自研芯片，始于流片終于何處？

大廠(chǎng)自研芯片不是新鮮事。

蘋(píng)果被認為開(kāi)啟了自研芯片的潮流，隨后越來(lái)越多高科技公司都在走這條路，科技公司們不再將自研范圍限定在手機芯片，他們還開(kāi)始涉足高性能計算芯片。思科、谷歌等廠(chǎng)商的新型自研芯片相繼公開(kāi)。亞馬遜、Meta、微軟和特斯拉等其他公司也有興趣開(kāi)發(fā)自己的 AI HPC 芯片。

不過(guò)在芯片市場(chǎng)不太樂(lè )觀(guān)的 2022 年，自研芯片的風(fēng)刮得不再那么大。自 2022 年第三季度以來(lái)，系統設備供應商在自研芯片的努力似乎一直處于停滯狀態(tài)，但最近他們又恢復了「加速軌道」。

總的來(lái)說(shuō)，自研芯片的廠(chǎng)商主要分為三股勢力，手機大廠(chǎng)、服務(wù)器大廠(chǎng)、汽車(chē)大廠(chǎng)。雖然屬于不同「幫派」，但入場(chǎng)的邏輯都很相似：降低成本，提高效率。然而，自研芯片的新聞兩年以來(lái)層出不窮，市場(chǎng)看到有人留下有人歸于無(wú)聲。畢竟，有錢(qián)只是自研芯片的入場(chǎng)資格，自研芯片成功需要的比想象的更多。

自研芯片的三股勢力

可以看到自研芯片的入局者大多是科技大廠(chǎng)，這其中有兩個(gè)原因：第一，研發(fā)芯片是一件很貴的事，小廠(chǎng)玩不起；第二，自研芯片幾乎只能自用，自身要有足夠的市場(chǎng)。當然這兩個(gè)原因，也可以揉成一個(gè)，即資金充裕。

開(kāi)自研芯片之先河的「蘋(píng)果派」

蘋(píng)果可以說(shuō)是自研芯片最早的科技大廠(chǎng)。喬布斯認為，想把軟件做好就要做好「軟硬一體」。追求完美的蘋(píng)果明白，只要核心芯片需要買(mǎi)，就意味著(zhù)不能按照自己的節奏打造產(chǎn)品。

在 2008 年蘋(píng)果推出了第一款自研芯片 A4，自此蘋(píng)果開(kāi)始擴展自研芯片的版圖。從手機到電腦，在自研芯片的加持下，蘋(píng)果獲得持續的硬件底層進(jìn)化，并強化自身的生態(tài)優(yōu)勢。自研芯片除了帶來(lái)性能提升、更完善的生態(tài)系統外，它還給蘋(píng)果帶來(lái)更好的經(jīng)濟利益。根據機構估計，2020 年蘋(píng)果推出首款自研電腦芯片之后，年內為蘋(píng)果總共節省 25 億美元的成本，并進(jìn)一步提升蘋(píng)果的競爭力，并讓蘋(píng)果握有產(chǎn)品創(chuàng )新節奏的話(huà)語(yǔ)權。

看到蘋(píng)果自研芯片的成績(jì)，以蘋(píng)果為代表的消費電子大廠(chǎng)（特別是手機大廠(chǎng)），也都開(kāi)始自研芯片。

「圈地自萌」的服務(wù)器派

除了消費電子廠(chǎng)商，服務(wù)器廠(chǎng)商們是另一派自研芯片勢力。

對于服務(wù)器廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，如果希望針對所有可能的工作負載徹底變革計算的性?xún)r(jià)比，還需要徹底重新思考實(shí)例。為了實(shí)現這個(gè)目標，需要深入底層技術(shù)直達芯片。

2015 年，亞馬遜以 3.5 億美元收購以色列芯片公司 Annapurna labs，為其云基礎設施設計開(kāi)發(fā)定制芯片，亞馬遜自此成為第一批自研服務(wù)器芯片的云服務(wù)廠(chǎng)商代表。2018 年，亞馬遜發(fā)布了第一代 Amazon Graviton 處理器，該處理器最大時(shí)鐘頻率達到 2.3GHz，能夠節省 45% 的成本；2020 年，亞馬遜發(fā)布了第二代自研處理器 Graviton2，這款采用臺積電 7nm 制程工藝的處理器，提供的計算核心是前代產(chǎn)品的 4 倍，計算性能則是前代產(chǎn)品的 7 倍；2021 年 12 月，采用 5nm 工藝的 Graviton3 正式發(fā)布，性能比 Graviton2 提升 25%。

在第一代 Graviton 發(fā)布的同年，谷歌宣布開(kāi)放 TPU 云服務(wù)，允許企業(yè)用戶(hù)租用 TPU 板卡；2021 年，谷歌招募英特爾老將 Uri Frank 設計服務(wù)器芯片，希望在底層技術(shù)研發(fā)之路上走得更遠。不過(guò)谷歌的自研服務(wù)器芯片尚未商用，據 The Information 報道，該芯片預計在 2024 年下半年量產(chǎn)，2025 年會(huì )裝機。國內方面，阿里也已經(jīng)發(fā)布服務(wù)器芯片倚天 710，不過(guò)還沒(méi)有消息表明該芯片已經(jīng)大量部署。

服務(wù)器派雖然都是明星大廠(chǎng)，但自研芯片大規模部署的仍是鳳毛麟角，這再一次證明了自研芯片這條路不好走。

「半路殺出」的汽車(chē)派

如果說(shuō)「蘋(píng)果派」、「服務(wù)器派」是科班出身的自研芯片代表，新加入的「汽車(chē)派」是造芯屆的一匹黑馬。汽車(chē)派造芯的出發(fā)點(diǎn)相對來(lái)說(shuō)更加純粹，買(mǎi)不到就自己造。Gartner 的報告顯示，由于芯片短缺以及汽車(chē)電氣化、自動(dòng)駕駛等趨勢，全球前十大汽車(chē)制造商中的半數將自行設計芯片。

在中國也已經(jīng)有一大批車(chē)企開(kāi)始自研、自造芯片。2005 年，比亞迪就開(kāi)始布局 IGBT 功率芯片產(chǎn)業(yè)。2008 年，比亞迪收購寧波中緯半導體，獲得了生產(chǎn) IGBT 芯片的能力。2009 年，比亞迪推出 IGBT 1.0 芯片。2021 年，比亞迪推出 IGBT 6.0 芯片，其車(chē)規級 IGBT 產(chǎn)量?jì)H次于英飛凌，位居全球第二。同樣以功率芯片切入芯片領(lǐng)域的還有東風(fēng)，吉利，理想汽車(chē)等。

除了功率芯片，還有一部分車(chē)企選擇更高算力的智能座艙芯片、自動(dòng)駕駛芯片等。新能源汽車(chē)代表特斯拉算是其中已有成果的代表，特斯拉的智能駕駛功能經(jīng)歷了從 Autopilot 1.0 到 Autopilot 2.0、再到 FSD（Full-Self Driving）的迭代升級，其硬件系統也從 Hardware 1.0 逐步升級至 Hardware 3.0。然而汽車(chē)派中也只有一個(gè)特斯拉的自研芯片算得上「能打」，整個(gè)汽車(chē)應用的算力芯片市場(chǎng)仍被主流廠(chǎng)商如英偉達、高通掌握。

造芯片的次元壁，無(wú)論承不承認都在那里，無(wú)法強攻。

自研芯片的邏輯

三股勢力布局芯片的共同目的都是性?xún)r(jià)比，進(jìn)一步修煉則是更高的自主權。

對于蘋(píng)果來(lái)說(shuō)通過(guò)布局蘋(píng)果體系的芯片，降低了成本，同時(shí)掌握了推出產(chǎn)品節奏。如果蘋(píng)果打算更頻繁地升級筆記本電腦，它不需要再同供應商溝通處理器細節，只需要芯片部門(mén)給出產(chǎn)品即可。隨著(zhù)臺積電準備在美國建立芯片生產(chǎn)，或許未來(lái)蘋(píng)果的處理器供應會(huì )更加穩定。

對于服務(wù)器廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，自研芯片并不能馬上替換全部外采芯片，但增加了議價(jià)權。同時(shí)，自研的處理器大規模部署后，其在能耗方面的性?xún)r(jià)比會(huì )極大地提高。而對于汽車(chē)公司更多的是保證供應鏈安全，能出貨就是最大的性?xún)r(jià)比。但芯片投資周期長(cháng)，見(jiàn)效慢，在汽車(chē)廠(chǎng)和汽車(chē)芯片廠(chǎng)都在擴建的情況下，誰(shuí)先解決出貨問(wèn)題還不可知。

性?xún)r(jià)比還驅動(dòng)著(zhù)包括騰訊、YouTube、字節和快手的互聯(lián)網(wǎng)大廠(chǎng)摩拳擦掌。這些公司都在投入音視頻云處理專(zhuān)用芯片，追求在更高壓縮率、更小帶寬下傳輸內容。對于這些大廠(chǎng)，一年的帶寬支出占比近 10%，有了專(zhuān)用芯片幫忙可以省不少錢(qián)。

當然所謂省錢(qián)，還是要當業(yè)務(wù)量大到一定程度后，自研的專(zhuān)用芯片就是性?xún)r(jià)比才能體現出來(lái)。畢竟，造芯片的成本不是一般的高，特別是一些用到先進(jìn)制程的芯片。7nm 工藝芯片流片一次需要 3000 萬(wàn)美元，5nm 的流片成本更是達到 4725 萬(wàn)美元，就這還沒(méi)有計入前期購買(mǎi)芯片 IP 的成本、購買(mǎi)芯片設計軟件 EDA 的成本、動(dòng)輒百萬(wàn)年薪的芯片設計人才的工資成本等等一系列投入。對造芯來(lái)說(shuō)，多少的投入，都不夠多。

因此在造芯片上，能依靠產(chǎn)品的龐大出貨量覆蓋研發(fā) CPU 等通用芯片的成本的科技公司有希望修成正果。而對缺乏終端產(chǎn)品的互聯(lián)網(wǎng)公司來(lái)說(shuō)，雖然有錢(qián)，但造芯片更像是「省著(zhù)花錢(qián)」，自研芯片能否帶給它們想要的結果，仍未可知。

自研芯片的結局

自研芯片并非一條坦途，倒在自研芯片路上的例子也不少。

三星在 2015 年首次推出貓鼬 M1 架構，并在部分旗艦手機 GalaxyS7 和 Note7 中采用，希望追趕蘋(píng)果的 A 系列 SoC。貓鼬架構一路迭代到了 M5，但性能一直落后于高通和蘋(píng)果，最終在 2019 年被徹底放棄。2022 年小米的松果電子宣布放棄自研 AP 項目，選擇把重心放在藍牙、射頻芯片等研發(fā)門(mén)檻較低的周邊零件部門(mén)。即使是已經(jīng)在自研芯片領(lǐng)域頗有成績(jì)的蘋(píng)果，在自研 5G 基帶芯片上也一再推遲，始終需要依賴(lài)高通的供貨。

即使芯片造出來(lái)了，要面對的問(wèn)題也很多。以服務(wù)器自研芯片為例，對于服務(wù)器廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，僅僅自研服務(wù)器芯片是不夠的。它還必須開(kāi)發(fā)配套的軟件，使其自研芯片在實(shí)際應用中能發(fā)揮出比英特爾和 AMD x86 芯片更好的性能。這樣云計算客戶(hù)才可能愿意轉用使用定制自研芯片驅動(dòng)的服務(wù)。更何況，在服務(wù)器芯片這條賽道上，也不只是服務(wù)器大廠(chǎng)在追趕，還有一部分初創(chuàng )公司正在發(fā)力。

成功的自研芯片結局自然是如蘋(píng)果一樣，實(shí)現高度的獨立，壓縮成本。人人都期待未來(lái)自己能和通用芯片設計公司硬碰硬，但事實(shí)證明在每個(gè)芯片賽道實(shí)現領(lǐng)先的只有一兩家企業(yè)。在越來(lái)越擁擠的芯片市場(chǎng)上，用盡全力也未必能得到一個(gè)好結果，何況分出精力造芯的科技大廠(chǎng)們。

無(wú)敵是寂寞的，所以江湖上只有一個(gè)蘋(píng)果。要耐得住寂寞，才能看到結果。造芯不易，且造且珍惜。