手機(jī) soc 廠商自研架構(gòu)成趨勢(shì)

最近，因?yàn)槿昵暗囊黄鹗召彴?，業(yè)內(nèi)最重要的芯片設(shè)計(jì)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(jì)架構(gòu)公司。這家公司產(chǎn)品對(duì)標(biāo) Arm，主攻服務(wù)器、PC 市場(chǎng)，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(bào)道稱，Arm 正在取消其與高通之間的芯片設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)際上，近年來手機(jī) soc 廠商都逐漸在探索自研架構(gòu)。

手機(jī) SoC 發(fā)展史

在手機(jī)誕生之初，手機(jī)的功能還僅限于簡(jiǎn)單的通訊，還不需要強(qiáng)大的處理器驅(qū)動(dòng)。但隨著手機(jī)功能的豐富，對(duì)處理器的要求逐漸提高，各式各樣的手機(jī) 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(tái)架構(gòu)，使用低功耗的 ARM 架構(gòu)處理器，可適用于移動(dòng)式平臺(tái)。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(jī)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(shí)候從摩托羅拉剝離出來。飛思卡爾（摩托羅拉）在功能機(jī)時(shí)代也是重要的手機(jī)處理器供應(yīng)商，諾基亞的一代街機(jī) 5320、N81、E62 等就是采用的飛思卡爾 MXC300-30。

三星則在 2000 年的時(shí)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(shí)候它被用于全球首款真正意義上的智能手機(jī) Danger Hiptop 上。

在功能機(jī)時(shí)代，TI OMAP 和飛思卡爾這兩個(gè)品牌的處理器具有統(tǒng)治地位。此時(shí)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(jī)和智能手機(jī)的興起，智能手機(jī)發(fā)展迅猛，開始進(jìn)入全民智能移動(dòng)手機(jī)時(shí)代，手機(jī)的功能需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了功能機(jī)，需要更強(qiáng)大的處理器和更高效的圖形處理能力，手機(jī) SoC 市場(chǎng)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(jī) SoC。同時(shí)，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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jī)市場(chǎng)上脫穎而出。2013 年，首款 64 位 SoC 誕生，標(biāo)志著手機(jī) SoC 技術(shù)的重要突破。此外，高通憑借其出色的性能和強(qiáng)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(jià)比高、功能強(qiáng)大以及打包整體方案而備受消費(fèi)者和智能手機(jī)廠商歡迎。

近年來，隨著三星 Exynos 的競(jìng)爭(zhēng)力下降和麒麟芯片制程受到限制，手機(jī) SoC 市場(chǎng)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(jī) SoC 驍龍 8Elite，采用了臺(tái)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(jìn)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(jī) SoC 的應(yīng)用場(chǎng)景也越來越廣泛。例如，在自動(dòng)駕駛和智能輔助車輛等應(yīng)用中，邊緣計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)合顯著提高了運(yùn)營效率。同時(shí)，SoC 中增強(qiáng)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(jī) SOC 主流廠商

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) Canalys 發(fā)布的 2024 年第二季度（4-6 月）全球智能手機(jī)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(jī) 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(jī)市場(chǎng)上具有極高的聲譽(yù)，如 A16、A17 Pro 等。這些 SoC 專為 iPhone 設(shè)計(jì)，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(jī)——因?yàn)檫@年 iPhone 誕生了。此后蘋果的賺錢速度越來越快，搞事時(shí)機(jī)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(tuán)隊(duì)。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(jì)而成，并基于三星 45nm 制程工藝打造。雖然其性能在當(dāng)時(shí)并不算出眾，但它是蘋果處理器發(fā)展歷程的起點(diǎn)，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(tuán)隊(duì)，于是下一代處理器的研發(fā)進(jìn)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(jì)，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(huì)，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(jī)市場(chǎng)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?jí)，包括驍龍 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(jìn)的制程工藝和架構(gòu)，提供強(qiáng)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?dòng)平臺(tái)」，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(shí)別等各領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。

2021 年 11 月，高通宣布驍龍將成為獨(dú)立的產(chǎn)品品牌，并采用簡(jiǎn)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(dòng)平臺(tái)的命名體系將變?yōu)橐晃粩?shù)字加上代際編號(hào)，與其它品類平臺(tái)的命名原則保持一致。

2024 年 10 月 22 日，第四代驍龍 8 移動(dòng)平臺(tái)在驍龍技術(shù)峰會(huì)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(shí)，驍龍 8 Gen4 將會(huì)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(dòng)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(chǎng)位居領(lǐng)先地位，一年約有 20 億臺(tái)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(chǎng)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(jī)聯(lián)盟」，并將打造聯(lián)發(fā)科「專屬的 Android 智能型手機(jī)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(jìn)的制程工藝和強(qiáng)大的 CPU、GPU 架構(gòu)，為高端手機(jī)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(tái)積電第二代 3nm 制程，采用了第二代全大核設(shè)計(jì)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(jī)和平板電腦等移動(dòng)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(chǎng)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(hào)為「Santa」，將會(huì)裝備在 2025 年發(fā)布的 Galaxy A56 手機(jī)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(jí)是三叢集 CPU，包括一個(gè) 2.9GHz 的 Cortex-A720 核心、三個(gè) 2.6GHz 的 A720 核心和四個(gè) 1.95GHz 的小型 A520 核心。該芯片基于 4nm FinFET 工藝打造，配備了一個(gè)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(jī)制造商，其麒麟系列 SoC 曾一度成為華為手機(jī)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(jìn)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(tuán)旗下的芯片旗艦，由展訊和銳迪科合并構(gòu)成。報(bào)告顯示，2024 年 Q2 紫光展銳智能手機(jī)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(chǎng)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(chǎng)，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(shì)

ARM 體系結(jié)構(gòu)作為一種先進(jìn)的處理器體系結(jié)構(gòu)，已被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板等多種終端設(shè)備中。目前絕大多數(shù)手機(jī) 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(jià)格方面不斷迭代升級(jí)，2024 年的驍龍 8 Gen 4 更是一次飛躍。這款芯片將在臺(tái)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(jì)，并深度參與其中。

自研架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于可更好地進(jìn)行軟硬件的深度優(yōu)化，以滿足市場(chǎng)對(duì)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(jì)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(duì)自身的需求進(jìn)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(jī)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(duì)性的優(yōu)化，從而在 PC 領(lǐng)域獲得更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。