芯片自研的另一堵墙:为什么高通难以逾越？
文章来源: 远川研究所 于
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今年 5 月，oppo 旗下的芯片设计公司哲库突然宣布关闭后，oppo
前营销副总沈义人在隔天凌晨发了条微博：钱不能解决的问题，往往才是真正的 " 难题 "。
哲库关闭的原因尚无定论，外界的猜测既有财务层面的计算，也有地缘层面的考量。比如美国很有可能如法炮制对海思的禁令，导致芯片无法生产。考虑到哲库的自研
NPU 芯片采用了 6nm 制程，这种观点并非没有可能。
同时，包括哲库在内，大多数中国手机品牌在自研芯片上都选择了一种渐进策略——把手机 SoC
想象成多个芯片拼装起来的大芯片，国内品牌的策略则是从边缘的芯片开始，一点一点换成自研芯片，最终实现整块 SoC
的自研。在关闭前，哲库已经发布了 NPU 芯片，据说自研的 AP 芯片也即将量产。
不过，无论这种策略进展如何，最终都会触及高通的核心地带。
高通与手机品牌的关系比较复杂：高通的收入依赖手机品牌的出货量，但由于高通在高端 SoC
上的巨大份额，导致手机品牌也依赖着高通，比如 " 首发骁龙芯片 " 会成为卖点。另外，高通的拳头产品除了骁龙系列
SoC，还有技术难度更大的基带芯片——这是苹果都没跨过的高墙。
2019 年初，苹果公司的 COO 杰夫 · 威廉姆斯 ( Jeff Williams )
向美国联邦贸易委员会（FTC）证实，苹果曾希望在最新款 iPhone 中使用高通的 4G LTE 处理器，但被高通拒绝。
此前，高通为苹果提供用于支持手机通讯的基带芯片，而苹果控诉高通对收取过高专利授权费用，高通则指责苹果扣留约 80
亿美元的应付专利费用。
基带芯片是手机的核心零部件之一，在华为的芯片无法获得代工后，能够在主流市场站稳脚跟的几乎只有高通和联发科，在高端机型里，高通几乎处于垄断地位，这也为它带来了巨大的商业话语权。
在与苹果的合作中，高通只向苹果提供通讯相关的服务，却按照整机售价 5%
的金额进行收费。也就是说，只要苹果手机涨价，高通都能等比例沾光。
2016 年后，苹果一边和高通打官司，一边引入二供：从 iPhone 7 开始，到了 iPhone XS 和 iPhone XR
一代，全部使用了英特尔的基带芯片。
也是从那时起，iPhone 就不断被曝出信号问题，并且随着 5G 开始普及，除了华为，几乎所有的 5G
机型的内置基带芯片都来自高通。此时苹果蠢蠢欲动，但革命战友英特尔却不出意外的掉了链子：5G
基带芯片迟迟没有进展，最早也要 2020 年才能发布 5G 手机。
2018 年第四季度，苹果创下三年来最大销量降幅。2019 年第一季度，出货量继续暴跌 30% [ 11 ] 。
于是，苹果做了一件不太符合其行事风格的事：向高通低头。
苹果也啃不动的硬骨头
2019 年 4 月 16 日，苹果、高通发出一纸公告，宣布彼此握手言和，撤销双方在全球范围内的全部诉讼。当日，高通股价应声上涨
23%，创下 1999 年以来单日最高涨幅。
这场长达两年的法律纠纷围绕着手机上最关键的零件之一：基带芯片。
基带芯片之于手机，相当于大脑之于人体。简单来说，它负责将外界语音、数据信号编译成用来发射的基带码，又将收到的基带码解码成人类可以理解的语音或其他数据信号。
从技术层面看，基带 /BP 芯片的技术难度比手机的处理器 /AP 芯片还要高。2G/3G
时代，飞思卡尔、德州仪器、英飞凌、意法半导体都曾称霸一方。早期的 iPhone 基带芯片就由英飞凌独家供应，到了 4G
时代，市场迅速集中，主流基带芯片的开发商只剩下了高通、华为、联发科几家。
2019 年，华为在北京发布的巴龙 5000 就是一款基带芯片
华为一度早于高通发布第一款 5G 基带芯片，但由于制裁无法获得代工。因此在高端手机市场，高通几乎是唯一的选择。
2010 年，苹果在 iPhone 4 中引入高通，与主供应商英飞凌同台竞争，结果装配了高通芯片的 iPhone
性能完胜。随后，高通趁热打铁和苹果签订了独占协议：高通每年支付苹果 10
亿美元，以此换取与苹果的独家合作；而苹果则需要向高通支付专利费：每只苹果手机售价的 5% [ 5 ] 。
伴随 iPhone 的畅销，这笔协议苹果越算越亏。在 2016
年协议到期前，苹果开始谋划引入基带芯片的二供，把目光投向了英特尔。
英特尔的基带芯片业务来自英飞凌，后者在失去苹果订单后就把这块业务卖给了英特尔。当时，高通正因为饱受争议的商业模式引发众怒，在韩国、欧盟和中国都被反垄断调查。
英特尔时任 CEO 欧德宁在采访时信心满满，顺便借苹果夸奖自己的高瞻远瞩：" 乔布斯认为这笔收购是明智之举。"
苹果的策略是先用英特尔的基带芯片将高通一军，然后逐渐过渡到自研芯片，市场一度有消息称苹果会与联发科合作研发。2016
年，觉得时机已到的苹果在 iPhone 7 中引入英特尔作为二供，同时对高通发起诉讼。
然而苹果千算万算，没算到英特尔掉链子：根据 Cellular Insights 的测试，高通基带版的 iPhone
网络性能，普遍比英特尔版高出了 30%。而为了让两个版本的网络性能齐平，苹果甚至故意降低高通版本的信号能力 [ 2 ]
。
到了 2019 年，高通已经开始向三星供应 5G 基带芯片，眼看着英特尔连 4G
还没整明白，苹果只好放下身段，与高通达成和解。
基带芯片的研发难点主要在于兼容性。比如，5G 基带芯片需要同时兼容 2G/3G/4G
网络，同时还要适应各个国家和地区使用的手机通信频段，这也是为什么有基带芯片设计能力的，往往都是历史悠久的通信巨头。
另外，后来者往往还需要绕开先发公司的专利墙，这又增加了研发难度。英特尔的基带芯片业务收购自英飞凌，后者则又脱胎于西门子的半导体部门。2015
年，英特尔还收购了威睿电通，获得 CDMA 相关技术，但显赫家世加上资本运作，依然补不足技术的短板。
苹果和高通和解后，打包收购了英特尔的基带芯片部门。按照规划，苹果打算到 2024 年，80% 的 iPhone
使用自研芯片，20% 向高通采购。然而，根据果学第一人郭明錤的爆料，苹果自研 5G 基带芯片失败，高通仍将是新机型 5G
基带芯片的独家供应商 [ 7 ] 。
在英特尔的基带部门被收购后，原本在中国西安 300 人规模的研发团队也就地解散 [ 3 ]
。有媒体报道称，大部分员工被哲库陆陆续续收入麾下。至于哲库在内部是否启动了基带芯片的研发，已经不得而知。
而对高通来说，基带芯片上的技术优势，会变成公司经营决策力一个重要的杠杆，撬动巨大的商业话语权。
买基带送芯片
2015 年 2 月，在经历 14 个月的调查后，高通在中国支付了 9.75 亿美元的罚款，并被责令调整专利授权模式。同年 12
月，欧盟也指控高通滥用市场地位，打压竞争对手；2016 年 12 月，韩国反垄断机构对高通处以 8.54 亿美元的罚款。
一系列诉讼本质上抗议的是高通的商业模式：高通将芯片和专利许可进行捆绑销售，使得世界几乎所有手机厂商都无法绕过高通。
高通的迅速发展开始于 90 年代初期对 CDMA 路线的押注，并在这个过程中积累了大量的专利。2G 时期，CDMA
的优势并不明显，但到了 3G
时代，高通专利积累的价值被迅速放大。这一技术的所有专利，基本都被高通包圆。后来者想要使用，要么向高通支付高额专利费用，要么绕开所有专利。
所以，苹果自研基带的难点并不全是技术问题，而是如果依旧使用高通的专利，那么自研的意义就几乎为零。
由于海思的基带芯片只供应华为手机，在利润最丰厚的高端机市场里，基带芯片几乎被高通垄断。比如三星有自己的基带芯片，但高端机型依然采用高通的方案。这也让高通创造了一种特殊的商业模式，业内戏称为
" 买基带送芯片 "。
一部手机里有上百个芯片，理论上来说，手机品牌可以自由选择芯片厂商，但在高通的框架下，如果手机品牌选择高通之外的芯片供应商，就需要支付更高的专利使用费
[ 6 ] 。举例来说，如果手机品牌同时采用联发科的处理器和高通的基带芯片，那么就要向高通多交钱。
捆绑销售在半导体产业中并不鲜见。博通就曾将电视机顶盒芯片和宽带调制解调器芯片等产品捆绑出售。这本质上是科技公司基于优势业务上的领先地位，打压竞争对手，扩大商业话语权的手段。但这也导致利润率本就不高的手机品牌对高通形成依赖，手机
" 含高量 " 爆表。
中国手机品牌的芯片自研路线，通常从边缘的 ISP（图像信号处理器）入门，哲库则从技术难度更大的 NPU
入手，最后攻克难度最大、成本最高的 CPU、基带芯片等环节，最终实现一整块 SoC
对高通的替代。但无论这个路径多么完美，最后都会不可避免的和高通产生利益纠纷。
从高通多年的诉讼过程来看，这是一块不折不扣的硬骨头。尽管被各国政府罚了个遍，但目前高通正在准备上诉，推翻欧盟的反垄断制裁。
目前，除了中低端市场的展锐，中国大陆能在处理器和基带芯片上打破高通垄断的，只有海思一家。不过由于海思的芯片不外供，其他品牌长时间里也只能依赖高通。
2014 年至 2021 年全球基带处理器份额
另一方面，华为被制裁后，也带来了崭新的问题：包括基带芯片在内的产品无法获得代工，导致海思空有设计能力，却无法生产。目前，华为的手机也只能使用高通的芯片组。
绕不开的台积电
2020 年 6 月，美国针对华为的禁令再度升级，海思推出了迄今最后一代手机 SoC：5nm 制程的麒麟
9000。依靠这款芯片，华为在全球 5G 手机中一度占据 54.8％的份额。
华为一直是台积电第二大客户，在制裁升级前的 2019 年，华为贡献了 361 亿元销售额，占台积电总营收的 14%。
从 2009 年的 K3V1
算起，海思花了近十年的时间，让麒麟芯片在性能参数上超过了高通骁龙，这一方面是海思在漫长时间里积累的的设计能力，但另一方面，台积电是这个过程中很容易被低估的一个角色。
由于格罗方德、联电等晶圆厂早早宣布不再探索 10nm 以下的先进制程，目前高端制程的代工厂实质上只有两家：台积电和三星。2019
年，两家公司都已经量产 5nm 工艺。
需要特别指出的是，所谓 5nm 已经脱离了物理学的含义，本质上是一个代工厂技术迭代的宣传概念，并非指实际工艺水平。
麒麟 9000 原本的对标产品是高通的骁龙 888，此前，高通的骁龙 855 和 865 两代芯片都选择台积电 7nm
工艺。但骁龙 888 最终采用了三星的 5nm 工艺，同工艺的产品还有三星自家的 Exynos 2100，而麒麟 9000
和同期的苹果 A14 选择了台积电 5nm。
事实证明，虽然工艺节点相同，但三星的 5nm 工艺却在功耗控制上不敌台积电，骁龙 888
因为功耗过高，频繁出现手机发烫和电池不耐用的问题，一众旗舰机型在发布前给骁龙 888 做足了宣传，结果惨遭打脸。
搭载骁龙 888 的小米 11 在长时间重度游戏负载的场景下，机身温度一度逼近 50 ℃。B 站整活 up 主还做了用小米 11
煎鸡蛋的视频，雷总也因小米 11 的发热问题被骂上热搜，替三星和高通背了黑锅。
另一位三星的大客户是英伟达，其 RTX30 系 GPU 采用了三星 8nm 工艺，但到了 RTX40
系产品，英伟达也换成了台积电 N4（4nm）工艺。骁龙 888 的后续产品骁龙 8 Gen1 换成了三星 4nm 工艺，但依然存在 "
火龙 " 问题。去年 7 月，分析师郭明錤透露，2023 年至 2025 年的骁龙 8 芯片，将全部转由台积电代工 [ 8 ]
。
简而言之，海思从麒麟 980 开始的领先地位，既有本身的芯片设计能力，很可能也有台积电的技术优势发挥的作用。
另一方面，考虑到针对华为的制裁，海思很有可能拿出了更多超前的技术储备。
一般来说，芯片设计公司都有明确的研发路线图，比如英特尔去年发布了 13 代酷睿处理器，但 15
代酷睿很可能已经在流片试产了。而海思在遇到制裁的背景中，有可能将研发规划中的未来产品提前上线，实现了更强的参数性能。
当然，这只是一种推测——突然的制裁，也有可能打乱原本的研发规划。
一个典型的芯片研发路线图
要真正要全方位超过高通，恐怕比我们想象的更难。而到 2022 年，1000
万片麒麟芯片几乎用尽，海思在手机芯片市场的份额已经接近归零。
无论哲库的研发规划如何谨慎，它都不可避免的会撞上高通的专利墙和台积电的代工。考虑到哲库的第一代产品马里亚纳 X
已经采用了非常激进的台积电 6nm 制程——同期苹果的 A 系列芯片还停留在 7nm。
一旦哲库在技术上逼近高通的核心区域，是否会遭遇类似的制裁，显然不能排除这个可能性。
而海思当年的成功，凝聚了太多东风。比如恰逢智能手机高速扩张，同时也有安防、运营通讯等多个业务线支撑庞大的芯片研发支出，半导体产业的深度分工，也为芯片设计公司创造了一个红利期。
时至今日，即便哲库拿出同样的投入与信心，那些勾勒产业格局的历史进程，也都正朝着相反的方向行进。
尾声
哲库关停后，市场对其背后的原因有诸多猜测，但回归商业的本质，哲库关停最根本的原因或许正如 CEO 刘君所说："
营收不达预期，难以承受芯片负担。"
我们在上一篇文章中提及，自研芯片的核心目的是通过技术独占，与竞争对手在产品差异化上形成优势。但这也会导致自研芯片的市场天花板，完全取决于自身品牌的出货量，显然难以摊薄研发成本，成本增加甚至会影响手机本身的销售。
考虑到手机市场整体的萧条，以及未来很有可能面临的专利与代工问题，收摊不干也许在商业上是对的选择。
但如果只考虑 " 替代高通 "
这个目的，最理想的方案可能是国内手机品牌依靠庞大的出货量总额，一起培养一家大陆的芯片设计公司，这在行业里并非没有先例。
如今的光刻机巨头 ASML，其发展契机就源于英特尔、摩托罗拉、AMD、IBM
等美国企业希望打破日本在光刻机上的垄断，一边入股一边送订单，一口一口喂成出全球顶级的芯片设备公司。
世纪初，国内彩电巨头 TCL、创维、康佳等公司也一度计划联手解决 LCD
面板卡脖子问题，拉来京东方和深圳政府，想依托深圳的雄厚财力上马 6
代线——不过最终被夏普搅黄，这才有了后面京东方落户合肥的佳话。
但考虑到手机市场竞争之激烈，手机品牌对市场份额愈加激烈的你争我夺，这个方案有显得过于理想，缺乏实际的可行性。
长期的愿景与商业的现实向来难以权衡，这让孤注一掷的勇气便更显得弥足珍贵。