO、VIVO 在高价低配路上越走越远。

四、反思教训求调整

高通发现骁龙 810 的功耗问题后，推出骁龙 808。

- 虽然发热情况比骁龙 810 稍好，但性能不足，安卓大厂不敢将其用于旗舰手机。

- 高通总结出三个教训：ARM 早期架构有缺陷、台积电早期制程工艺不稳定、率先使用先进制程风险大。

五、艰难前行推新品

2015 年，高通发布骁龙 820，回归自研四核架构，采用三星 14nm 制程工艺，单核最高频率为 2.2GHz，GPU 为 Adreno 530。

- 骁龙 820 将高通旗舰芯片的实际表现拉回了能用的水平，但由于核心减少，多负载场景表现不算特别优秀。

- 这一时期，苹果发布的 iPhone 6S 系列全球销量 1.25 亿台，安卓与苹果形成不同阵营的智能手机新格局。高通在 2015 - 2016 年只发布了骁龙 820 和超频版骁龙 821，旗舰芯片市场陷入两年的摆烂期。

六、逆袭辉煌展未来

2016 年 11 月，伴随三星 10nm 制程工艺突破，高通推出骁龙 835。

- 骁龙 835 采用大小核 Kryo 280 架构，主频分别为 2.45GHz 和 1.9GHz，相比上代性能提升 25%，功耗降低 40%。

- GPU 继承了骁龙 820 的 Adreno 530，并在其基础上进一步优化，性能提升 25%左右，峰值功率仅为 3.79 瓦。

- 骁龙 835 在能效上领先同代的麒麟 960、联发科 X30 和三星 Exynos 8895，逆转了安卓阵营的口碑，奠定了 CPU 8 核心架构的基础理论。小米 6 首发骁龙 835，造就一代钉子户。

七、持续发展新阶段

2017 年 12 月，高通发布骁龙 845，采用三星 10nm 制程工艺，CPU 为 8 核 Kryo 385 架构，GPU 为 Adreno 630。骁龙 845 提升了内部性能，但能耗比不如骁龙 835 优秀，发热也有所上升。

2018 年，台积电 7nm 工艺打造的骁龙 855 发布，采用 1+3+4 三重级设计，CPU 为 Kryo 485 架构，主频为 2.84GHz 的大核加上 3 颗 2.41GHz 综合以及 4 小核，GPU 为 Adreno 630，频率 585MHz。骁龙 855 作为高通首款 5G 三用芯片，采用外挂 5G 基带完成 5G 网络覆盖。超频版骁龙 855 PLUS 也随之诞生，专门为游戏手机打造。同时，基于骁龙 855 魔改的骁龙 8155 车载芯片诞生，成为高通的副业。

2019 年，骁龙 865 发布，手机厂商选择骁龙 865 的数量达到历史之最。这一年国产手机厂商在大电池快充、机身工艺等方面完成巨大升级，诞生了多款钉子户手机。套娃超平板的骁龙 865 PLUS 也没有缺席，联想拯救者系列游戏手机搭载此芯片开始走向游戏市场。

八、争议与突破并存

2020 年，骁龙 888 发布。骁龙 888 采用三星 5nm 制程工艺，性能强劲，但也存在发热问题，被一些用户称为“火龙”。不过，其在 5G 性能、AI 处理等方面表现出色。

九、优化升级再出发

2021 年，骁龙 870 作为骁龙 865 的升级版推出，采用台积电 7nm 制程工艺，性能和功耗表现较为平衡，受到不少用户的青睐。

2021 年下半年，骁龙 888 Plus 发布，在骁龙 888 的基础上进一步提升性能。

十、全新迭代显实力

2022 年，骁龙 8+ Gen1 登场。这款芯片采用台积电 4nm 制程工艺，在性能提升的同时，有效改善了发热问题，为用户带来更好的使用体验。

十一、持续进步向未来

2023 年，骁龙 8 Gen2 发布。它延续了高性能的特点，在影像处理、AI 能力等方面有了进一步的提升，成为众多高端旗舰手机的首选芯片。

2024 年，骁龙 8 Gen3 亮相。其在性能、功耗、连接性等方面继续优化，为手机行业的发展注入新的动力。

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