自研芯片，始于流片終于何處？

大廠自研芯片不是新鮮事。

蘋果被認為開啟了自研芯片的潮流，隨后越來越多高科技公司都在走這條路，科技公司們不再將自研范圍限定在手機芯片，他們還開始涉足高性能計算芯片。思科、谷歌等廠商的新型自研芯片相繼公開。亞馬遜、Meta、微軟和特斯拉等其他公司也有興趣開發(fā)自己的 AI HPC 芯片。

不過在芯片市場不太樂觀的 2022 年，自研芯片的風(fēng)刮得不再那么大。自 2022 年第三季度以來，系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商在自研芯片的努力似乎一直處于停滯狀態(tài)，但最近他們又恢復(fù)了「加速軌道」。

總的來說，自研芯片的廠商主要分為三股勢力，手機大廠、服務(wù)器大廠、汽車大廠。雖然屬于不同「幫派」，但入場的邏輯都很相似：降低成本，提高效率。然而，自研芯片的新聞兩年以來層出不窮，市場看到有人留下有人歸于無聲。畢竟，有錢只是自研芯片的入場資格，自研芯片成功需要的比想象的更多。

自研芯片的三股勢力

可以看到自研芯片的入局者大多是科技大廠，這其中有兩個原因：第一，研發(fā)芯片是一件很貴的事，小廠玩不起；第二，自研芯片幾乎只能自用，自身要有足夠的市場。當然這兩個原因，也可以揉成一個，即資金充裕。

開自研芯片之先河的「蘋果派」

蘋果可以說是自研芯片最早的科技大廠。喬布斯認為，想把軟件做好就要做好「軟硬一體」。追求完美的蘋果明白，只要核心芯片需要買，就意味著不能按照自己的節(jié)奏打造產(chǎn)品。

在 2008 年蘋果推出了第一款自研芯片 A4，自此蘋果開始擴展自研芯片的版圖。從手機到電腦，在自研芯片的加持下，蘋果獲得持續(xù)的硬件底層進化，并強化自身的生態(tài)優(yōu)勢。自研芯片除了帶來性能提升、更完善的生態(tài)系統(tǒng)外，它還給蘋果帶來更好的經(jīng)濟利益。根據(jù)機構(gòu)估計，2020 年蘋果推出首款自研電腦芯片之后，年內(nèi)為蘋果總共節(jié)省 25 億美元的成本，并進一步提升蘋果的競爭力，并讓蘋果握有產(chǎn)品創(chuàng)新節(jié)奏的話語權(quán)。

看到蘋果自研芯片的成績，以蘋果為代表的消費電子大廠（特別是手機大廠），也都開始自研芯片。

「圈地自萌」的服務(wù)器派

除了消費電子廠商，服務(wù)器廠商們是另一派自研芯片勢力。

對于服務(wù)器廠商來說，如果希望針對所有可能的工作負載徹底變革計算的性價比，還需要徹底重新思考實例。為了實現(xiàn)這個目標，需要深入底層技術(shù)直達芯片。

2015 年，亞馬遜以 3.5 億美元收購以色列芯片公司 Annapurna labs，為其云基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計開發(fā)定制芯片，亞馬遜自此成為第一批自研服務(wù)器芯片的云服務(wù)廠商代表。2018 年，亞馬遜發(fā)布了第一代 Amazon Graviton 處理器，該處理器最大時鐘頻率達到 2.3GHz，能夠節(jié)省 45% 的成本；2020 年，亞馬遜發(fā)布了第二代自研處理器 Graviton2，這款采用臺積電 7nm 制程工藝的處理器，提供的計算核心是前代產(chǎn)品的 4 倍，計算性能則是前代產(chǎn)品的 7 倍；2021 年 12 月，采用 5nm 工藝的 Graviton3 正式發(fā)布，性能比 Graviton2 提升 25%。

在第一代 Graviton 發(fā)布的同年，谷歌宣布開放 TPU 云服務(wù)，允許企業(yè)用戶租用 TPU 板卡；2021 年，谷歌招募英特爾老將 Uri Frank 設(shè)計服務(wù)器芯片，希望在底層技術(shù)研發(fā)之路上走得更遠。不過谷歌的自研服務(wù)器芯片尚未商用，據(jù) The Information 報道，該芯片預(yù)計在 2024 年下半年量產(chǎn)，2025 年會裝機。國內(nèi)方面，阿里也已經(jīng)發(fā)布服務(wù)器芯片倚天 710，不過還沒有消息表明該芯片已經(jīng)大量部署。

服務(wù)器派雖然都是明星大廠，但自研芯片大規(guī)模部署的仍是鳳毛麟角，這再一次證明了自研芯片這條路不好走。

「半路殺出」的汽車派

如果說「蘋果派」、「服務(wù)器派」是科班出身的自研芯片代表，新加入的「汽車派」是造芯屆的一匹黑馬。汽車派造芯的出發(fā)點相對來說更加純粹，買不到就自己造。Gartner 的報告顯示，由于芯片短缺以及汽車電氣化、自動駕駛等趨勢，全球前十大汽車制造商中的半數(shù)將自行設(shè)計芯片。

在中國也已經(jīng)有一大批車企開始自研、自造芯片。2005 年，比亞迪就開始布局 IGBT 功率芯片產(chǎn)業(yè)。2008 年，比亞迪收購寧波中緯半導(dǎo)體，獲得了生產(chǎn) IGBT 芯片的能力。2009 年，比亞迪推出 IGBT 1.0 芯片。2021 年，比亞迪推出 IGBT 6.0 芯片，其車規(guī)級 IGBT 產(chǎn)量僅次于英飛凌，位居全球第二。同樣以功率芯片切入芯片領(lǐng)域的還有東風(fēng)，吉利，理想汽車等。

除了功率芯片，還有一部分車企選擇更高算力的智能座艙芯片、自動駕駛芯片等。新能源汽車代表特斯拉算是其中已有成果的代表，特斯拉的智能駕駛功能經(jīng)歷了從 Autopilot 1.0 到 Autopilot 2.0、再到 FSD（Full-Self Driving）的迭代升級，其硬件系統(tǒng)也從 Hardware 1.0 逐步升級至 Hardware 3.0。然而汽車派中也只有一個特斯拉的自研芯片算得上「能打」，整個汽車應(yīng)用的算力芯片市場仍被主流廠商如英偉達、高通掌握。

造芯片的次元壁，無論承不承認都在那里，無法強攻。

自研芯片的邏輯

三股勢力布局芯片的共同目的都是性價比，進一步修煉則是更高的自主權(quán)。

對于蘋果來說通過布局蘋果體系的芯片，降低了成本，同時掌握了推出產(chǎn)品節(jié)奏。如果蘋果打算更頻繁地升級筆記本電腦，它不需要再同供應(yīng)商溝通處理器細節(jié)，只需要芯片部門給出產(chǎn)品即可。隨著臺積電準備在美國建立芯片生產(chǎn)，或許未來蘋果的處理器供應(yīng)會更加穩(wěn)定。

對于服務(wù)器廠商來說，自研芯片并不能馬上替換全部外采芯片，但增加了議價權(quán)。同時，自研的處理器大規(guī)模部署后，其在能耗方面的性價比會極大地提高。而對于汽車公司更多的是保證供應(yīng)鏈安全，能出貨就是最大的性價比。但芯片投資周期長，見效慢，在汽車廠和汽車芯片廠都在擴建的情況下，誰先解決出貨問題還不可知。

性價比還驅(qū)動著包括騰訊、YouTube、字節(jié)和快手的互聯(lián)網(wǎng)大廠摩拳擦掌。這些公司都在投入音視頻云處理專用芯片，追求在更高壓縮率、更小帶寬下傳輸內(nèi)容。對于這些大廠，一年的帶寬支出占比近 10%，有了專用芯片幫忙可以省不少錢。

當然所謂省錢，還是要當業(yè)務(wù)量大到一定程度后，自研的專用芯片就是性價比才能體現(xiàn)出來。畢竟，造芯片的成本不是一般的高，特別是一些用到先進制程的芯片。7nm 工藝芯片流片一次需要 3000 萬美元，5nm 的流片成本更是達到 4725 萬美元，就這還沒有計入前期購買芯片 IP 的成本、購買芯片設(shè)計軟件 EDA 的成本、動輒百萬年薪的芯片設(shè)計人才的工資成本等等一系列投入。對造芯來說，多少的投入，都不夠多。

因此在造芯片上，能依靠產(chǎn)品的龐大出貨量覆蓋研發(fā) CPU 等通用芯片的成本的科技公司有希望修成正果。而對缺乏終端產(chǎn)品的互聯(lián)網(wǎng)公司來說，雖然有錢，但造芯片更像是「省著花錢」，自研芯片能否帶給它們想要的結(jié)果，仍未可知。

自研芯片的結(jié)局

自研芯片并非一條坦途，倒在自研芯片路上的例子也不少。

三星在 2015 年首次推出貓鼬 M1 架構(gòu)，并在部分旗艦手機 GalaxyS7 和 Note7 中采用，希望追趕蘋果的 A 系列 SoC。貓鼬架構(gòu)一路迭代到了 M5，但性能一直落后于高通和蘋果，最終在 2019 年被徹底放棄。2022 年小米的松果電子宣布放棄自研 AP 項目，選擇把重心放在藍牙、射頻芯片等研發(fā)門檻較低的周邊零件部門。即使是已經(jīng)在自研芯片領(lǐng)域頗有成績的蘋果，在自研 5G 基帶芯片上也一再推遲，始終需要依賴高通的供貨。

即使芯片造出來了，要面對的問題也很多。以服務(wù)器自研芯片為例，對于服務(wù)器廠商來說，僅僅自研服務(wù)器芯片是不夠的。它還必須開發(fā)配套的軟件，使其自研芯片在實際應(yīng)用中能發(fā)揮出比英特爾和 AMD x86 芯片更好的性能。這樣云計算客戶才可能愿意轉(zhuǎn)用使用定制自研芯片驅(qū)動的服務(wù)。更何況，在服務(wù)器芯片這條賽道上，也不只是服務(wù)器大廠在追趕，還有一部分初創(chuàng)公司正在發(fā)力。

成功的自研芯片結(jié)局自然是如蘋果一樣，實現(xiàn)高度的獨立，壓縮成本。人人都期待未來自己能和通用芯片設(shè)計公司硬碰硬，但事實證明在每個芯片賽道實現(xiàn)領(lǐng)先的只有一兩家企業(yè)。在越來越擁擠的芯片市場上，用盡全力也未必能得到一個好結(jié)果，何況分出精力造芯的科技大廠們。

無敵是寂寞的，所以江湖上只有一個蘋果。要耐得住寂寞，才能看到結(jié)果。造芯不易，且造且珍惜。