手機 soc 廠(chǎng)商自研架構成趨勢

最近，因為三年前的一起收購案，業(yè)內最重要的芯片設計架構公司 Arm 與合作多年的大客戶(hù)高通關(guān)系破裂。

而雙方矛盾的導火索源于高通在 2021 年收購的一家初創(chuàng )公司 Nuvia。Nuvia 是由前蘋(píng)果工程師 2019 年創(chuàng )辦的芯片設計架構公司。這家公司產(chǎn)品對標 Arm，主攻服務(wù)器、PC 市場(chǎng)，曾宣稱(chēng)其 Phoenix CPU 核相同功耗下可以提供比 Arm CPU 核高出 50% 至 100% 的峰值性能。

有媒體報道稱(chēng)，Arm 正在取消其與高通之間的芯片設計許可協(xié)議。該許可協(xié)議允許高通基于 Arm 的標準設計自己的芯片。但無(wú)論 Arm 是否同意授權 ALA 給到 Nuvia，都不能阻擋高通自研架構的決心。就在今年 10 月，高通推出了第二代 Oryon 架構。

實(shí)際上，近年來(lái)手機 soc 廠(chǎng)商都逐漸在探索自研架構。

手機 SoC 發(fā)展史

在手機誕生之初，手機的功能還僅限于簡(jiǎn)單的通訊，還不需要強大的處理器驅動(dòng)。但隨著(zhù)手機功能的豐富，對處理器的要求逐漸提高，各式各樣的手機 SoC 開(kāi)始出現。OMAP 是由德儀所推出的開(kāi)放式多媒體應用平臺架構，使用低功耗的 ARM 架構處理器，可適用于移動(dòng)式平臺。如諾基亞的 N70、N95、N900、N9 就是分別使用的德儀 OMAP 1710、OMAP 2420、OMAP 3430 和 OMAP 3630 處理器。

諾基亞手機的另一家主要的 SoC 供應商是飛思卡爾。飛思卡爾同樣是美國半導體生產(chǎn)廠(chǎng)商，它的前身是摩托羅拉的半導體部門(mén)，2004 年的時(shí)候從摩托羅拉剝離出來(lái)。飛思卡爾（摩托羅拉）在功能機時(shí)代也是重要的手機處理器供應商，諾基亞的一代街機 5320、N81、E62 等就是采用的飛思卡爾 MXC300-30。

三星則在 2000 年的時(shí)候推出自己的首款 SoC S3C44B0，基于 ARM7 架構，采用 250nm 工藝制造，主頻 66MHz。2002 年的時(shí)候它被用于全球首款真正意義上的智能手機 Danger Hiptop 上。

在功能機時(shí)代，TI OMAP 和飛思卡爾這兩個(gè)品牌的處理器具有統治地位。此時(shí)的 SoC 主要集成 CPU 等基本的處理功能，并開(kāi)始嘗試將基帶和應用處理器集成到一塊芯片上。

隨著(zhù) iPhone 手機和智能手機的興起，智能手機發(fā)展迅猛，開(kāi)始進(jìn)入全民智能移動(dòng)手機時(shí)代，手機的功能需求遠遠超過(guò)了功能機，需要更強大的處理器和更高效的圖形處理能力，手機 SoC 市場(chǎng)也發(fā)生了巨大的變化。

新的供應商如高通、聯(lián)發(fā)科等迅速崛起，并推出了自己的手機 SoC。同時(shí)，原有的供應商如德州儀器、飛思卡爾等也繼續投入研發(fā)，市場(chǎng)競爭日益激烈。甚至英偉達（Tegra 系列）、英特爾也推出了自己的 soc 芯片產(chǎn)品。

2011 年，蘋(píng)果 A 系列處理器在智能手機市場(chǎng)上脫穎而出。2013 年，首款 64 位 SoC 誕生，標志著(zhù)手機 SoC 技術(shù)的重要突破。此外，高通憑借其出色的性能和強大的通訊功能以及捆綁基帶的經(jīng)營(yíng)策略，聯(lián)發(fā)科則以其性?xún)r(jià)比高、功能強大以及打包整體方案而備受消費者和智能手機廠(chǎng)商歡迎。

近年來(lái)，隨著(zhù)三星 Exynos 的競爭力下降和麒麟芯片制程受到限制，手機 SoC 市場(chǎng)逐漸形成了高通驍龍、聯(lián)發(fā)科天璣、蘋(píng)果 A 系列處理器三足鼎立的局面。

高通在 2024 年 10 月發(fā)布了新一代旗艦手機 SoC 驍龍 8Elite，采用了臺積電第二代 3nm 工藝，性能大幅提升。聯(lián)發(fā)科也發(fā)布了新一代旗艦 5G 智能體 AI 芯片天璣 9400，同樣采用了先進(jìn)的 3nm 工藝，并在 AI 和游戲性能方面表現出色。

隨著(zhù) 5G、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，手機 SoC 的應用場(chǎng)景也越來(lái)越廣泛。例如，在自動(dòng)駕駛和智能輔助車(chē)輛等應用中，邊緣計算和機器學(xué)習的結合顯著(zhù)提高了運營(yíng)效率。同時(shí)，SoC 中增強的連接功能（包括 5G 和 Wi-Fi 6 技術(shù)）可以滿(mǎn)足超連接世界的需求。

現存手機 SOC 主流廠(chǎng)商

市場(chǎng)研究機構 Canalys 發(fā)布的 2024 年第二季度（4-6 月）全球智能手機處理器廠(chǎng)商出貨量情況顯示，2024Q2 全球處理器出貨量份額排名依次是：①聯(lián)發(fā)科 40% ②高通 25% ③蘋(píng)果 16% ④紫光展銳 9%；⑤三星 Exynos ⑥海思 ⑦谷歌。收入來(lái)說(shuō) TOP 3 依次是：①蘋(píng)果（收入占比 39%）②高通（26%）③聯(lián)發(fā)科（19%）。這也是現存的主要手機 soc 廠(chǎng)商了。

蘋(píng)果

蘋(píng)果公司是全球知名的科技巨頭，其自研的 A 系列 SoC 在手機市場(chǎng)上具有極高的聲譽(yù)，如 A16、A17 Pro 等。這些 SoC 專(zhuān)為 iPhone 設計，集成了高性能 CPU、GPU 以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )引擎，為 iPhone 提供了卓越的性能和能效。

蘋(píng)果在芯片領(lǐng)域的奮斗史，最早可以追溯到 1986 年，此后幾經(jīng)波折，最終在 2007 年迎來(lái)了轉機——因為這年 iPhone 誕生了。此后蘋(píng)果的賺錢(qián)速度越來(lái)越快，搞事時(shí)機逐漸成熟。

2008 年，蘋(píng)果秘密收購了 P. A. Semi，該公司的 150 名天才工程師此后大部分都留在了蘋(píng)果。同年又挖來(lái)了如今依然在職的 Johny Srouji，并讓他負責領(lǐng)導蘋(píng)果芯片團隊。2010 年一月尾，A4 處理器隨初代 iPad 正式亮相。其通過(guò)魔改三星的 S5PC110（蜂鳥(niǎo)）處理器設計而成，并基于三星 45nm 制程工藝打造。雖然其性能在當時(shí)并不算出眾，但它是蘋(píng)果處理器發(fā)展歷程的起點(diǎn)，為后續的處理器研發(fā)奠定了基礎。

隨后，蘋(píng)果收購了 Intrinsity 公司，又接收了一批 100 多人的芯片人才團隊，于是下一代處理器的研發(fā)進(jìn)度大幅加速。2011 年三月初，A5 處理器隨 iPad2 一同問(wèn)世。相較于 A4，A5 采用了雙核心設計，性能得到了顯著(zhù)提升。隨后被用于 iPhone 4S。A5 處理器的出現，標志著(zhù)蘋(píng)果處理器開(kāi)始走向領(lǐng)先。

今年蘋(píng)果秋季發(fā)布會(huì )，蘋(píng)果發(fā)布了 A18 芯片，搭載于 iPhone 16 和 iPhone 16 Plus 上。該芯片基于 3 納米制程工藝打造。

高通

高通公司是全球領(lǐng)先的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)提供商，其驍龍系列 SoC 在手機市場(chǎng)上占據重要地位。

2007 年 11 月，高通推出了 Snapdragon 處理器（2012 年將其中文名稱(chēng)定為「驍龍」）。2013 年，高通為驍龍處理器引入全新命名方式和層級，包括驍龍 800 系列、600 系列、400 系列和 200 系列處理器。驍龍 8 系列是高通的旗艦 soc 系列，如驍龍 8 Gen2、驍龍 8 Gen3、驍龍 8Elite 等，采用先進(jìn)的制程工藝和架構，提供強大的性能和能效。

2017 年，高通宣布將「驍龍處理器」更名為「驍龍移動(dòng)平臺」，使其更符合兼具「硬件、軟件和服務(wù)」等多種技術(shù)的集大成者的形象，涵蓋到高通的應用處理器、射頻前端、快速充電、Wi-Fi、音頻、指紋識別等各領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。

2021 年 11 月，高通宣布驍龍將成為獨立的產(chǎn)品品牌，并采用簡(jiǎn)化、一致的全新命名體系，便于用戶(hù)選擇驍龍賦能的終端；驍龍移動(dòng)平臺的命名體系將變?yōu)橐晃粩底旨由洗H編號，與其它品類(lèi)平臺的命名原則保持一致。

2024 年 10 月 22 日，第四代驍龍 8 移動(dòng)平臺在驍龍技術(shù)峰會(huì )上發(fā)布，并且宣布將支持 8 年安卓版本更新。驍龍 8 Gen4 采用高通定制的 Oryon 內核，放棄了 Arm 的公版架構方案，與此同時(shí)，驍龍 8 Gen4 將會(huì )集成 Adreno 830 GPU。

聯(lián)發(fā)科

發(fā)科技股份有限公司（MediaTek Inc.）是全球第四大無(wú)晶圓廠(chǎng)半導體公司，在移動(dòng)終端、智能家居應用、無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品等市場(chǎng)位居領(lǐng)先地位，一年約有 20 億臺內建 MediaTek 芯片的終端產(chǎn)品在全球各地上市，其天璣系列 SoC 在市場(chǎng)上受到廣泛關(guān)注。

聯(lián)發(fā)科技于 2010 年 7 月 12 日正式加入由谷歌為推廣 Android 操作系統而發(fā)起的「開(kāi)放手機聯(lián)盟」，并將打造聯(lián)發(fā)科「專(zhuān)屬的 Android 智能型手機解決方案」。

2019 年，聯(lián)發(fā)科正式推出全新 5G 新芯片品牌「天璣」。9000 系列是天璣系列的旗艦芯片，采用先進(jìn)的制程工藝和強大的 CPU、GPU 架構，為高端手機提供卓越的性能。

2024 年 10 月 9 日，聯(lián)發(fā)科發(fā)布天璣 9400 芯片。該芯片基于臺積電第二代 3nm 制程，采用了第二代全大核設計架構，首發(fā) Arm 最新的 Cortex-X925 超大核 CPU 內核及 Arm Immortalis-G925 GPU 內核，將其單核性能提升 35%、多核性能提升 28%。

三星

三星向來(lái)有為自家設備研發(fā)處理器的歷史，一些芯片也用在其它品牌的設備上，例如蘋(píng)果前三代 iPhone。在 2011 年 2 月，三星正式將自家處理器品牌命名為 Exynos，并主要應用在智能手機和平板電腦等移動(dòng)終端上。

盡管三星在自研 SoC 方面投入巨大，但近年來(lái)其 Exynos 系列 SoC 在市場(chǎng)上的表現并不突出，甚至一度被傳出將放棄自研旗艦 SoC 的消息。2024 年 7 月，有消息稱(chēng)，三星正研發(fā) Exynos 1580 芯片，內部代號為「Santa」，將會(huì )裝備在 2025 年發(fā)布的 Galaxy A56 手機中。

近日，三星半導體悄悄在官網(wǎng)公布了全新的 Exynos 1580 芯片，最大的升級是三叢集 CPU，包括一個(gè) 2.9GHz 的 Cortex-A720 核心、三個(gè) 2.6GHz 的 A720 核心和四個(gè) 1.95GHz 的小型 A520 核心。該芯片基于 4nm FinFET 工藝打造，配備了一個(gè)具備 14.7 TOPS 算力的 NPU。

華為

全球知名的通信設備供應商和智能手機制造商，其麒麟系列 SoC 曾一度成為華為手機的標志性配置。但由于眾所周知的原因，華為麒麟系列 SoC 的進(jìn)展面臨一些挑戰，但其在自研 SoC 方面的努力和成就仍然值得肯定。

紫光展銳

展銳是紫光集團旗下的芯片旗艦，由展訊和銳迪科合并構成。報告顯示，2024 年 Q2 紫光展銳智能手機芯片全球市占率達到 13%，排名第三。

無(wú)論是出貨量還是銷(xiāo)售額，紫光展銳最大的客戶(hù)是傳音，也就是在非洲市場(chǎng)非常受歡迎的國產(chǎn)企業(yè)。其后是 realme 和聯(lián)想。目前紫光展銳主要依賴(lài)海外市場(chǎng)，特別和傳音合作，極大的提高了紫光展銳的出貨量。

soc 廠(chǎng)商自研架構成趨勢

ARM 體系結構作為一種先進(jìn)的處理器體系結構，已被廣泛應用于智能手機、平板等多種終端設備中。目前絕大多數手機 SOC 采用 ARM 架構，但近年來(lái)，各大主流廠(chǎng)商也開(kāi)始逐漸切換到自研架構的賽道。

自 2016 年以來(lái)，高通在芯片制程和價(jià)格方面不斷迭代升級，2024 年的驍龍 8 Gen 4 更是一次飛躍。這款芯片將在臺積電的 3nm 工藝基礎上，搭載高通自研的 Oryon CPU，預期性能有顯著(zhù)提升。與聯(lián)發(fā)科天璣 9400 不同，驍龍 8 Gen 4 將徹底放棄 ARM 架構，全面轉向高通自研的 Oryon 架構。加上 GPU、NPU、ISP，基帶，高通至此擁有了完整的 Soc 自研能力。

而華為的架構目前也有 CPU、GPU、NPU、ISP 和基帶五種架構。麒麟芯片本質(zhì)上是使用了 arm 指令集的自研微架構。在麒麟 9000s 橫空出世前，麒麟芯片主要采用 Arm 的 CPU/GPU 核。隨著(zhù) ARM 不再授權最新的芯片架構，華為也開(kāi)始自研架構。

此外，聯(lián)發(fā)科發(fā)布的天璣 9400 采用了黑鷹架構設計，并深度參與其中。

自研架構的優(yōu)勢在于可更好地進(jìn)行軟硬件的深度優(yōu)化，以滿(mǎn)足市場(chǎng)對性能和效率的更高要求。使用自研架構能夠讓廠(chǎng)商擁有更大的設計靈活性和架構創(chuàng )新空間。相比 ARM 的公版架構，廠(chǎng)商可以針對自身的需求進(jìn)行更精細的定制和優(yōu)化。尤其是在大規模 AI 處理、多任務(wù)并發(fā)、節能等關(guān)鍵領(lǐng)域，擁有自主架構將使高通能夠做出更多創(chuàng )新嘗試。

另一方面，隨著(zhù) AIPC 概念的火熱，手機芯片廠(chǎng)商逐漸推出 AIPC 芯片。通過(guò)自研架構，廠(chǎng)商能提供更具針對性的優(yōu)化，從而在 PC 領(lǐng)域獲得更強的競爭力。