芯片行业你应该知道的冷知识

最近“芯片”刷屏,对于芯片产业的关注热潮背后,国人正在重新审视芯片行业的发展。

实际上,国内高端通用芯片产业仍然处在起步阶段,与欧美、日韩的芯片产业仍有较大差距。讨论火热的背后,有些冷知识你可能不知道,比如,手机厂商每卖出一部智能手机,都要向高通缴纳一部分的专利费用;在PC端独领风骚的Intel,为什么就造不出好的手机芯片呢?

以下,就是寻找中国创客(ID:xjbmaker)为你梳理的几个不得不知的芯片冷知识:

每一部你买的智能手机都要向高通缴纳专利费

普通用户对高通的熟知来源于手机上使用的高通芯片。现阶段的中高端安卓手机使用的几乎都是高通骁龙Snapdragon处理器,比如小米最新发布的旗舰机型小米MIX2s使用的骁龙845,罗老师的坚果Pro2使用的骁龙660等。

你每购买一部使用高通骁龙芯片的国产手机,都要向高通公司支付一部分的费用,这部分费用并不只是高通的芯片成本费用。换句话说,即便你购买了使用联发科芯片的手机,依然要向高通支付专利费用。

这样说的原因是,高通赖以生存的并不是旗下的芯片技术,事实上,高通是一家通信公司,在3G/4G领域几乎是奠基者的存在,它是持有高级3G移动网络技术专利权最多的公司,手握近4000项相关发明专利。

2018世界移动通信大会上的高通(Gualcomm) / 视觉中国

即便你不使用高通的芯片,但依然为高通的移动通信专利支付费用。前段时间魅族与高通的专利纷争就在于此。

根据高通公司此前公布的数据显示,对于在中国使用而销售的设备,高通中国标准必要专利(SEP)许可,3G设备(包括3G|4G多模设备)为设备净售价的65%的5%;对于包括3模LTE-TDD在内仅支持4G的设备为设备净售价的65%的3.5%。

当你购买一部4G手机,比如刚刚上市的小米MIX2s,起售价3299元,为高通支付的专利授权费就是:3299 X 65% X 5% =107.2175。根据公开资料显示,高通在2015年的专利收入就高达79.47亿美元,占据当年全球智能手机总收入的2%。

在通信领域的垄断地位也让高通在全球遭遇了多国的反垄断调查。2013年,中国启动对高通的反垄断调查。2015年,发改委公布调查结果,对高通处以60.88亿人民币的罚款,是《中华人民共和国反垄断法》实施以来的单笔罚款最高纪录。

主流手机厂商的芯片实际上都是由台积电代工

你可能很难想象,一直被视为国产手机芯片的独秀华为海思处理器实际上是由台积电代工生产的。事实上,全球有近6成的芯片代工都是由台积电完成的。

在此之前,芯片设计和制造都是由一家公司自己完成的,业内称之为IDM,比如我们熟知的英特尔、三星等,芯片的设计、制造、封测都是由自己完成。

不过,这种模式投入巨大,一方面设计研发费用惊人,一方面又要花大价钱建厂生产,所以现在设计和生产分开成为半导体行业的流行趋势,代工和研发由不同的公司完成,即晶圆代工(Foundry)+Fabless模式。

华为海思就属于Fabless模式,专门从事芯片设计,而不负责生产。苹果、高通、展讯同属此类。台积电就是专门从事芯片代工生产的公司,业内称之为Foundry,三星即是IDM也是Foundry,比如苹果 iPhone 6s/6s plus搭载的A9处理器就分别为台积电和三星代工生产的。不过之后的苹果A系列处理器就都交由台积电了。

2017年4月13日,台北,台湾积体电路制造公司(TSMC)总裁兼联席首席执行官刘德音(Mark Liu)出席投资者会议 / 视觉中国

华为刚刚发布的海思麒麟 Kirin 970处理器,就是采用了台积电最新的10nm工艺,在近乎一平方厘米内集成了55亿个晶体管。

Intel为什么造不出好的手机芯片?

Intel在几乎垄断了全球的电脑处理器市场,但是在移动端你却很难见到Intel的身影,大多数主流手机厂商使用的都是高通公司的芯片。除了高通本身在通信领域拥有的大量专利技术积累外,Intel本身的战略失误也是造成其在移动端市场缺席的重要原因。

简单来说,芯片的指令集可分为分为复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)两部分,代表架构分别是x86、ARM和MIPS。像Intel的X86架构就是基于复杂指令集,而ARM则是基于精简指令集。后来苹果逐渐研发出自有架构后,使用的也是精简指令集。

复杂指令集和精简指令集只是技术手段的不同,很难说清楚孰优孰劣。Intel错失移动端市场有两方面的原因。

其一是其对移动端市场不够重视。彼时,智能手机兴起之初,正是Intel在 PC 端市场独领风骚之时。其推出的酷睿系列处理器一扫之前的颓势,重回PC霸主的地位。PC端的火爆让Intel忽视了移动端市场迅猛增长的前景。当年苹果还有意同Intel合作,为iPhone生产处理器,但之后不了了之。

其二,移动端设备与PC不同,PC领域强调的是高性能,但对功耗要求不高,而移动端则必须兼顾高性能与功耗的平衡。在PC处理器上Intel使用的是X86架构,优点是性能强劲,但其将之试用在移动端后,带来的高功耗和续航上的差劲让Intel吃了大亏。

此外,由于ARM架构在手机领域的广泛应用,使得大多数安卓应用都是基于ARM架构开发,应用兼容性也是Intel的X86架构面临的难点。Intel的解决办法是技术手段来使基于ARM开发的安卓应用可以运行在自家X86平台上,但这毕竟比不上原生的ARM。

早年间,联想还在自家的旗舰机型K900上使用了Intel的Atom四线程处理器,对,就是科比代言的那款。全金属外壳加上Intel高发热的芯,冬天使用简直是暖宝宝的绝佳替代品。

主流手机芯片大多数都基于英国ARM公司的架构

英国ARM公司是一家芯片设计公司,前身是艾康电脑(Acorn),于1978年创立于英国剑桥。此后一直从事手机芯片的开发,1980年代还为苹果的PDA设备“Newton”设计过芯片。1985年,艾康电脑研发出采用精简指令集的新处理器,名为ARM(Acorn RISC Machine),又称ARM 1。

1990年,艾康电脑出现财务危机,公司改组为ARM( Advanced Risc Machine)计算机公司,并获得了Apple与芯片厂商VLSI科技的资助。由于成立初期资金不足,ARM公司决定不制造芯片,转而将设计方案授权给其他半导体厂商,由他们生产制造。

此后,先是英国的 GEC Plessey获得了ARM的授权,后来德州仪器也与ARM达成合作。现在包括ntel、IBM、三星、LG半导体、NEC、SONY、飞利浦、Atmel等知名半导体厂商是ARM公司的合作伙伴。

现在,几乎所有的主流芯片厂商都是基于ARM架构,即ARM官方的标准微架构“Cortex-A”,也就是所谓ARM的公版设计。当年华为海思处理器刚出来时,就被人质疑使用的是ARM公版,而不能称之为国产。

2016年,日本软银公司斥资243亿英镑收购了ARM公司。基于目前市面上的主流手机芯片几乎都是采用的ARM架构,你也可以说,现在(截至2016年)市面上99%的手机都是“日货” :)

2021 Update:软银早已卖出ARM。目前Nvidia正在寻求收购ARM。

国产芯片以及配套的操作系统技术在国际上可能处于中下水平

转自网友q361827579的评论

芯片和操作系统分别被称作ICT行业,硬件和软件的两颗明珠,也就是分别是ICT行业软件和硬件最有技术含量的领域,我认为这是真正标明一个国家ICT能力的领域。

我们先看看国产芯片的水平。有个非常直观的统计,就看看目前全球领先的芯片公司有几家是中国的。我们看看2018年的全球十大IC公司排名,然后我们就会看到,只有华为的海思上榜。在芯片AI的能力上,海思排名全球第12,前20也就海思一家公司

国产芯片、电脑操作系统的技术水平在国际上处于什么位置?

所以中国的芯片能力肯定不能说是全球顶级的。但是中国芯片实力也不能说落后,全球50大芯片企业,中国也有超过10家的数量,包括海思、展讯、中兴、南瑞等企业,而且近几年在AI这块,寒武纪、中星微也发展迅速。

很多人要问了,为何没有阿里巴巴?阿里巴巴不是最近的芯片很火,号称颠覆了整个芯片行业么?实际上PPT芯片企业并没有统计在内,除了华为的海思广为人知,那些在全球50大芯片企业排名靠前的,都是默默无闻的芯片设计商,他们才是中流砥柱。

国产芯片、电脑操作系统的技术水平在国际上处于什么位置?

我国的芯片行业的特点就是低端已经没问题,但是高端还差的远。也就是我们说的核心芯片,目前只有少量的企业有这个能力。例如路由器交换机用的核心芯片,也就海思、盛科几家有能力,完全是自己框架的也就海思。

再比如CPU这些芯片,目前也就海思、展讯、龙芯和天津那家获得AMD授权的企业有能力,而且位于世界一流水平的也就海思。不过在AI芯片上,中国有弯道超车的机会,寒武纪等公司NPU已经在加速追赶,海思的AI芯片能力也在快速成长。

国产芯片、电脑操作系统的技术水平在国际上处于什么位置?

在芯片制造上,中芯国际已经搞定14nm的工艺,但是距离台积电和三星还有一定的距离。不过相信以中芯国际的能力,2年内应该可以搞定7nm的工艺。所以芯片制造上,我国也是中等偏上,不如台湾和韩国,能力至少排名第三。

国产芯片、电脑操作系统的技术水平在国际上处于什么位置?

再说说操作系统。其实真没什么好说的,世界上操作系统PC端被微软垄断,手机被安卓和IOS垄断已经是定势,主要是他们的生态建立的非常好。因此,不是中国不想搞自己的系统,而是搞自己的系统生态存在严重问题。

按照全球的操作系统分类,如果能基于处于第三层已经很牛。因为除了Windows,第一层是Unix及BSD这种类Unix的操作系统,第二层就是基于第一层次的OS衍生的系统,如Linux,第三层是基于第二层有较大难度的技术改造的OS,如安卓。

国产芯片、电脑操作系统的技术水平在国际上处于什么位置?

我国的自主OS大部分是处于第四层,就是Linux修改对中文的适配换个皮。阿里的云OS曾经勉强处于第三层,和安卓并列(但是严重借鉴了安卓)。麒麟银河的那个军用的OS,勉强处于第三层(但是大范围借鉴了FreeBSD这个开源的第二层OS)

如果华为的鸿蒙OS,真的基于微内核的话,猜测也是基于第二层的OS,但是鸿蒙OS会遇到严重的生态问题,猜测某些版本可能也会借鉴安卓的架构。

中国其实有很多优秀低调的芯片公司不为人所知

随列一些国产芯片代表:
  Ai芯片是北京寒武纪、北京地平线、北京深鉴。
  电脑芯片:北京龙芯、天津海光、上海兆芯。
  服务器芯片:江南申威芯片,中晟宏芯。
  嵌入式芯片:中天微。
  芯片制造:中芯国际。
  存储芯片:福建晋华、紫光长江存储

以上由相关文章资料整合修改而成

评论:(网友:师太老衲同你拼了)

刚开始的时候,中国与美国的芯片差距没有这么大,由于芯片制造成本高,风险大,所以我们放弃了,直接购买国外的芯片,这些芯片价格低,性能好。造不如买,在芯片产业体现得淋漓尽致。 (通过中兴通讯事件与这次华为事件,大家终于认识到,没有自己的技术和产品,随时随地都有可能被别人置于死地。) 另外一种原因,就是对全球化的错误认识,对全球产业链的错误认识。(全球化和产业链不是绝对的,关键技术关键产品和核心技术核心产品必须要自己有,其他的产品与技术有可供选择的替代。)

芯片产业对中国至关重要,属于基础材料工业,各行各业都需要,尤其是航空航天与军工,国家必须从战略层面加以重视和支持。在5~10年以内,赶上发达国家的水平。建立产业基金,同时吸收社会资金进入,扶持5家左右的芯片公司,解决关键、核心的芯片,以点带面。政策上鼓励使用国产芯片。


  芯片必须搞全产业链。给与芯片公司税收减免。要给芯片公司市场,国家强制规定,使用芯片的企业,必须采用国产芯片。即使国产芯片性能不如国外,价格比国外高,也要这样做。有自己的芯片总比没有强。经过日积月累,中国的芯片,性能一定会赶上去,价格也一定会降下来

By 叶子豪

欢迎评论

芯片行业你应该知道的冷知识》有5个想法

  1. 姚佩实 says

    国家三部委联合发文要求加强数学教育,估计和中兴华为芯片等事件有关。高考数学看样子难度要升。各位同志要加油啦!

    Reply

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