手機 soc 廠商自研架構(gòu)成趨勢

最近，因為三年前的一起收購案，業(yè)內(nèi)最重要的芯片設(shè)計架構(gòu)公司 Arm 與合作多年的大客戶高通關(guān)系破裂。

而雙方矛盾的導(dǎo)火索源于高通在 2021 年收購的一家初創(chuàng)公司 Nuvia。Nuvia 是由前蘋果工程師 2019 年創(chuàng)辦的芯片設(shè)計架構(gòu)公司。這家公司產(chǎn)品對標(biāo) Arm，主攻服務(wù)器、PC 市場，曾宣稱其 Phoenix CPU 核相同功耗下可以提供比 Arm CPU 核高出 50% 至 100% 的峰值性能。

有媒體報道稱，Arm 正在取消其與高通之間的芯片設(shè)計許可協(xié)議。該許可協(xié)議允許高通基于 Arm 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計自己的芯片。但無論 Arm 是否同意授權(quán) ALA 給到 Nuvia，都不能阻擋高通自研架構(gòu)的決心。就在今年 10 月，高通推出了第二代 Oryon 架構(gòu)。

實際上，近年來手機 soc 廠商都逐漸在探索自研架構(gòu)。

手機 SoC 發(fā)展史

在手機誕生之初，手機的功能還僅限于簡單的通訊，還不需要強大的處理器驅(qū)動。但隨著手機功能的豐富，對處理器的要求逐漸提高，各式各樣的手機 SoC 開始出現(xiàn)。OMAP 是由德儀所推出的開放式多媒體應(yīng)用平臺架構(gòu)，使用低功耗的 ARM 架構(gòu)處理器，可適用于移動式平臺。如諾基亞的 N70、N95、N900、N9 就是分別使用的德儀 OMAP 1710、OMAP 2420、OMAP 3430 和 OMAP 3630 處理器。

諾基亞手機的另一家主要的 SoC 供應(yīng)商是飛思卡爾。飛思卡爾同樣是美國半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商，它的前身是摩托羅拉的半導(dǎo)體部門，2004 年的時候從摩托羅拉剝離出來。飛思卡爾（摩托羅拉）在功能機時代也是重要的手機處理器供應(yīng)商，諾基亞的一代街機 5320、N81、E62 等就是采用的飛思卡爾 MXC300-30。

三星則在 2000 年的時候推出自己的首款 SoC S3C44B0，基于 ARM7 架構(gòu)，采用 250nm 工藝制造，主頻 66MHz。2002 年的時候它被用于全球首款真正意義上的智能手機 Danger Hiptop 上。

在功能機時代，TI OMAP 和飛思卡爾這兩個品牌的處理器具有統(tǒng)治地位。此時的 SoC 主要集成 CPU 等基本的處理功能，并開始嘗試將基帶和應(yīng)用處理器集成到一塊芯片上。

隨著 iPhone 手機和智能手機的興起，智能手機發(fā)展迅猛，開始進入全民智能移動手機時代，手機的功能需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了功能機，需要更強大的處理器和更高效的圖形處理能力，手機 SoC 市場也發(fā)生了巨大的變化。

新的供應(yīng)商如高通、聯(lián)發(fā)科等迅速崛起，并推出了自己的手機 SoC。同時，原有的供應(yīng)商如德州儀器、飛思卡爾等也繼續(xù)投入研發(fā)，市場競爭日益激烈。甚至英偉達(dá)（Tegra 系列）、英特爾也推出了自己的 soc 芯片產(chǎn)品。

2011 年，蘋果 A 系列處理器在智能手機市場上脫穎而出。2013 年，首款 64 位 SoC 誕生，標(biāo)志著手機 SoC 技術(shù)的重要突破。此外，高通憑借其出色的性能和強大的通訊功能以及捆綁基帶的經(jīng)營策略，聯(lián)發(fā)科則以其性價比高、功能強大以及打包整體方案而備受消費者和智能手機廠商歡迎。

近年來，隨著三星 Exynos 的競爭力下降和麒麟芯片制程受到限制，手機 SoC 市場逐漸形成了高通驍龍、聯(lián)發(fā)科天璣、蘋果 A 系列處理器三足鼎立的局面。

高通在 2024 年 10 月發(fā)布了新一代旗艦手機 SoC 驍龍 8Elite，采用了臺積電第二代 3nm 工藝，性能大幅提升。聯(lián)發(fā)科也發(fā)布了新一代旗艦 5G 智能體 AI 芯片天璣 9400，同樣采用了先進的 3nm 工藝，并在 AI 和游戲性能方面表現(xiàn)出色。

隨著 5G、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，手機 SoC 的應(yīng)用場景也越來越廣泛。例如，在自動駕駛和智能輔助車輛等應(yīng)用中，邊緣計算和機器學(xué)習(xí)的結(jié)合顯著提高了運營效率。同時，SoC 中增強的連接功能（包括 5G 和 Wi-Fi 6 技術(shù)）可以滿足超連接世界的需求。

現(xiàn)存手機 SOC 主流廠商

市場研究機構(gòu) Canalys 發(fā)布的 2024 年第二季度（4-6 月）全球智能手機處理器廠商出貨量情況顯示，2024Q2 全球處理器出貨量份額排名依次是：①聯(lián)發(fā)科 40% ②高通 25% ③蘋果 16% ④紫光展銳 9%；⑤三星 Exynos ⑥海思 ⑦谷歌。收入來說 TOP 3 依次是：①蘋果（收入占比 39%）②高通（26%）③聯(lián)發(fā)科（19%）。這也是現(xiàn)存的主要手機 soc 廠商了。

蘋果

蘋果公司是全球知名的科技巨頭，其自研的 A 系列 SoC 在手機市場上具有極高的聲譽，如 A16、A17 Pro 等。這些 SoC 專為 iPhone 設(shè)計，集成了高性能 CPU、GPU 以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，為 iPhone 提供了卓越的性能和能效。

蘋果在芯片領(lǐng)域的奮斗史，最早可以追溯到 1986 年，此后幾經(jīng)波折，最終在 2007 年迎來了轉(zhuǎn)機——因為這年 iPhone 誕生了。此后蘋果的賺錢速度越來越快，搞事時機逐漸成熟。

2008 年，蘋果秘密收購了 P. A. Semi，該公司的 150 名天才工程師此后大部分都留在了蘋果。同年又挖來了如今依然在職的 Johny Srouji，并讓他負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)蘋果芯片團隊。2010 年一月尾，A4 處理器隨初代 iPad 正式亮相。其通過魔改三星的 S5PC110（蜂鳥）處理器設(shè)計而成，并基于三星 45nm 制程工藝打造。雖然其性能在當(dāng)時并不算出眾，但它是蘋果處理器發(fā)展歷程的起點，為后續(xù)的處理器研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

隨后，蘋果收購了 Intrinsity 公司，又接收了一批 100 多人的芯片人才團隊，于是下一代處理器的研發(fā)進度大幅加速。2011 年三月初，A5 處理器隨 iPad2 一同問世。相較于 A4，A5 采用了雙核心設(shè)計，性能得到了顯著提升。隨后被用于 iPhone 4S。A5 處理器的出現(xiàn)，標(biāo)志著蘋果處理器開始走向領(lǐng)先。

今年蘋果秋季發(fā)布會，蘋果發(fā)布了 A18 芯片，搭載于 iPhone 16 和 iPhone 16 Plus 上。該芯片基于 3 納米制程工藝打造。

高通

高通公司是全球領(lǐng)先的無線通信技術(shù)提供商，其驍龍系列 SoC 在手機市場上占據(jù)重要地位。

2007 年 11 月，高通推出了 Snapdragon 處理器（2012 年將其中文名稱定為「驍龍」）。2013 年，高通為驍龍?zhí)幚砥饕肴旅绞胶蛯蛹?，包括驍?800 系列、600 系列、400 系列和 200 系列處理器。驍龍 8 系列是高通的旗艦 soc 系列，如驍龍 8 Gen2、驍龍 8 Gen3、驍龍 8Elite 等，采用先進的制程工藝和架構(gòu)，提供強大的性能和能效。

2017 年，高通宣布將「驍龍?zhí)幚砥鳌垢麨椤蛤旪堃苿悠脚_」，使其更符合兼具「硬件、軟件和服務(wù)」等多種技術(shù)的集大成者的形象，涵蓋到高通的應(yīng)用處理器、射頻前端、快速充電、Wi-Fi、音頻、指紋識別等各領(lǐng)域的先進技術(shù)。

2021 年 11 月，高通宣布驍龍將成為獨立的產(chǎn)品品牌，并采用簡化、一致的全新命名體系，便于用戶選擇驍龍賦能的終端；驍龍移動平臺的命名體系將變?yōu)橐晃粩?shù)字加上代際編號，與其它品類平臺的命名原則保持一致。

2024 年 10 月 22 日，第四代驍龍 8 移動平臺在驍龍技術(shù)峰會上發(fā)布，并且宣布將支持 8 年安卓版本更新。驍龍 8 Gen4 采用高通定制的 Oryon 內(nèi)核，放棄了 Arm 的公版架構(gòu)方案，與此同時，驍龍 8 Gen4 將會集成 Adreno 830 GPU。

聯(lián)發(fā)科

發(fā)科技股份有限公司（MediaTek Inc.）是全球第四大無晶圓廠半導(dǎo)體公司，在移動終端、智能家居應(yīng)用、無線連接技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品等市場位居領(lǐng)先地位，一年約有 20 億臺內(nèi)建 MediaTek 芯片的終端產(chǎn)品在全球各地上市，其天璣系列 SoC 在市場上受到廣泛關(guān)注。

聯(lián)發(fā)科技于 2010 年 7 月 12 日正式加入由谷歌為推廣 Android 操作系統(tǒng)而發(fā)起的「開放手機聯(lián)盟」，并將打造聯(lián)發(fā)科「專屬的 Android 智能型手機解決方案」。

2019 年，聯(lián)發(fā)科正式推出全新 5G 新芯片品牌「天璣」。9000 系列是天璣系列的旗艦芯片，采用先進的制程工藝和強大的 CPU、GPU 架構(gòu)，為高端手機提供卓越的性能。

2024 年 10 月 9 日，聯(lián)發(fā)科發(fā)布天璣 9400 芯片。該芯片基于臺積電第二代 3nm 制程，采用了第二代全大核設(shè)計架構(gòu)，首發(fā) Arm 最新的 Cortex-X925 超大核 CPU 內(nèi)核及 Arm Immortalis-G925 GPU 內(nèi)核，將其單核性能提升 35%、多核性能提升 28%。

三星

三星向來有為自家設(shè)備研發(fā)處理器的歷史，一些芯片也用在其它品牌的設(shè)備上，例如蘋果前三代 iPhone。在 2011 年 2 月，三星正式將自家處理器品牌命名為 Exynos，并主要應(yīng)用在智能手機和平板電腦等移動終端上。

盡管三星在自研 SoC 方面投入巨大，但近年來其 Exynos 系列 SoC 在市場上的表現(xiàn)并不突出，甚至一度被傳出將放棄自研旗艦 SoC 的消息。2024 年 7 月，有消息稱，三星正研發(fā) Exynos 1580 芯片，內(nèi)部代號為「Santa」，將會裝備在 2025 年發(fā)布的 Galaxy A56 手機中。

近日，三星半導(dǎo)體悄悄在官網(wǎng)公布了全新的 Exynos 1580 芯片，最大的升級是三叢集 CPU，包括一個 2.9GHz 的 Cortex-A720 核心、三個 2.6GHz 的 A720 核心和四個 1.95GHz 的小型 A520 核心。該芯片基于 4nm FinFET 工藝打造，配備了一個具備 14.7 TOPS 算力的 NPU。

華為

全球知名的通信設(shè)備供應(yīng)商和智能手機制造商，其麒麟系列 SoC 曾一度成為華為手機的標(biāo)志性配置。但由于眾所周知的原因，華為麒麟系列 SoC 的進展面臨一些挑戰(zhàn)，但其在自研 SoC 方面的努力和成就仍然值得肯定。

紫光展銳

展銳是紫光集團旗下的芯片旗艦，由展訊和銳迪科合并構(gòu)成。報告顯示，2024 年 Q2 紫光展銳智能手機芯片全球市占率達(dá)到 13%，排名第三。

無論是出貨量還是銷售額，紫光展銳最大的客戶是傳音，也就是在非洲市場非常受歡迎的國產(chǎn)企業(yè)。其后是 realme 和聯(lián)想。目前紫光展銳主要依賴海外市場，特別和傳音合作，極大的提高了紫光展銳的出貨量。

soc 廠商自研架構(gòu)成趨勢

ARM 體系結(jié)構(gòu)作為一種先進的處理器體系結(jié)構(gòu)，已被廣泛應(yīng)用于智能手機、平板等多種終端設(shè)備中。目前絕大多數(shù)手機 SOC 采用 ARM 架構(gòu)，但近年來，各大主流廠商也開始逐漸切換到自研架構(gòu)的賽道。

自 2016 年以來，高通在芯片制程和價格方面不斷迭代升級，2024 年的驍龍 8 Gen 4 更是一次飛躍。這款芯片將在臺積電的 3nm 工藝基礎(chǔ)上，搭載高通自研的 Oryon CPU，預(yù)期性能有顯著提升。與聯(lián)發(fā)科天璣 9400 不同，驍龍 8 Gen 4 將徹底放棄 ARM 架構(gòu)，全面轉(zhuǎn)向高通自研的 Oryon 架構(gòu)。加上 GPU、NPU、ISP，基帶，高通至此擁有了完整的 Soc 自研能力。

而華為的架構(gòu)目前也有 CPU、GPU、NPU、ISP 和基帶五種架構(gòu)。麒麟芯片本質(zhì)上是使用了 arm 指令集的自研微架構(gòu)。在麒麟 9000s 橫空出世前，麒麟芯片主要采用 Arm 的 CPU/GPU 核。隨著 ARM 不再授權(quán)最新的芯片架構(gòu)，華為也開始自研架構(gòu)。

此外，聯(lián)發(fā)科發(fā)布的天璣 9400 采用了黑鷹架構(gòu)設(shè)計，并深度參與其中。

自研架構(gòu)的優(yōu)勢在于可更好地進行軟硬件的深度優(yōu)化，以滿足市場對性能和效率的更高要求。使用自研架構(gòu)能夠讓廠商擁有更大的設(shè)計靈活性和架構(gòu)創(chuàng)新空間。相比 ARM 的公版架構(gòu)，廠商可以針對自身的需求進行更精細(xì)的定制和優(yōu)化。尤其是在大規(guī)模 AI 處理、多任務(wù)并發(fā)、節(jié)能等關(guān)鍵領(lǐng)域，擁有自主架構(gòu)將使高通能夠做出更多創(chuàng)新嘗試。

另一方面，隨著 AIPC 概念的火熱，手機芯片廠商逐漸推出 AIPC 芯片。通過自研架構(gòu)，廠商能提供更具針對性的優(yōu)化，從而在 PC 領(lǐng)域獲得更強的競爭力。