华为海思之后,谁来扛起国产SoC的大旗?
图片来源@视觉中国
文 | 芯锂话
回溯汽车产业几十年发展史,MCU是需求数量最多、应用场景最广的芯片类型。
这种微控制器属于通用性产品,价格十分低廉,受到各大车企的青睐。正是基于这样的特点,MCU成为“缺芯潮”中最为短缺的芯片类型之一。
事实上,随着近年来物联网爆发式的发展,传统汽车智能化改造势在必行,传统通用MCU必须添加越来越多的外围组件才能实现所需的功能,这就使得MCU有了向SoC转向的雏形。在这种情况下,汽车通用MCU转向专用SoC的趋势越发显著。
SoC的诞生,即是为了在单独一个芯片上实现更为复杂的功能,它是在集成电路向集成系统转变的大方向下的产物。时至今日,随着电子器件体积越来越小,功能越来越复杂,对能耗要求越来越严苛,SoC已经成为IC产业未来的发展方向。
尤其是未来智能座舱和自动驾驶的趋势下,对处理器的功耗、集成度、性能等方面要求越来越高,SoC芯片所扮演的角色也就越发重要。
基于此,国产SoC的崛起就成为一个重要的议题。过去几年间,华为海思作为国产SoC的尖子生代表,在智能手机市场上展现出强大的竞争力。然而在华为被制裁之后,海思SoC芯片无法获得代工厂生产,华为海思市场份额锐减,发展基本陷入停滞状态。
华为海思之后,国产SoC将走向何方?谁将扛起国产SoC的大旗?
01 SoC的漫漫自主路如今智能手机已经成为人类现代生活中必不可少的重要角色,其不仅能能够让我们随时与外界保持联系,而且也能够实现很多复杂的功能,这一切都归功于处理器功能的愈发强大。
苹果手机的A15芯片、近期上市的高通骁龙8 Gen 1、以及华为海思麒麟9000等都是手机处理器的代表。根本上讲,这些知名的处理器就是SoC芯片。
在SoC芯片中,手机芯片受到的关注最多,也最为考验芯片设计能力,可谓是消费电子芯片的王冠。
SoC这个名字看似很高大上,其实生活中到处都会用到它,平板电脑、无线蓝牙耳机、蓝牙音箱、扫地机器人、智能摄像头、电视机顶盒等产品上,均有应用不同规格、不同功能的SoC芯片。
严格意义讲,SoC芯片,其实是一类芯片的总称,其全称是System on Chip,也就是系统级芯片。顾名思义,就是在一块芯片上集成一整个信息处理系统。
一般而言,SoC其上面集成CPU、GPU、RAM、ADC/DAC、Modem、高速DSP等各个功能模块,部分SoC上还集成了电源管理模块、各种外部设备的控制模块等。
智能手机芯片集成的功能模块最多。
以华为海思麒麟9000为例,有8核心设计的CPU、24核心Mali-G78的GPU、自研达芬奇架构3核NPU,同时集成巴龙5000 5G基带、ISP 6.0、安全模块等,支持LPDDR5/4X内存和UFS闪存,支持HiFi音质、4K HDR视频、蓝牙、WI-FI等。
在华为海思引领下,国产SoC实现了巨大的进步。尽管如此,在SoC芯片领域,国产企业想要实现全自主知识产权,十分困难。
究其原因在于想要生产SoC芯片,就很难绕过CPU的底层指令集。这些指令集属于知识产权,也被称为IP核。
IP核,就是集成电路设计行业中已经验证、可重复利用、具有某种确定功能的芯片设计模块。
以消费电子来说,其CPU和GPU这两个关键模块是基于ARM架构,芯片企业在设计时就需要获得ARM公司的IP授权。
目前,CPU这个关键模块的IP核,由ARM、英特尔和Imagination 等少数几家国际巨头企业主导。
但这也并不意味着我们没有自主知识产权的SoC芯片,专注桌面SoC的龙芯、嵌入式SoC芯片及系统集成供应商欧比特,都研发出具有自主知识产权的SoC芯片产品,在国防军工领域发挥较大作用。
近年来,随着芯片自主呼声骤起,开源指令集架构RISC-V也开始在国内受到巨大关注。
整体而言,国产SoC企业距离国际巨头们尚有较大差距。尤其是在华为被制裁之后,国产SoC企业进阶之路将更加漫长。
02 紫光展锐:智能手机SoC独苗
在此之前,华为海思一直是国产SoC领域无可置疑的领军者。巅峰时期,华为海思SoC在国内的市场份额一度超过高通和联发科,登顶第一。
但在美国制裁之后,各个晶圆代工厂均被禁止为华为芯片代工,致使在目前的华为智能手机上,只能搭载此前自己设计的麒麟SoC存货,或者搭载被阉割5G功能的高通芯片,市场份额大幅缩水。
以CINNO Research发布的11月中国智能手机SoC研究报告来看,联发科和高通位居前两名,出货量分别为860万颗和840万颗,苹果紧随其后,出货量670万颗,而华为海思出货量仅110万颗,和紫光展锐分居第四和第五名。
同比来看,华为海思SoC出货量锐减83.2%,可见美国制裁对华为带来的巨大负面影响。时至今日,美国对华为的制裁仍未看到松动的迹象,华为SoC芯片只能依然靠存货支撑,几乎处于停滞状态。
趁着华为SoC芯片陷入停滞状态,高通、苹果等企业迅速瓜分了华为海思让出的市场份额,如今国产智能手机SoC领域仅剩下紫光展锐一棵“独苗”。
展锐以做GSM开始起家,在2G、3G、4G时代一直处于跟随状态,而到5G时代,展锐春藤已经成为除台湾联发科和华为海思巴龙之外,唯一的国产5G基带芯片。近年来,随着前华为系高管的加入,展锐在智能手机SoC上发展迅速,取得了一定成绩。
去年年末,紫光展锐以“人民的5G”为主题发布了第二代5G芯片展锐唐古拉T770和唐古拉T760,并实现客户产品量产。
目前来说,中国电信天翼一号2022款将首发唐古拉T770,中兴旗下某款 5G 机型将会首发唐古拉 T760。除此之外,中兴、荣耀、海信、摩托罗拉、传音等手机企业,也是紫光展锐SoC芯片客户。
从数据来看,唐古拉T770在性能上距离高通、三星、苹果、海思麒麟以及联发科的高端SoC芯片尚有较大差距,但在一众国产手机品牌支持下,紫光展锐SoC芯片产品在中低端5G智能手机市场,或将实现一定的突破。
但无论是华为海思还是紫光展锐,虽然主打智能手机SoC,实则在AIoT领域都有更强的影响力。如海思在安防SoC领域堪称龙头,并已布局汽车SoC市场。而展锐的产品布局也覆盖了智能手表、蓝牙耳机、物联网等多个领域,这些细分市场正是国产SoC芯片市场竞争力最为凸显的领域。
在智能手机SoC领域,展锐可谓是国产独苗。但在智能手机之外,随着AIoT时代的到来,国产SoC正在迎来百花齐放的契机。
03 国产SoC已经登上AIoT的时代舞台
前面提到,SoC在TWS耳机、智能音箱、扫地机器人等领域均有广泛应用。
从市场应用看, 国产SoC企业在各个细分行业已经形成了一定竞争力。
海思和展锐之后,瑞芯微、晶晨股份、全志科技、北京君正基本处于国产SoC企业第二梯队,其中瑞芯微研发实力较强,产品应用于平板电脑、Chromebook、机顶盒、安防领域等;晶晨股份获得小米和TCL入股,是国内智能电视SoC龙头;全志科技在扫地机器人领域有较强竞争力,基于RISC-V指令集也推出了一系列产品,但整体应用场景更为分散。
在细分市场上,2016年以来,随着苹果AirPods的面世,TWS蓝牙耳机已经成为智能设备中增长最快的领域,是目前销量仅次于手机的智能设备,也是智能可穿戴产品中首个过亿单品。
在TWS蓝牙耳机SoC市场上,苹果和华为自研SoC不对外出售,第三方生产商有高通、联发科旗下络达、恒玄科技、珠海杰理、博通集成、中科蓝讯等。
其中恒玄科技是国产TWS蓝牙耳机SoC龙头,聚焦于知名品牌客户,技术指标已达行业先进水平,产品已进入华为、小米、OPPO、三星等主流手机品牌商供应链。
除恒玄科技外,国产TWS蓝牙耳机SoC厂商中,珠海杰理科技营收规模较大,中科蓝汛以白牌产品为主,近年来积极拓展品牌客户;炬芯科技实际控制人为台企瑞昱半导体,整体营收规模较小。
除此之外,在智能音箱、智能手表、健康监测产品、商业显示等领域,均有一系列国产SoC产品代表。但整体而言,SoC产品依赖于具体的细分行业,由此可能导致企业业绩不稳定性增加。
如全志科技,曾经凭借R16芯片在智能音箱市场上竞争力十足,但随着智能音箱市场饱和,其业绩大幅下滑;又如瑞芯微,近年来伴随着平板电脑出货量下降,其营收水平也逐年减少。
目前,虽然消费电子市场前景依然十分美好,但无论是智能手表还是TWS蓝牙耳机这些明星细分行业,同样伴随着这样的风险,消费电子SoC企业必须未雨绸缪,及早布局下一个风口。
毫无疑问,智能汽车将是国产SoC竞争的下一个风口。但截止目前,布局车载市场的传统SoC企业相对较少,仅全志科技、瑞芯微等企业推出了车载SoC产品。
此外,在这个市场上,迎来了一批新玩家,如地平线、黑芝麻为代表的智能驾驶企业、韦尔股份旗下豪威集团、以及以吉利为代表的自主车企、以及一大批半导体创业企业等。
可以看到,在华为海思之后,目前展锐的SoC芯片竞争力最强,但尚不足以完全扛起国产SoC这杆大旗,国产SoC企业任重而道远。但在潜力更大的物联网和车联网市场上,全面布局的中国企业中或将有黑马脱颖而出,这才是中国SoC芯片真正崛起的机会。
同级别的最优选 麒麟820 5G SoC全面解析
3月30日,麒麟820 5G SoC首发,这是麒麟系列第一款定位中端的5G SoC,7nm制程工艺,集成5G基带,麒麟820、麒麟985和麒麟990 5G是当前麒麟5G SoC三剑客,其中麒麟820是这三款芯片中最为重要的一款。为何这么讲?且听我细细道来。
今天搭载麒麟820 5G SoC的荣耀X10带着5G普及的任务来了,我们先看下荣耀X10的售价:
6+64GB 1899元
6+128GB 2199元
8+128GB 2399元
01 定位中端,表现一点都不中端
在介绍这款SoC之前我们先简单回顾这款芯片的参数:7nm制程工艺,CPU部分采用三丛集设计1*2.36GHz A76超大核+3*2.2GHz A76大核+4*1.84GHz A55小核;GPU部分为Mali-G57 MC6;NPU为麒麟990同款KirinISP 5.0。这样的参数配置是准旗舰级的,这样的SoC放在中端毫无疑问能大杀四方。
相较于麒麟810,麒麟820的升级是全方面,CPU的三丛集设计保障了手机在日常使用中资源调度更为合理高效。我们先通过第三方测试软件来展示这款SoC的性能。
(Geekbench4 和安兔兔)
从跑分价结果来看,搭载的麒麟820 Geekbench 4.2.0单核2999,多核9362,在安兔兔中跑分358068,这样的的分数表现在中端处理器中可以说是表现优异了。此前麒麟810的GPU强劲性能给大家留下深刻印象,而这次麒麟820在GPU方面全面升级为G57MC6,相较于上代SoC图像处理性能提升25%,并解决了用户在意的发热卡顿问题。
(3DMark)
游戏实测过程中,《王者荣耀》开启超高画质与高帧率,麒麟820可以全程保持60帧满帧状态,没有出现帧率波动现象,处理器性能调度比较积极。
《和平精英》游戏的帧数只能开到“高”(30帧),而通过gamebench的记录,游戏过程中CPU占用率仅9.5%,系统资源调度的非常均衡,这并不是麒麟820的极限。
另外,麒麟系芯片的优势在于NPU,麒麟820 5G SoC在海思自研NPU的加持下实现了业界领先的AI能力,已经达到了旗舰级SoC的水准。
根据苏黎世联邦理工学院的AI跑分数据,麒麟820芯片AIBenchmark得分达到4.18万分,位居榜单第三名。有了强劲的AI表现,无论是系统硬件资源的调度还是复杂的图片场景识别,AII会根据实时性能需求调用性能。
性能方面,麒麟820作为当前麒麟系首款5G SoC,性能表现强悍,当前搭载麒麟820 5G SoC的手机性价比较高,在中端5G手机市场中具备很强的竞争力,而麒麟820 5G SoC的竞争力还体现在5G上。
02 全面的5G频段覆盖,顶尖的5G表现
中端5G SoC除了性能外,对于5G的支持也是必不可少的,需要注意的是,当前5G SoC市场的竞争中,除了SoC给予手机的性能表现外,5G性能也是重要的对比项。麒麟820集成了5G基带,不仅全模支持NSA/SA两种不同的组网方式,实现真正的5G全网通,还全面覆盖n79/n78/n41/n3/n1五个频段,为用户带来了更好的5G网络体验。
不同运营商会采用不同的5G频段。中国移动采用的是N41和N79两个5G频段,而中国联通和中国电信则采用的是N78频段。5G SoC支持全频段的优势在于使用5G的过程中更快、更稳、更迅速。
5G网络环境下使用Speedtest实测,麒麟820 5G SoC的5G的下载速率为777Mbps,上传速率达到了63.7Mbps,这个成绩符合当前联通5G套餐的实际网速情况。
除了5G使用上的优势外。麒麟820 5G SoC还支持5G双卡双待功能,典型的场景应用在两方面:其一,SIM1在接听VoLTE电话时,呼叫SIM2号码可以收到来电。其二,就是一张卡在接通VoLTE电话的同时,另外一张卡依旧可以使用5G网络,大大提升了用户的5G使用体验。5G体验的角度看,麒麟820 5G SoC的具备很强的竞争优势。
总结
麒麟820作为麒麟8系列首款双模5G芯片,它的入局将让5G手机市场竞争变得更加热闹,同样这也是我们愿意看到的,毕竟最终受益的是普通消费者。作为一枚自研芯片,麒麟820 5G SoC展现了什么叫做“有技术便可大杀四方”。除了技术的优势外,麒麟820在商业上的定位也是极为成功的:
搭载麒麟820 5G SoC的手机可以根据定位不同可以满足诸如性价比、拍照优秀、长续航等多种需求,同时麒麟820 5G SoC兼具性能与5G,使得实际在产品规划上更为合理,这种优势使得麒麟820 5G SoC是当前麒麟最重要的SoC,因为它意味着更多的可能性,而荣耀X10就是这种可能性下的产物。
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