小米玄戒O1五個(gè)爭議問題與解釋 國產(chǎn)芯片定義探討。玄戒O1是不是國產(chǎn)芯片？這個(gè)問題可以換成另一個(gè)問題：蘋果大名鼎鼎的A系列SoC，算不算“美國芯片”？

作為當(dāng)下同行對標(biāo)與學(xué)習(xí)的對象，蘋果A系列的開山之作A4芯片，在十五年前初次登場時(shí)并不顯眼。超過1個(gè)小時(shí)的發(fā)布會(huì)上，A4芯片在PPT上的停留時(shí)間不到20秒。產(chǎn)業(yè)界對A4普遍持“套殼三星”的嘲諷態(tài)度，但這已經(jīng)是蘋果最大限度資源投入的結(jié)果。

為了這顆芯片，蘋果請來了傳奇芯片架構(gòu)師Jim Keller、IBM頂級工程師Johny Srouji，以及通過收購PA Semi吸納的Daniel Dobberpuhl等一眾硅谷芯片設(shè)計(jì)頂級人才。隨后，蘋果又收購了做主頻加速的Intrinsity公司，這也是A4被認(rèn)為和三星S5PC110“同父異母”的原因——三星采用了Intrinsity的技術(shù)開發(fā)了S5PC110芯片，搭載后者的三星Galaxy S大賣特賣，是iPhone的頭號競爭者。

而投入重金招兵買馬，蘋果才算完成了一顆芯片生產(chǎn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)：設(shè)計(jì)。一般來說，芯片可以劃分為設(shè)計(jì)、制造、封測三大環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)獨(dú)立存在，相互協(xié)作又涇渭分明，構(gòu)成了集成電路產(chǎn)業(yè)最大的特征：全球化語境下的高度分工。

在芯片設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)，需要用到新思、Cadence、Siemens EDA開發(fā)的EDA工具，以及ARM為代表的公司開發(fā)的芯片IP。EDA和IP是芯片工程師的Photoshop與素材庫，把畫電路變成了素材排列組合加寫代碼的腦力活。在指甲蓋大小的芯片里集成上百億晶體管，離開了EDA顯然是天方夜譚。

芯片設(shè)計(jì)完成后，流片和生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以由臺(tái)積電、三星電子、格羅方德這類代工廠完成。這些代工廠又需要使用ASML提供的光刻機(jī)，應(yīng)用材料提供的刻蝕設(shè)備，東京電子提供的涂膠顯影設(shè)備，科磊提供的檢測設(shè)備。一臺(tái)EUV光刻機(jī)由幾萬個(gè)零件組成，其中最核心的零部件是蔡司提供的反射鏡片和Cymer提供的光源。這是美國限制EUV光刻機(jī)出口的技術(shù)源頭。

而在生產(chǎn)過程中，以光刻膠為代表的半導(dǎo)體材料，大多由信越化學(xué)和羅姆這些公司供應(yīng)。封測環(huán)節(jié)的領(lǐng)頭羊是中國臺(tái)灣的日月光，美國的Amkor，中國大陸的長電科技、通富微電等等，但除了中國大陸，大部分工廠都建設(shè)在東南亞。

從設(shè)計(jì)電路到終端設(shè)備上點(diǎn)亮，一顆芯片游歷的國家和地區(qū)很可能超過了地球上80%的人類。蘋果、三星、華為和小米這些手機(jī)品牌，完成的其實(shí)是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，即芯片設(shè)計(jì)。如果我們將“國產(chǎn)芯片”定義為芯片的知識產(chǎn)權(quán)由該國公司掌握，那么蘋果的A系列，小米的玄戒O1都屬于“國產(chǎn)芯片”。但如果“國產(chǎn)芯片”的定義是“芯片的全部生產(chǎn)流程都由一國公司完成，并且生產(chǎn)線上所有設(shè)備及其零部件都由一國公司供應(yīng)”，那么全世界沒有任何一部手機(jī)里的SoC可以被稱為“國產(chǎn)芯片”。

玄戒O1是不是自研芯片？玄戒O1在設(shè)計(jì)過程中，采用了ARM提供的公版IP，這也衍生出了另一個(gè)問題：玄戒O1是不是自研芯片？IP是指芯片內(nèi)部能夠執(zhí)行某一特定功能的電路，一顆芯片由多個(gè)IP“拼接而成”，一顆SoC芯片可以達(dá)到幾十上百個(gè)。芯片設(shè)計(jì)的過程就像拼積木，不同公司用同樣的積木，有的可以拼成別墅，有的可以拼成城堡，這就是蘋果和小米的工作。

ARM出現(xiàn)之前，芯片IP大多由芯片設(shè)計(jì)公司自行設(shè)計(jì)，承擔(dān)后續(xù)的驗(yàn)證和調(diào)試，高投入和長周期拖垮了無數(shù)芯片設(shè)計(jì)公司，也為ARM開辟了市場空間。ARM不做芯片設(shè)計(jì)，專司架構(gòu)和IP研發(fā)，通過授權(quán)的方式為芯片設(shè)計(jì)公司提供經(jīng)過驗(yàn)證的IP。后者可以通過購買ARM現(xiàn)成的IP“拼接”成芯片產(chǎn)品，也可以ARM IP+自研IP。ARM的授權(quán)模式和良心收費(fèi)，讓想擁有自己芯片的公司大幅降低了設(shè)計(jì)成本，整體拉低了行業(yè)門檻。

ARM也提供定制化IP服務(wù)，即公版IP對應(yīng)的非公版IP，設(shè)計(jì)公司可以按照需求對IP進(jìn)行定制化修改，除了收費(fèi)更貴之外，設(shè)計(jì)公司還得承受后續(xù)驗(yàn)證的時(shí)間成本以及可靠性風(fēng)險(xiǎn)。蘋果、高通、三星均采用或采用過非公版IP，但結(jié)局各有不同。蘋果的A系列芯片從第三代A6開始采用ARM非公版IP，自研Swift核心，性能開始對齊頂級SoC，到第四代A7反超友商。高通則比較坎坷，從驍龍820開始自研Kryo核心，后又因?yàn)檠邪l(fā)成本過高以及下游軟件適配問題，轉(zhuǎn)向公版IP+非公版IP定制的模式。直到2021年收購脫胎于蘋果芯片團(tuán)隊(duì)的Nuvia，基于后者的自研核心推出Oryon核心，“去ARM化”才慢慢走向正軌。最悲劇的是三星，2016年推出第一代采用自研核心Mongoose的Exynos 8890，結(jié)果功耗爆炸，能耗比感人。

用同樣的積木，可以設(shè)計(jì)不同的排列組合方式，這個(gè)設(shè)計(jì)的過程可以視為“自研”。但在集成電路產(chǎn)業(yè)，決定芯片好壞的指標(biāo)通常是具體清晰的參數(shù)規(guī)格，以及與軟件搭配組合形成的差異化體驗(yàn)。

手機(jī)SoC的研發(fā)難在哪？在這件事上，小米曾經(jīng)是失敗者。2014年10月，小米開始著手研發(fā)手機(jī)SoC，其產(chǎn)品澎湃S1在2015年7月完成硬件設(shè)計(jì)、首次流片，9月樣品回片、首次點(diǎn)量，2017年3月，小米5C搭載澎湃S1上市。澎湃S1定位終端，芯片設(shè)計(jì)中的核心部分來自大唐電信旗下聯(lián)芯科技的SDR1860平臺(tái)技術(shù)。然而澎湃S1投入10億元，耗時(shí)3年，只存活了6個(gè)月，繼任者澎湃S2無疾而終。

手機(jī)SoC的研發(fā)不僅僅是個(gè)技術(shù)問題，而是對一家公司技術(shù)研發(fā)、組織治理、財(cái)務(wù)管理的全方位考驗(yàn)。旗艦機(jī)型需要在上市日期的一年之前拿到SoC，開始軟硬件適配的開發(fā)，所以芯片設(shè)計(jì)部門的Deadline就是新機(jī)上市的一年前。在這個(gè)時(shí)間之前，芯片設(shè)計(jì)部門需要完成架構(gòu)設(shè)計(jì)與規(guī)劃、驗(yàn)證仿真、IP集成、物理實(shí)現(xiàn)、流片等多個(gè)步驟，時(shí)間跨度在18-36個(gè)月，每個(gè)步驟都可能遇到反復(fù)修改、推倒重來的情況。整個(gè)流程像多米諾骨牌，牽一發(fā)而動(dòng)全身。

同時(shí)，芯片規(guī)模越大、設(shè)計(jì)越復(fù)雜、制程越先進(jìn)，容錯(cuò)率就越低。一顆SoC是一塊大芯片上集成了多個(gè)小芯片的系統(tǒng)。每顆小芯片相當(dāng)于一個(gè)小組作業(yè)，整顆手機(jī)SoC則是畢業(yè)論文。畢業(yè)論文寫不完可以延期畢業(yè)，但手機(jī)是個(gè)快速迭代的電子產(chǎn)品，哪怕一個(gè)季度的延期，對銷量的影響都是災(zāi)難性的。芯片設(shè)計(jì)的另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)在于，芯片的研發(fā)過程中不產(chǎn)生任何現(xiàn)金流，很容易造成財(cái)務(wù)失控。

流片環(huán)節(jié)是成本的大頭，也是最“不可控”的一環(huán)。所謂流片，可以理解為將設(shè)計(jì)好的方案交給臺(tái)積電等代工廠，由后者生產(chǎn)出樣品以檢驗(yàn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。一顆6nm ISP流片一次的價(jià)格是4000萬美元，芯片越復(fù)雜，制程越先進(jìn)，價(jià)格越高。同時(shí)，流片環(huán)節(jié)容錯(cuò)率為零，哪怕一個(gè)微小的環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致流片失敗，就得重新掏錢。根據(jù)西門子EDA/Wilson研究小組出具的一組數(shù)據(jù)，2024年首次流片成功率僅在14%。澎湃S1的后繼者S2傳聞就是多次流片失敗最終流產(chǎn)。

手機(jī)SoC的競爭往往涉及到最先進(jìn)的工藝，為了提高流片成功的概率、降低流片失敗的損失，往往需要與代工廠提前溝通，根據(jù)制程技術(shù)細(xì)節(jié)調(diào)整芯片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這里又有優(yōu)先級的問題，蘋果可以在臺(tái)積電3nm開發(fā)初期就知道晶體管密度、金屬線間距、用的光刻機(jī)通光口徑是多少，最大程度提高設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的容錯(cuò)率。顯然，不是所有公司都有這個(gè)待遇。

小米為什么要做SoC？從蘋果到三星，從華為到小米，每個(gè)手機(jī)品牌都有一顆自研SoC的心。2007年，喬布斯引用了Alan Kay的一句話：真正在意軟件的人，應(yīng)該自己造硬件。消費(fèi)者是為體驗(yàn)買單的。iPhone 4的暢銷不是因?yàn)樘O果自研了芯片，而是它真的能玩憤怒的小鳥。芯片的性能再強(qiáng)，沒有適配的軟件和功能打配合，不過是給瞎子拋媚眼。

產(chǎn)業(yè)的分工讓高通、聯(lián)發(fā)科這一類第三方芯片供應(yīng)商拔地而起，終端廠商依靠供應(yīng)商的硬件方案找到了性價(jià)比高點(diǎn)，也給軟件的開發(fā)設(shè)定好了結(jié)界。第三方供應(yīng)商的芯片講究通用性，但這種通用性最大的問題在于，高通會(huì)按照所有客戶需求的最大公約數(shù)指引芯片設(shè)計(jì)，不可避免地會(huì)忽略特殊的需求。特斯拉在轉(zhuǎn)向自研FSD芯片前，采用Mobileye的自動(dòng)駕駛芯片，但由于無法自定義或修改邏輯底層，想要優(yōu)化算法還得等待Mobileye的通用更新，完全脫離了馬斯克預(yù)期的軟件快速迭代的節(jié)奏。手機(jī)品牌自研芯片與特斯拉最終轉(zhuǎn)向FSD自研的理由是一致的：提升軟件的適配性。

蘋果通過移除ARM公版IP上冗余的NEON指令，減少了12%的晶體管浪費(fèi)，同時(shí)定制AMX矩陣擴(kuò)展單元，使得芯片的AI推理性能提升了8倍——這就是自行設(shè)計(jì)滿足特殊需求的典型案例。設(shè)計(jì)SoC是一件門檻非常高的事情，十年前小米風(fēng)頭無兩，但在線下渠道、IoT業(yè)務(wù)、供應(yīng)鏈管理等環(huán)節(jié)還有諸多欠賬要補(bǔ)。十年后二戰(zhàn)SoC，背景是小米重回全球三巨頭序列，第二大業(yè)務(wù)AIoT年收入突破1000億元。人有錢了就會(huì)有冒險(xiǎn)精神，干點(diǎn)長期主義的事，對公司來說也一樣。

玄戒O1成功了嗎？如果成功的標(biāo)尺是芯片量產(chǎn)，在終端設(shè)備上點(diǎn)亮，那么玄戒O1是成功的。如果成功的標(biāo)準(zhǔn)是通過芯片實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的技術(shù)目標(biāo)，并得到市場的驗(yàn)證，那么玄戒O1還沒有。設(shè)計(jì)芯片的目的不是擺在展示柜里瞻仰，而是參與充分的市場競爭，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品體驗(yàn)的提升和正向的財(cái)務(wù)回報(bào)，是一場名副其實(shí)的馬拉松。第一圈落后20米，第二圈只落后15米，直到齊頭并進(jìn)甚至超車領(lǐng)先。

蘋果第一代A4還是“套殼三星”，第二代A5多核性能甚至落后英偉達(dá)Tegra 2，直到第三代A6憑借自研的Swift架構(gòu)單核性能翻倍，開始與同代頂級SoC平起平坐，再到A7率先進(jìn)入64位時(shí)代，將仍處在32位時(shí)代的高通、三星遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在身后。當(dāng)SoC開始穩(wěn)定迭代，也代表著整體架構(gòu)、研發(fā)思路的確定，而圍繞SoC展開的軟件開發(fā)、零部件創(chuàng)新也會(huì)有跡可循，硬件升級的方向走向明晰，最終的目標(biāo)是從手機(jī)業(yè)務(wù)延伸到其他硬件——即平臺(tái)化。

手機(jī)SoC的“三大天王”——蘋果、三星、華為，共同點(diǎn)是擁有足以與手機(jī)業(yè)務(wù)媲美的硬件產(chǎn)品矩陣來分?jǐn)傃邪l(fā)成本，比如手機(jī)和平板SoC之間大部分IP均可復(fù)用，高通此前諸多車載座艙芯片，都由同代的手機(jī)SoC魔改而來。小米是世界一流的消費(fèi)電子公司，但也是集成電路產(chǎn)業(yè)的新兵，他們面前有足夠多的教材可以參考，但這些被當(dāng)作教材的企業(yè)當(dāng)年躬身入局時(shí)，也曾抱著前輩的教材栽過跟頭。

集成電路產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜性在于，定義這個(gè)產(chǎn)業(yè)的巨人建立起了密不透風(fēng)的壁壘，足以讓任何躍躍欲試的挑戰(zhàn)者望而卻步；而它的魅力也在于，它有足夠長的技術(shù)空間和足夠大的市場規(guī)模，容得下不止一家的偉大公司。