科技的尽头是“造芯”？
发布日期：2022-01-04 11:29浏览次数：19409
2021年已经结束，回顾这一整年，“缺芯”贯穿着始终。“缺芯”浪潮持续发酵下，“跨界造芯”也开始愈发吃香，不少媒体更是将“跨界造芯”列入半导体行业十大热词。今年无论是车企还是手机厂商，又或是互联网大厂都接二连三得扎进“造芯”赛道，甚至于连地产、家电、百货、水泥厂等企业也直接横跨到科技业开始造芯之路。其实，早在2010年苹果发布 iphone 4明确向外界宣布自研处理器 a4后，“造芯”就已经不再是芯片公司的专场，谷歌、特斯拉、微软、百度、亚马逊、阿里巴巴等接连入局。今年，撇开地产、百货、水泥厂等实业企业，对于汽车、手机、互联网等大厂来说，虽然“造芯之路”九死一生，但不做就是“温水煮青蛙”。在用户需求日益“刁钻”，“芯荒”还未解决的大背景下，“跨界造芯”似乎已蔚然成风。
今年受芯片短缺影响较大的行业中，汽车行业毫无疑问是是最广为人知的。从去年12月起，上汽大众、福特、通用、本田、现代、丰田等汽车巨头便相继爆出因芯片短缺停产或延迟生产的消息。根据AutoForecast Solutions最新数据，截至12月19日，由于汽车芯片供应短缺，已造成全球汽车减产1027.2万辆，预计全球2021年全年减产汽车1131万辆。其中中国市场累计减产198.2万辆；预计今年全年减产214.8万辆。芯片短缺对汽车行业影响之严峻，几乎是波及全球，中国更是重灾区。拿小鹏汽车来说，其董事长兼CEO何小鹏的忧愁从今年8月的“抽芯断供供更苦，举杯销愁愁更愁”，到12月的“谁能给我芯片 我就请他喝酒”。饱受缺芯痛苦之下，车企也开始采取“自救”措施，纷纷加入“造芯”队伍。据笔者的不完全统计，今年超10家车企有了“造芯”新动态，主要分成联手芯片厂商和自研芯片两种。其实车企造芯也不是从今年才有的，以比亚迪为例，比亚迪早在2005年就组建了车规级芯片研发团队，因此在其他汽车企业缺芯缺到心慌张的时候，比亚迪却迎来了销量大涨。日前，比亚迪半导体还带来了成功自主研发出1200W功率器件驱动芯片BF1181的好消息。除了比亚迪外，特斯拉、北汽、大众、吉利等也属于“自研芯片”队伍。其中，北汽产投与Imagination集团、翠微股份合资成立的核芯达首款智能语音芯片于今年上半年流片；特斯拉8月份推出云端AI训练芯片D1；吉利汽车12月份发布国内首颗7nm车规级座舱芯片龙鹰一号。大众集团则是在5月份表示计划为自动驾驶汽车设计和开发自己的高性能芯片，以及配套的软件。此外，蔚来和小鹏也传出自研芯片的消息。去年10月，媒体报道称，蔚来正在规划自研自动驾驶计算芯片。而据36氪4月称，小鹏汽车自研芯片计划已经筹备了数月，或在今年底或者明年初对芯片进行流片。但由于芯片技术研发十分复杂，不可一蹴而就。相比有经验的芯片设计企业，车企难以在短时间内取得同样的高度，因此福特、通用、长城等多数车企还是选择与芯片厂商合作或者参股的方式参与造芯。当前车企的芯片用量正在快速增长，一辆传统结构式的汽车，大约需要100-400颗芯片，然而汽车数字化程度在不断提升，未来将需要更多的芯片来完成驱动和控制，芯片用量自然也将持续增长。为了能够保障芯片供应，车厂自研芯片势在必行。据 Gartner, Inc. 称，到 2025 年，芯片短缺以及电气化和自动驾驶等趋势将推动前 10 名汽车原始设备制造商 (OEM) 中的 50% 设计自己的芯片。因此，这将使他们能够控制自己的芯片产品路线图和供应链。
在手机芯片行业，有一句话叫做“得芯者得天下”。今年手机厂商在造芯赛道也格外热闹，国产手机“四大厂”华米OV齐聚，vivo和OPPO首次推出自研芯片，从某种意义上也是见证历史性时刻的一年。今年小米推出了2款芯片，分别是3月的ISP芯片澎湃C1和12月的充电芯片澎湃P1；vivo则公布了第一颗自研ISP芯片 V1；OPPO推出首颗自研影响专用NPU芯片；华为海思也推出新一代的图像处理引擎越影ISP芯片。从上图来看，手机厂切入芯片研发领域基本都是以自研为主，且着眼点大多在影像能力的提升。其中，vivo、小米、华为都推出了ISP芯片，虽然OPPO的马里亚纳MariSilicon X是NPU芯片，但其实也融合了ISP，是一个ISP+AI加速器的NPU。ISP，即“Image Signal Processor”（图像信号处理器），是用来对前端图像传感器输出信号进行处理的单元。通俗来理解就是，ISP 所要做到的就是将“数字眼睛”的视力水平提高到“人类眼睛”的水平，让人眼看到数字图像时的效果尽可能接近人眼看到实景时的效果。提到手机芯片，可能大家第一时间想到的是高通骁龙这种SoC芯片，但从华为、小米的SoC“造芯”之路来看，着实充满了挑战。尽管华为研发出了像麒麟 9000 这样的国产之光，一度可以与高通一争高下，但没能逃过美国的多轮制裁，麒麟 9000也成为了“绝版芯片”。而小米在2017年推出澎湃S1后，第二代至今未更新，由此可见，SoC芯片的研发难且“危”。与集大成者的SoC芯片相比，只专注于影像的 ISP在技术上相对没这么复杂，更重要的是，在影像已成为手机核心竞争力的当下，如何切实的提高影像性能已经成为了手机厂商“内卷”的方向。近年来，各大手机厂商围绕影像展开了旷日持久的“明争暗斗”，手机影像硬件不断在增加，性能提升却似乎进入了瓶颈期。于是，厂商们开始选择从软件、算法方面出发，并提出了“计算影像”的概念。“计算影像”即通过AI算法后处理拍摄影像，以此拍出媲美相机的照片。IDC中国研究经理王希指出，手机影像近年的明确方向就是“计算摄影”，上游硬件发展几乎可以说是透明的，并且受限于手机空间，上限一定存在，因此各家的影像算法在手机影像中的占比越来越大。手机影像的表现与算法密不可分，而ISP芯片就是实现手机影像的关键硬件，通过ISP芯片可以让较差的相机配置拍摄出更好的照片。因此，不仅是“米OV”，连华为海思也选择从ISP再次切入手机芯片研发领域。随着四大手机厂在计算影像领域的“狭路相逢”，必将掀起新的“腥风血雨”，也将进一步推动手机进入“计算摄影”时代。
除了车企和手机厂商外，今年互联网大厂也是扎堆造芯，试图通过自研芯片，希望从硬件层面实现自家软硬件紧密结合，从而满足用户的需求。据笔者不完全统计，今年谷歌、亚马逊等国外巨头相继推出了自研芯片，而国内互联网大厂也士气十足，腾讯、百度、阿里等都推出了自研芯片，其中百度推出的是第2代自研AI芯片昆仑芯2；腾讯紫霄已经流片成功；阿里不仅推出了云芯片倚天710，其达摩院还宣布研发出全球首款基于DRAM的3D键合堆叠存算一体芯片。字节跳动和美团则是以投资为主，但需要注意的是，字节跳动3月曾称正组建相关团队,探索AI芯片领域，或许不久也将加入BAT队伍。从上图来看，互联网大厂的主要研发方向是AI芯片。早在2017年的时候，Nvidia首席执行官（CEO）黄仁勋曾表示，软件会吃掉世界，但AI会吃掉软件。随着人工智能时代的到来，通用芯片难以满足深度学习算法的要求，这也促使互联网大厂开始试水造芯。此外，元宇宙概念的大火也让他们“嗅到了”机遇，就像互联网给人类生活带来大变革一样，元宇宙或许也将开启新世界，国外游戏公司Roblox凭借元宇宙的热度一年之内估值从40亿美元飙升至超400亿美元。面对如此巨大的市场，BAT以及字节跳动都已斥重金“扑”向元宇宙。然而无论是人工智能时代还是元宇宙，这些理想世界其所依托的终端产品包括电脑、智能手机或云端服务器等均离不开芯片，芯片是将“理想”变为“现实”的关键，如果芯片技术无法突破，那么再厉害的技术也可能无法实际落地应用。OPPO CEO陈明永在2021年度未来科技大会就表示，一个科技公司没有底层技术，就没有未来，高端产品没有核心技术，就是空中阁楼。由此可见，互联网大厂“跨界造芯”并不奇怪，甚至可能是大势所趋。时代在快速发展，以算法和软件见长的互联网巨头们也需要寻求新机会，只有走在技术的前端才不会被“后浪”辗于时间的车轮之下。
整体而言，芯片行业是一个投入大、周期长、见效慢的行业，芯片独立也不是一张嘴的事情，它需要人才、需要资本、需要时间，需要企业在看不见利润的前提下，依然投入大量的资金研发，进行长时间的技术积累和人才积累，才有机会造出自主设计的芯片产品。但对我国而言，企业跨界“造芯”对芯片行业发展也将是不可多得的机遇。当前，国家对于芯片行业扶持力度日渐加强，再加上民间资本的踊跃投资，芯片行业也将加速发展，未来势必会有更多玩家踏上“造芯”的跑道。
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