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科技的尽头是「造芯」

当前,国家对于芯片行业扶持力度日渐加强,再加上民间资本的踊跃投资,芯片行业也将加速发展,未来势必会有更多玩家踏上“造芯”的跑道。
2022-01-04 13:00 · 微信公众号:半导体行业观察  龚佳佳   
   

2021年已经结束,回顾这一整年,“缺芯”贯穿着始终。“缺芯”浪潮持续发酵下,“跨界造芯”也开始愈发吃香,不少媒体更是将“跨界造芯”列入半导体行业十大热词。今年无论是车企还是手机厂商,又或是互联网大厂都接二连三得扎进“造芯”赛道,甚至于连地产、家电、百货、水泥厂等企业也直接横跨到科技业开始造芯之路。

其实,早在2010年苹果发布 iphone 4明确向外界宣布自研处理器 a4后,“造芯”就已经不再是芯片公司的专场,谷歌、特斯拉、微软、百度、亚马逊、阿里巴巴等接连入局。今年,撇开地产、百货、水泥厂等实业企业,对于汽车、手机、互联网等大厂来说,虽然“造芯之路”九死一生,但不做就是“温水煮青蛙”。

在用户需求日益“刁钻”,“芯荒”还未解决的大背景下,“跨界造芯”似乎已蔚然成风。

车企:芯荒下的“绝地求生”

今年受芯片短缺影响较大的行业中,汽车行业毫无疑问是是最广为人知的。从去年12月起,上汽大众、福特、通用、本田、现代、丰田等汽车巨头便相继爆出因芯片短缺停产或延迟生产的消息。根据AutoForecast Solutions最新数据,截至12月19日,由于汽车芯片供应短缺,已造成全球汽车减产1027.2万辆,预计全球2021年全年减产汽车1131万辆。其中中国市场累计减产198.2万辆;预计今年全年减产214.8万辆。

芯片短缺对汽车行业影响之严峻,几乎是波及全球,中国更是重灾区。拿小鹏汽车来说,其董事长兼CEO何小鹏的忧愁从今年8月的“抽芯断供供更苦,举杯销愁愁更愁”,到12月的“谁能给我芯片 我就请他喝酒”。

饱受缺芯痛苦之下,车企也开始采取“自救”措施,纷纷加入“造芯”队伍。据笔者的不完全统计,今年超10家车企有了“造芯”新动态,主要分成联手芯片厂商和自研芯片两种。

其实车企造芯也不是从今年才有的,以比亚迪为例,比亚迪早在2005年就组建了车规级芯片研发团队,因此在其他汽车企业缺芯缺到心慌张的时候,比亚迪却迎来了销量大涨。日前,比亚迪半导体还带来了成功自主研发出1200W功率器件驱动芯片BF1181的好消息。

除了比亚迪外,特斯拉、北汽、大众、吉利等也属于“自研芯片”队伍。其中,北汽产投与Imagination集团、翠微股份合资成立的核芯达首款智能语音芯片于今年上半年流片;特斯拉8月份推出云端AI训练芯片D1;吉利汽车12月份发布国内首颗7nm车规级座舱芯片龙鹰一号。大众集团则是在5月份表示计划为自动驾驶汽车设计和开发自己的高性能芯片,以及配套的软件。此外,蔚来和小鹏也传出自研芯片的消息。去年10月,媒体报道称,蔚来正在规划自研自动驾驶计算芯片。而据36氪4月称,小鹏汽车自研芯片计划已经筹备了数月,或在今年底或者明年初对芯片进行流片。

但由于芯片技术研发十分复杂,不可一蹴而就。相比有经验的芯片设计企业,车企难以在短时间内取得同样的高度,因此福特、通用、长城等多数车企还是选择与芯片厂商合作或者参股的方式参与造芯。

当前车企的芯片用量正在快速增长,一辆传统结构式的汽车,大约需要100-400颗芯片,然而汽车数字化程度在不断提升,未来将需要更多的芯片来完成驱动和控制,芯片用量自然也将持续增长。为了能够保障芯片供应,车厂自研芯片势在必行。

据 Gartner, Inc. 称,到 2025 年,芯片短缺以及电气化和自动驾驶等趋势将推动前 10 名汽车原始设备制造商 (OEM) 中的 50% 设计自己的芯片。因此,这将使他们能够控制自己的芯片产品路线图和供应链。

手机厂:从ISP开启计算影像时代

在手机芯片行业,有一句话叫做“得芯者得天下”。今年手机厂商在造芯赛道也格外热闹,国产手机“四大厂”华米OV齐聚,vivo和OPPO首次推出自研芯片,从某种意义上也是见证历史性时刻的一年。

今年小米推出了2款芯片,分别是3月的ISP芯片澎湃C1和12月的充电芯片澎湃P1;vivo则公布了第一颗自研ISP芯片 V1;OPPO推出首颗自研影响专用NPU芯片;华为海思也推出新一代的图像处理引擎越影ISP芯片。

从上图来看,手机厂切入芯片研发领域基本都是以自研为主,且着眼点大多在影像能力的提升。其中,vivo、小米、华为都推出了ISP芯片,虽然OPPO的马里亚纳MariSilicon X是NPU芯片,但其实也融合了ISP,是一个ISP+AI加速器的NPU。

ISP,即“Image Signal Processor”(图像信号处理器),是用来对前端图像传感器输出信号进行处理的单元。通俗来理解就是,ISP 所要做到的就是将“数字眼睛”的视力水平提高到“人类眼睛”的水平,让人眼看到数字图像时的效果尽可能接近人眼看到实景时的效果。

提到手机芯片,可能大家第一时间想到的是高通骁龙这种SoC芯片,但从华为、小米的SoC“造芯”之路来看,着实充满了挑战。尽管华为研发出了像麒麟 9000 这样的国产之光,一度可以与高通一争高下,但没能逃过美国的多轮制裁,麒麟 9000也成为了“绝版芯片”。而小米在2017年推出澎湃S1后,第二代至今未更新,由此可见,SoC芯片的研发难且“危”。

与集大成者的SoC芯片相比,只专注于影像的 ISP在技术上相对没这么复杂,更重要的是,在影像已成为手机核心竞争力的当下,如何切实的提高影像性能已经成为了手机厂商“内卷”的方向。

近年来,各大手机厂商围绕影像展开了旷日持久的“明争暗斗”,手机影像硬件不断在增加,性能提升却似乎进入了瓶颈期。于是,厂商们开始选择从软件、算法方面出发,并提出了“计算影像”的概念。“计算影像”即通过AI算法后处理拍摄影像,以此拍出媲美相机的照片。

IDC中国研究经理王希指出,手机影像近年的明确方向就是“计算摄影”,上游硬件发展几乎可以说是透明的,并且受限于手机空间,上限一定存在,因此各家的影像算法在手机影像中的占比越来越大。

手机影像的表现与算法密不可分,而ISP芯片就是实现手机影像的关键硬件,通过ISP芯片可以让较差的相机配置拍摄出更好的照片。因此,不仅是“米OV”,连华为海思也选择从ISP再次切入手机芯片研发领域。随着四大手机厂在计算影像领域的“狭路相逢”,必将掀起新的“腥风血雨”,也将进一步推动手机进入“计算摄影”时代。

互联网大厂:虚拟世界的尽头是芯片

除了车企和手机厂商外,今年互联网大厂也是扎堆造芯,试图通过自研芯片,希望从硬件层面实现自家软硬件紧密结合,从而满足用户的需求。

据笔者不完全统计,今年谷歌、亚马逊等国外巨头相继推出了自研芯片,而国内互联网大厂也士气十足,腾讯、百度、阿里等都推出了自研芯片,其中百度推出的是第2代自研AI芯片昆仑芯2;腾讯紫霄已经流片成功;阿里不仅推出了云芯片倚天710,其达摩院还宣布研发出全球首款基于DRAM的3D键合堆叠存算一体芯片。字节跳动和美团则是以投资为主,但需要注意的是,字节跳动3月曾称正组建相关团队,探索AI芯片领域,或许不久也将加入BAT队伍。

从上图来看,互联网大厂的主要研发方向是AI芯片。早在2017年的时候,Nvidia首席执行官(CEO)黄仁勋曾表示,软件会吃掉世界,但AI会吃掉软件。随着人工智能时代的到来,通用芯片难以满足深度学习算法的要求,这也促使互联网大厂开始试水造芯。

此外,元宇宙概念的大火也让他们“嗅到了”机遇,就像互联网给人类生活带来大变革一样,元宇宙或许也将开启新世界,国外游戏公司Roblox凭借元宇宙的热度一年之内估值从40亿美元飙升至超400亿美元。面对如此巨大的市场,BAT以及字节跳动都已斥重金“扑”向元宇宙。

然而无论是人工智能时代还是元宇宙,这些理想世界其所依托的终端产品包括电脑、智能手机或云端服务器等均离不开芯片,芯片是将“理想”变为“现实”的关键,如果芯片技术无法突破,那么再厉害的技术也可能无法实际落地应用。OPPO CEO陈明永在2021年度未来科技大会就表示,一个科技公司没有底层技术,就没有未来,高端产品没有核心技术,就是空中阁楼。由此可见,互联网大厂“跨界造芯”并不奇怪,甚至可能是大势所趋。时代在快速发展,以算法和软件见长的互联网巨头们也需要寻求新机会,只有走在技术的前端才不会被“后浪”辗于时间的车轮之下。

写在最后

整体而言,芯片行业是一个投入大、周期长、见效慢的行业,芯片独立也不是一张嘴的事情,它需要人才、需要资本、需要时间,需要企业在看不见利润的前提下,依然投入大量的资金研发,进行长时间的技术积累和人才积累,才有机会造出自主设计的芯片产品。

但对我国而言,企业跨界“造芯”对芯片行业发展也将是不可多得的机遇。当前,国家对于芯片行业扶持力度日渐加强,再加上民间资本的踊跃投资,芯片行业也将加速发展,未来势必会有更多玩家踏上“造芯”的跑道。

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