移动芯片如何走出“高水平均衡陷阱”？

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嗨朋友，今天你卷了吗？xDV曹操读书网

“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。xDV曹操读书网

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”。xDV曹操读书网

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”。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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？xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

“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。xDV曹操读书网

寻路：小术，大道xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

具体到移动芯片领域，有哪些新增量值得关注呢？xDV曹操读书网

首要机会，当然是5G。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

移动芯片的第二个焦点，是架构。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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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。xDV曹操读书网

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；xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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：xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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”。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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。xDV曹操读书网

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