嗨朋友,今天你卷了吗?

 

“内卷化”这个略显残酷的名词,已经成为了当代年轻打工人互相调侃的社交密码。而整个行业一旦内卷,却是腥风血雨的肉搏战。这个场景,对于移动芯片领域的玩家来说,并不陌生。

 

如果你关注近年来的半导体行业,会发现几乎有实力的芯片厂商都陷入了一个所谓的“高水平均衡陷阱”。

 

比如迄今为止业界能达到的集成度最高、可规模化量产的芯片制造工艺——5nm 制程,就在两个月左右的时间,几乎集齐了全球手机 SoC 芯片设计界的“五张王牌”。

 

10 月份,苹果 iPhone 12 系列手机搭载的 A14,抢下了 5nm 芯片的全球首发;随后华为 Mate40 系列搭载的麒麟 9000 系列芯片,又成为当时工艺最先进、晶体管数最多、集成度最高和性能最全面的 5G SoC。而就在前不久,三星又发布了全球第二款 5nm 制程、集成了 5G 基带的芯片 Exynos1080。高通、联发科、英伟达虽然还没有流片,但也早有媒体爆出了将开始 5/4nm 量产的消息。

 

 

众所周知,芯片制程越先进,单位面积内需要容纳的晶体管数目就越多,就越逼近物理体系的极限。业内已有共识,那就是在 5nm 制程之后,芯片设计会面临更加复杂的物理效应问题,难度指数级增加,也意味着研发和制造成本的上升。

 

今天的移动芯片领域,似乎与内卷化及其所导致的“高水平均衡陷阱”异常契合。

 

美国人类学家吉尔茨认为内卷化是边际效用持续递减的过程,一种社会或文化模式在某一发展阶段达到一种确定的形式后,便停滞不前或无法转化为另一种高级模式的现象。那么,从移动芯片的“内卷化”中,我们能够读出什么?

 

困守摩尔定律围城:移动芯片为何越来越“卷”?

美国经济学家曼瑟尔·奥尔森曾经用“集体行动的逻辑”,来解释现代化国家内卷化的成因。一个公平正义的制度,能够让人们按照亚当斯密的自利原则展开活动,进而促进公共利益最大化。但“集体行动的逻辑”会击溃这一制度,进而导致增长有限,陷入内卷。

 

显然,如今半导体领域被作为政治博弈工具,进入逆全球化模式的情况,正是一种内卷化的制度。失去了共建、合作、贸易动能的移动芯片市场,就如同闭关锁国的国家一样,因为割裂而卷得干脆。

 

除了制度方面的原因,智能手机作为高性能芯片的最大消费市场,如今的增长环境和商业模式也都发生了重大变化,各个厂商都进入了存量市场的白热化竞争中,当产品增速超过市场增速,相关产业链自然也就进入了漫长而痛苦的调整期。

 

 

为什么集体选择要在制程上掰手腕?“摩尔定律已死”的话已经喊了好多年,大家都知道它的物理瓶颈近在眼前。量子计算虽然美好,但尚未进入实践阶段,距离落地微型移动芯片就更加遥远;新型半导体材料的产业化生产,也有着酱酱酿酿的技术问题有待解决;光芯片、脑芯片则更停留在畅想阶段。主力军还是只能跑在摩尔定律的制程大道上。

 

当然,这一路径的天花板也是清晰可见的。按照苹果官方公布数据,A14 相比 A13,工艺制程从 7nm 升级到了 5nm,但 CPU 只提升了 17%,GPU 只提升了 8%,和理论值差了不少。

 

 “八仙各显神通过独木桥”的场景,决定了芯片厂商们必须精耕细作才能拥有机会,但最终的解决之道一定是告别无止境地内卷,向外寻找更高远的天空。

 

寻路:小术,大道

历史上成功突破内卷的国家有很多,比如农耕文化深重的法国就转型出海,荷兰、英国、美国也曾在发展中挣脱内卷化的魔咒,其中典型的推动力如亚当斯密的《国富论》、瓦特的蒸汽机等,恰恰说明了新技术与新思想的开放、交流,最终打破内卷化。

 

具体到移动芯片领域,有哪些新增量值得关注呢?

 

首要机会,当然是 5G。

 

中国信通院的数据显示,2020 年 1-9 月,中国市场 5G 手机累计出货量达到 1.08 亿部,这是移动通信行业里产业发展节奏最快的一年。

 

骤增的市场需求,也吸引了各家厂商群雄逐鹿。苹果、华为、三星、高通争先领跑,联发科、紫光展锐等也在积极布局。

 

苹果的 5G 手机也在今年千呼万唤始出来。虽然有了 5G,但大家一看,有点傻眼。中国台湾地区《联合新闻网》发布的 iPhone 12 拆解文章中确认,A14 芯片是外挂高通 X55 基带芯片。

 

而紧随其后的麒麟 9000、三星 Exynos1080,都采用了将应用处理器和 5G 基带集成在一起,也就是 SoC 的方式来制造 5G 芯片,这样做的好处是,性能更强,功耗低,更加省电。业内的跟随也证明了麒麟路线的正确性。

 

目前看来,已经推出了三代 5G SoC 芯片的华为显然在 5G 方面更加游刃有余。麒麟 9000 内置了华为自研基带芯片巴龙 5000,5G 通讯比苹果 A14 明显强不少。

 

在麒麟 9000 上,支持 200M 的双载波聚合,在 Sub-6G SA 网络理论下行峰值速率达到 4.6Gbps,上行峰值达到 2.5Gbps,在测速软件中可以达到 2.6Gbps,超出平均水平一倍,也让 5G 超高速率传输的特质充分落地到用户体验端,在 5G SA 现网环境下能打造了目前业界最快的 5G 体验。

 

 

为什么苹果、高通等头部玩家坚持“外挂模式”,因为 5G SoC 对设计和 IP 方面的要求很高,天线设计、信道测量,甚至基站、现网协议匹配等等,都是学问。

 

作为业界唯一能提供端到端 SA/NSA 解决方案的供应商(含系统、芯片、CPE/ 手机),华为和麒麟 9000 在 5G 领域的基本功毋庸置疑。技术品牌本身就是一种“话语权”,在移动芯片必须拥抱 5G 的趋势下,麒麟 9000 和华为在 5G 领域的积累与突破,也让中国头一次跻身通讯革命浪潮的头号牌桌上,只要上了牌桌不下去,一切皆有可能。

 

移动芯片的第二个焦点,是架构。

 

随着人工智能等新能力的出现,移动芯片纷纷开始强调异构协同,整合 CPU、GPU、NPU、DSP 等单元,针对不同终端、不同任务提供弹性调用。

 

要根据不同产品的受众来打造差异化体验,采购高通、联发科等的芯片显然不够,所以苹果、华为、三星都涉足了自研架构,VIVO 也选择与三星深度合作来试图扩大核心部件的差异点。

 

其中,苹果凭借其软硬件一体优势,其芯片领先于安卓芯片一直是业内所公认的, A14 使用的自研架构,跑分成绩就超越了依靠 ARM 公版架构的其他芯片。

 

麒麟 9000 全新升级 Cortex-A77 CPU,采用 1+3+4 三档能效架构 CPU,大核主频突破 3.1GHz。GPU 搭载了 ARM 架构上的 G78 微架构,在极小空间堆了 24 个 GPU 核心,与上一代麒麟 990 相比增加了一半,在性能和能效上协同打造最佳手机体验。另外值得一提的是 NPU 升级到了达芬奇架构 2.0 版本,创新采用双大核+微核架构,卷积网络性能翻了一番,可以灵活应对复杂或简易的 AI 任务。

 

Exynos1080 则是三星放弃自研架构后,与 ARM、AMD 深度合作打造的。采用新一代 ARM 架构,增加了 NPU 和 AI 解决方案,大家可能注意到了,相比 CPU 等等传统计算单元,NPU 的存在与升级,就像 GPU 专用于图像计算一样,凭借其在机器学习上的特殊能力,引起移动芯片厂商的广泛重视。高通骁龙 845 发布之时,还因为没有顺应 NPU 的趋势而 AI 能力落后,遭到了批评。

 

 

这种神经网络处理器,也是在 2017 年由麒麟 970 首次引入手机的。适应 AI 趋势,苹果则在华为推出 NPU 同期选择了用传统硬件模块进行 AI 适配。高通的 AI Engine(人工智能引擎)也是用调整 CPU、GPU、DSP 等多个硬件模块来达到 NPU 的效果。如果遇到高通量计算,就需要将数据上传到云端进行 AI 推理再回传到本地。

 

自研架构被业内称作是移动芯片设计领域的“成神之路”,到底有多重要?举个例子,苹果处理器一开始对比安卓并没有绝对优势,直到开始自研 CPU,从基于 ARM Cortex-A8 架构的 A4 芯片开始,摆脱了对三星的依赖,也逐步形成了自身的性能优势。可以预见的是,接下来的移动芯片架构之战,依然还是苹果、三星、华为这样拥有底层自研技术的巨头同台竞技。

 

巨头们打得火热,可用户最在乎的是什么,体验,体验,还是体验。

 

每到手机新品发布会环节,参数对比或许不是所有人都能看懂,但一到 AI 拍照、人脸识别、AR 互动之类的创新应用分享,观众们立马精神起来。而当代用户最离不开的基础功能之一,就是摄影摄像。

 

iPhone 的相机功能从第一代产品开始,就不断有创新出现,比如 2012 年的全景拍摄,2015 年的光学图像稳定,2016 年的肖像模式等等。

 

安卓阵营也在不断追赶,近年来有许多令人印象深刻的创新,像是算法层面的 AI 摄影,以及最近麒麟 9000 在硬件层面将 NPU 与 ISP 芯片相结合,打造出了差异化视效。

 

ISP 图像信号处理,是图像处理的硬件核心,拍摄时的对焦、曝光、合成等都离不开它,也直接决定了成像效果。传统的手机芯片,并不会集成 ISP,而麒麟 9000 则创新性地将 NPU 的 AI 能力与 ISP 的影像能力融合在一起。

 

 

这样做的好处是,影像处理有了强大的算力支撑,能够在每一帧的时间里做复杂的算法处理,同时让手机有了从“看清”走向“看懂”世界的能力,比如实时包围曝光 HDR 视频合成,即使在暗光下也能实时捕捉光影细节,再合成出细节充分展现的视频。

 

带来的改变也是用户可以直观感受到的影像体验提升,在看视频时自动调节视频网站的清晰度,将网络不稳定或是片源质量比较差的视频,利用 AI 让原本低分辨率的图像变得清晰;

 

又或在拍摄视频转场时,突然的明暗变化会导致细节消失,不得不暂停或分开拍摄,而搭载麒麟 9000 的手机则可以很好地捕捉和处理不同光线条件下的细节,为手机影像的提升提供了基础保障。

 

站在今天,麒麟 9000 令人惊艳的革新与它面临的难题,让我想到了一首诗:如果不被河流接受,那就成为一艘船,等待风雨过后即可。纵被浪击,也绝不沉没。

 

在内卷化中重建未来,可能吗?

美国政治学家萨缪尔·P·亨廷顿在《文明的冲突与世界秩序的重建》中指出,高水平的经济相互依赖“可能导致和平,也可以导致战争,这取决于对未来贸易的预期”。如果各国预期高水平的相互依赖不会持续,战争就可能出现。

 

显然,全球半导体产业链的相互依赖关系,必然会在地缘政治局势下变得充满不确定性,因此,各大厂商之间的战争恐怕会变得更加激烈。

 

所以我们会在内卷化的同时,看到一些微妙的故事,华为高端麒麟芯片的供应困境,OV 米对高通芯片采用比例下调,三星迅速入场有制衡高通的意味,高通又将骁龙 875 5G 芯片交给了三星来生产……一切都说明,没有人永远是这个舞台上的主角。

 

 

在移动芯片的牌局上,中国占据的位置、手中的牌面,也备受关注。关于未来,我们没有答案,而是想讲两个故事:

 

中美韩纷纷研究新材料以期替代硅材料制造半导体,日本学者曾向当局抱怨“政府支持不足”,英特尔 CEO Bob Swan 也曾写公开信号称“先进芯片在美制造比例不足”,希望美国政府鼓励建生产厂。到底应该像日本一样牢牢抓住自己的产业链优势,还是像美国一样选择查漏补缺、全面撒网,对于多年造芯的中国半导体产业来说,需要选择的智慧。

 

另一个故事发生在不久前,2018 年华为手机出货量首次超过苹果,这是麒麟 970(首款搭载了 NPU 处理器的华为芯片)在市场上收获的漂亮一仗。其实这款产品推出时,苹果和谷歌也都曾在产品上强调过 AI,但并未深挖,这给了华为 Mate10 系列凭借 AI 摄影、GPU Turbo 等技术打破了智能手机线性发展的固有路径,遇上了洗牌品牌认知、冲击原本市场结构的窗口期。

 

在以技术为原力的移动芯片世界里,劳而无功的事情经常会发生,但超车机会是否会在一次次碰壁、探索中出现,考验的是勇气与毅力。

 

 

1793 年,马戛尔尼率领英国使团访问中国,当时大国余威仍在,耕地面积不断增加,人口增加到 3 亿,几乎达到了农耕文明的极限,年逾八旬的乾隆自得地自称为“十全老人”。

 

然而上,封闭的帝国其实早已陷入了“停滞”。黄宗智在《 长江三角洲小农家庭与乡村发展》中将康乾盛世时期评价为“没有发展的增长”,即“内卷化”。但乾隆没有感觉,他拒绝了使团扩大贸易的要求,“一点儿新鲜事物都为之胆战心惊”,希望他们速速回国。

 

对新事物始终保持一点敏锐、一点盼望、一点希冀,或许是行走在逆旅之中的全球移动芯片行业,以及中国都需要学习的。