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作者 | 云鹏
编辑 | 漠影
安卓大逆转，苹果太焦“芯”！
2022年年底高通第二代骁龙8和联发科天玑9200两颗旗舰手机芯片的发布，一定程度上改变了不少消费者对于“安卓芯片”的固有认知。安卓手机芯片的部分性能，第一次追上并反超了同年苹果公司最新的A16芯片，在苹果一直鲜有对手的“能效比”上，也实现了较为可观的领先。根据媒体实测数据，在GPU方面，第二代骁龙8的峰值能效领先苹果A16的幅度还是比较明显的，而联发科天玑9200也在GPU峰值性能上也要高于A16，但功耗相对较高。
虽然两者与A16在CPU理论性能上还有差距，但在考验CPU和GPU整体性能的游戏实际表现中，第二代骁龙8的功耗表现已经与苹果A16十分接近了，比如在《原神》游戏测试中，第二代骁龙8和A16的功耗都在5W左右。2012年苹果A6确立移动芯片霸主地位、高通联发科紧追猛赶的态势维持十年后，两大安卓芯片巨头终于追了上来。此前由于性能领先幅度过大，苹果A系芯片一直被不少人调侃为“外星科技”，今天，苹果也有了一丝紧迫感。
因此，说2022年是安卓手机芯片走到“里程碑”的一年也不为过。进入智能手机时代十余年，苹果A系芯片第一次被安卓芯片反超。在高通、联发科手机芯片逆袭苹果背后，从追赶到反超，今天的成果是如何一步步取得的，在核心技术层面，他们抓住了哪些关键点？而苹果面对这两位老朋友的起势，能否重夺自己昔日的领先地位，解决芯片团队的“内忧外患”？在智能手机技术创新愈见乏力的今天，顶级手机芯片的较量，或许仍是最大看点。
01.从“火龙”到“神U”，可能只差“几纳米”的事
翻遍各类关于第二代骁龙8、天玑9200和A16的对比测试，出现频率最高的一个词莫过于“能效比”。的确，在今天移动芯片乃至整个芯片赛道各路选手的较量中，能效比都成为了重中之重。在PC领域，英伟达的GeForce RTX 4090 GPU在功耗与上代旗舰基本相同的情况下，实现了最高2-3倍的游戏性能提升。高通和联发科的这两颗旗舰芯片，其GPU的能效比提升也几乎都接近了50%。细看这些能效比表现出色的芯片，他们无一不在制程工艺和芯片架构上进行了重要升级，这也是高通和联发科芯片能够实现逆袭的关键点。
1、栽过跟头、吃过甜头，芯片巨头与工艺和架构相爱相杀
一直以来，半导体芯片制程工艺的进步都是推动芯片性能提升的关键因素，而芯片架构改进则更多考验的是设计厂商自己的功底，也是提升芯片性能不可或缺的一环。工艺和架构对于芯片来说究竟有多重要？从高通在工艺和架构上“栽过的跟头”和“吃过的甜头”来看，我们已能略知一二。比如提起高通在芯片工艺上吃过的亏，不少人都会想到“火龙”一词。
从2007年高通首款“骁龙（Snapdragon）”处理器问世以来，“火龙”一直被用来形容在功耗上“翻车”的高通骁龙芯片。2013年，苹果发布了首款64位手机芯片A7，性能直接翻倍，而联发科芯片的“多核”策略也取得了一定成果。在种种外部压力下，高通在2014年选择做一次激进的尝试，将CPU从4核心一跃升级为8核心，并选择直接采用Arm公版架构，没有使用自研架构，GPU规格也进行了大幅升级，最终做出了骁龙810这颗芯片。
当时的台积电20nm工艺性能似乎无法支持这样豪华的“堆料”，最终量产后，骁龙810的发热量十分惊人，其A57大核的单核功耗甚至可以达到5W。作为对比，当时整颗苹果A7芯片日常使用的峰值功耗不过5W左右。当年的小米Note顶配版、乐视超级手机1Pro和Max、索尼Xperia Z4、和HTC one M9等机型均采用了这款芯片。初代“火龙”810成为当时不少手机厂商和消费者的共同记忆。
次年，高通匆忙将Arm公版架构改为自研的Kryo 64位CPU架构，CPU重回4核，同时转向与三星合作，采用了三星14nm FinFET工艺，推出了骁龙820。但不知是否是架构工艺同时大改，加之当时手机散热系统普遍表现不佳，骁龙820在功耗上面依旧表现不佳，一度被称为“二代火龙”。时间来到较近的2020年，采用三星5nm工艺的骁龙888，其CPU和GPU功耗大幅提升。
相反，同时期一样采用A78架构的联发科天玑8100使用了台积电5nm工艺，能效比表现则非常优秀，甚至被称为是“一代神U”。与骁龙888类似，2021年发布的高通骁龙8与联发科天玑9000几乎采用了相同的CPU架构，在工艺选择上，骁龙8采用了三星4nm工艺，而天玑9000则使用了台积电4nm工艺。最终骁龙8又在功耗上翻了车，接下“火龙”衣钵。
当然，有翻车的时候，就有走对的时候，在架构和工艺上取得优势时，高通这一代芯片也往往会被“封神”。比如在三星工艺有明显优势的10nm节点上，2016年的高通骁龙835在采用三星工艺基础上，将Arm的A73和A53架构“魔改”为自己的Kryo大小核架构，结合自研与公版的优势，实现了45%的CPU功耗下降。骁龙835也成为不少消费者心中的一代神U。
这次逆袭苹果的第二代骁龙8，其在台积电4nm工艺迭代的基础上，将CPU主力的大核调整为2颗A715+2颗A710的组合，并将GPU进行了“扩容降频”，在提升整体性能的基础上实现了功耗的显著下降。纵观高通骁龙芯片这一路走过来，只要高通不在工艺和架构上“玩火”，似乎就不会翻车。工艺和架构对于芯片性能表现是起到决定性作用的。
2、赢了工艺，赢了大半
虽然工艺和架构的升级往往是同时发生的，但一些业内人士认为，工艺的升级所起到的作用往往更为关键，甚至可以说赢了工艺，就赢了大半。从高通到联发科，整体来看，谁能够在当时的节点上选择最成熟、良率最高的工艺，似乎就已经成功了大半，赢在了起跑线上，而选择台积电还是三星，也成为贯穿手机芯片发展中一个始终避不开的关键问题。
其实早年三星与台积电在工艺方面的博弈是互有胜负，并非如今的“一边倒”态势，比如苹果最开始的A系芯片就是由三星代工。台积电虽然早在十余年前就开始与苹果接触，但最终芯片落地iPhone，是从A8芯片开始。当年搭载A8芯片的iPhone 6也被称为苹果最畅销的产品，截至2019年停产共出货约2.5亿台。
尝到甜头的苹果，与台积电的关系更为密切，台积电也专门为苹果成立了300人研发团队，后续苹果M1、M2系列芯片在工艺、产能上的“游刃有余”，都与双方深度的合作密不可分。近两年，三星在手机芯片所青睐的先进工艺制程上可以说被台积电抢尽了风头，也抢尽了订单。但根据业内信息，三星正在3nm节点上努力提升良率，甚至其3nm工艺已经开发至第二代。手机芯片工艺之战，已经成为芯片设计厂商和代工厂商共同参与的一场角逐。
02.凭啥用上先进工艺和最新架构？芯片技术之战拼的还是人才
既然工艺和架构如此重要，那么如何在这两方面实现突破，进而形成自身的优势呢？这对于所有芯片设计厂商来说，都是一道必答题。对于这个问题，我们从联发科冲击高端市场的历程中或许能够得到一些答案。从2019年年底开始，联发科首次发布“天玑”系列芯片，包括天玑1000、天玑800、天玑700系列，这是联发科第一次正式向高端市场发起冲击。去年天玑9000系列、天玑8000系列芯片的台积电工艺优势明显，加之高通因为三星工艺“翻车”，联发科在高端市场声量方面实现了反超，也有不少安卓厂商都发布了搭载联发科芯片的旗舰手机。国内手机前三强之一vivo在自己最重磅的年度旗舰X90中，出货量主力X90标准版和X90 Pro都采用了联发科天玑9200，这也是联发科在国内市场的一次重要突破。
从天玑1000到天玑8000再到今天的天玑9200，联发科一直紧跟台积电最新的工艺，并且每年都首批将Arm最新架构核心应用在自己的芯片中，这几代旗舰芯片的出色性能表现，与这些策略密不可分。这背后，联发科做了什么？实际上，应用先进工艺，需要联发科自己具备对应的技术能力。如今的芯片代工，早已不是简单的“fab-lite”代工，芯片的制造生产，需要联发科和台积电的深度合作。
从市场定义到终端环节，双方需要一直保持密切沟通，从而在品质、良率等方面达到预期的效果。有芯片设计从业人士曾告诉智东西，想用上台积电最新的工艺，需要团队去测试工艺的特性，以便有更好的掌握，这要求设计团队有过硬的中后端能力。能够第一时间将最新工艺用在自己的产品中，这本身就是一件有门槛的事。此外，今天不仅芯片在做“定制化”，芯片工艺同样也在往“定制化”发展，我们今天经常听到“定制工艺”一词，这更加要求芯片设计厂商与代工厂商的深度配合。
即使听起来都是“4nm”，在实际工艺性能上也可能有所不同。最后，先进工艺产能在初期常常是稀缺的，在苹果提前预定完绝大部分产能后，留给其他厂商的其实并不多，这也考验芯片设计厂商与代工厂商之间是否有建立了深度且稳定的合作关系。说到合作，本质上还是人与人在打交道，联发科芯片能够紧跟先进工艺制程，离不开近年来管理层及人才团队的一系列调整。2017年是联发科的关键之年，上一年联发科毛利首次跌破四成，净利创下四年新低。2017年3月22日，蔡力行成为了联发科的“天降猛男”，与蔡明介共同出任执行长，并担任集团副总裁。
蔡力行此前曾为芯片代工龙头台积电的一员大将，从1989年进入台积电以来，他历任厂长、副总经理、执行副总经理等职，最终做到总裁兼执行长，在中国台湾半导体业界有着“小张忠谋”之称。知情人士称，蔡力行的加入，让联发科与台积电在先进工艺上关系更稳固了。
实际上，2017年前后联发科芯片在10nm工艺上的延宕，就与联发科和代工厂商的协同不够紧密有关。除了工艺制程，在架构方面，如何将最新的架构用到自己的芯片里，并“调通”、“调顺”也存在诸多挑战，解决这些问题，同样离不开人才。今天的手机芯片不仅包括CPU、GPU，作为“SoC”，它还包含了负责AI运算的NPU单元、负责图像处理的ISP、负责通信的调制解调器及射频模块等等。手机芯片设计是一个复杂的系统性工程。Arm公版架构一直是开放的，但能够利用公版架构，将芯片性能做到跟高通平起平坐的，除了联发科和华为海思，别无他家。
在人才团队建设方面，蔡力行的加入，给团队带来了新的改变。在他加入后，联发科团队开始呈现“老中青”搭配局面，一些新力量的加入也带来了各种资源上的优势。同时，在联发科职业经理人名单中，我们能够看到多位前台积电高管，包括前台积电人力资源处长、前台积电资深专案处长，此外，我们还能找到高通、英特尔前高管身影。没有优秀的人才的团队协作和大量的研发投入，是不可能第一时间将最新工艺、最新架构用在芯片中并第一时间送到消费者手中的，人才无疑是芯片技术竞争中的焦点，这在苹果的芯片研发中也有清晰的体现。苹果曾因重金吸纳人才而闻名，但同样因为人才流失而研发受阻。
可以说，这次苹果在GPU方面的失手，从研发团队动荡的角度来看，或许早已成为必然。外媒The Information从苹果知情人士处了解到，苹果本来计划在iPhone 14 Pro搭载的A16芯片上实现GPU性能的“跨代际飞跃”式提升，但最终步子太大，工艺进度也未及预期，导致耗电量远超预期，被迫放弃。
这也为此次高通、联发科芯片GPU性能双双反超苹果A16埋下了伏笔。因为A16 GPU性能提升幅度过小，苹果甚至重组了GPU团队。据了解，在过去三四年间，苹果已有数十名关键人才流向了芯片创企和更成熟的芯片公司。在可以预见的未来，苹果、高通、联发科，乃至英特尔、英伟达、AMD等芯片巨头之间的人才争夺战必然会持续上演，甚至愈发激烈。
03.A17能否助苹果扳回一城，芯片巨头大战来到新阶段
安卓手机芯片的发展无疑走到了一个里程碑式的节点，但放眼未来，手机芯片的较量，还远未结束。虽然高通在GPU性能和能效比方面反超了苹果A16，但是在CPU性能方面，不论是第二代骁龙8还是天玑9200，从实际测试成绩来看，代数差距仍然在2代左右。在CPU性能方面，高通和联发科追赶的空间依然很大。同时，苹果今年即将率先量产3nm芯片，如果苹果芯片团队调整能够尽快完成回归正轨，今年下半年见面的A17势必会成为苹果的一记重磅大招，高通和联发科的新品能否继续保持住当下的领先优势，仍是未知数。
在安卓阵营内部，随着高通回归台积电4nm，在工艺制程方面，高通、联发科已经站在了同一起跑线上，压力就来到了芯片架构方面，这对于双方芯片设计团队，都是更大的考验。对于联发科来说，来自高端市场份额进一步突破方面的压力还会更多一些。虽然天玑9000、天玑9200帮助联发科在高端市场走出了关键性的几步，但就高端市场整体份额来看，高通依然占据着绝对的主导地位。在300美元以上价位段安卓智能手机市场中，高通芯片占比均为第一，并且均大幅领先第二名，在多个高端价位段市场中占比超过七成。现在联发科芯片在产品性能指标上已经基本追平，但在消费者认知、品牌建设、市场营销等方面，还有很多工作要做。对于联发科来说，现在他们敲开了高端市场的大门，但真正站稳高端市场，拿到足够规模的高端市场份额，仍非易事。
此外，手机厂商的砍单潮、芯片库存的高企，都表明来自智能手机市场大环境下行的压力仍然存在，并且在短期内不会明显缓解。当然，从积极的一面来看，智能手机市场近年来的疲软也刺激高通和联发科更加积极地调整业务线，将战线从智能手机扩展至VR、AR、汽车、物联网等领域，并且这些新业务也在逐渐开枝散叶，带来营收上的正向反馈。在未来基于AI的万物互联时代，芯片巨头们的博弈焦点将不再局限于单一的技术或产品，而是一种“综合性竞争”，这种竞争更多会体现在生态的博弈上。如何面对这些新的挑战，是每一个玩家迫切需要思考的。
04.结语：2023，手机芯片大战依然可期
拥抱最新工艺、紧跟最新架构，虽然我们从两个有代表性的点尝试挖掘了安卓芯片崛起背后的秘密，但高通和联发科逆袭背后，还有太多细节故事我们无法一一涉及，手机芯片是集合了全球科技领域最先进技术的集大成者，背后的“门道”绝非三言两语可以说清说透。如今，智能手机市场进入存量收缩阶段，产品向高端化、精品化发展，严冬中厂商们更多将目光聚焦于利润较高的高端产品。旗舰手机芯片大战仍将是被摆在台面上的、一场引人注目的较量。联发科稳坐手机芯片出货总量第一，冲击高端市场，高通稳坐高端市场第一，积极拓展中低端，这一来一往，让手机芯片市场好不热闹。苹果“回血”后的表现令人期待，而华为的5G芯片能否回归，仍然充满未知数。未来的手机芯片大战，依然可期。
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