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高通蘋果各站一隊,晶片代工業還能擠進誰

高通蘋果各站一隊,晶片代工業還能擠進誰

一款全新高性能處理器釋出的背後,是一場晶片戰場的博弈。

高通12月初釋出了最新款旗艦處理器——骁龍8 Gen 1。這款處理器基于三星4納米工藝制程,指令集從ARM v8更新到ARM v9,在CPU、GPU、NPU以及5G基帶等構件上帶來了全新的更新,CPU性能提升20%功耗降低30%,GPU性能提升30%功耗降低25%,AI算力提升4倍,紙面資料性能提升非常明顯。

手機廠商也紛紛宣布了搭載骁龍8 Gen 1的新機計劃。小米和聯想摩托羅拉甚至在誰最先首發骁龍8 Gen 1上打起了口水仗。

高通蘋果各站一隊,晶片代工業還能擠進誰

圖源:高通官方

上一代采用三星5納米工藝制程的骁龍888處理器,在對比更上一代的骁龍865處理器時,卻表現出了與性能提升幅度不比對的功耗提升。骁龍888在小白測評、極客灣、億智蘑菇等多個數位頻道的測評中都出現了同頻功耗高于骁龍865的情況,而表現出性能功耗比優勢的骁龍865采用的則是台積電7納米工藝。

在骁龍888功耗表現“翻車”之後,高通為什麼仍然繼續選擇三星而不是轉向台積電代工?在高通和三星深度綁定的同時,為什麼蘋果卻将晶片代工的籌碼全部押注台積電?高通和蘋果在晶片代工上的各自站隊,又會對晶片制造領域産生哪些影響?

高通放棄台積電,并不是第一次

作為晶片設計企業,高通沒有自己的晶片制造工廠,業内可以選擇的先進制程代工廠,實際上也僅有三星和台積電兩家。

如果按照高通以往的經曆,處理器因為功耗發熱等問題收到使用者大量指責,往往就會在下一代處理器中更換代工廠。

如2014年4月釋出的骁龍810,采用四核Cortex-A57+四核Cortex-A53的大小核CPU架構,基于台積電20納米工藝制造。但因為功耗巨大,發熱嚴重,采用骁龍810的手機普遍不被消費者認可,而同時期釋出的三星Exynos 7420處理器,采用了三星第一代14納米工藝,反而規避了功耗過大的問題,幫助三星進一步鞏固了其在安卓手機中的市場地位。

經此一役,高通在骁龍810後的新一代旗艦處理器代工上,放棄了台積電,并連續三年選擇了三星:

2016年的旗艦處理器骁龍820/821采用了三星改進版的14納米LPP工藝;

2017年的旗艦處理器骁龍835采用三星10納米LPE工藝;

2018年的旗艦處理器骁龍845繼續采用三星10納米LPP工藝。

同期,高通隻有一些中低端處理器繼續采用台積電代工,如骁龍653、骁龍435、骁龍439等。

到了2018年,由于三星7納米工藝進展速度不如台積電,當年12月釋出的高通旗艦處理器骁龍855才放棄三星改用台積電7納米N7工藝(台積電7納米工藝有三個版本,一是初代使用DUV技術的N7,二是第二代使用DUV技術的N7P,三是引入EUV極紫外光刻的N7+)。

2019年12月,高通釋出的旗艦處理器骁龍865繼續交由台積電代工,采用台積電N7P工藝制造。

高通蘋果各站一隊,晶片代工業還能擠進誰

但高通也并沒有忘記三星。哪怕2019年高通5G晶片Snapdragon SDM7250因為三星7納米制程工藝問題全部報廢,高通也依然和三星持續進行代工合作,并在2020年12月釋出骁龍888,再一次抛棄了台積電而改用三星5納米工藝。

雖然不好直接比較,但根據公開資訊,三星5納米工藝在半導體密度等參數上,确實落後于台積電5納米。

高通這一次的選擇,與其說是放棄台積電,倒不如說台積電因為工藝的先進性,産能被蘋果等更大的客戶給“截胡”了。對于蘋果這類大客戶,台積電不僅産能上傾斜,價格上也有優待。

2021年,台積電向客戶告知了先進制程工藝漲價的消息,但針對高通、AMD等客戶的價格上漲20%,針對蘋果的價格漲幅卻不到5%。高通和AMD是以對台積電給予蘋果特殊待遇的做法感到不滿。有消息透露,高通和AMD都在計劃将部分晶片代工訂單轉至三星,以降低對台積電的依賴。

晶片代工領域台積電一家獨大顯然不利于上遊晶片設計企業。那麼,在某一方先進制程領先時,仍然将中低端晶片交給另一方代工,甚至在某一方先進制程不具備領先優勢時也要将旗艦晶片交給其代工。如扶持三星作為“二供”,也有利于高通将來擁有更多的晶片代工企業作為選擇。

但另一個問題來了,蘋果為什麼不擔心台積電店大欺客?哪怕代工價格漲幅低于高通等企業,但相比于台積電,蘋果有能力客大欺店嗎?

蘋果也曾是“海王”

蘋果一直堅持多供應商政策,在代工組裝、螢幕、電池等環節或部件上,都會選擇多個供應商,但在晶片代工領域,蘋果卻比較專一。

iPhone 4之前,蘋果使用的是第三方生産的處理器。從2010年iPhone 4搭載自研的第一顆A系列處理器A4開始就一直在三星代工。直到2014年釋出的A8處理器,蘋果才轉投台積電,采用台積電20納米工藝制造。

蘋果2015年9月釋出的iPhone 6s手機上所搭載A9晶片,則第一次由三星和台積電兩家代工廠共同生産。為生産這款晶片,三星采用14納米的14LPE技術,台積電采用的則是16納米的16FF+技術。

有評測指出,三星和台積電代工的不同A9晶片有明顯功耗差異,三星版本功耗最大會超過台積電版本20%以上。

針對這一情況,蘋果在發給美國科技網站Techcrunch的官方聲明中解釋道:“部分實驗室讓處理器維持高負載狀态,直到電力耗盡,這不符合真實生活的情境。我們的測試資料以及顧客資料顯示,采用所有不同零件iPhone6s和6s Plus的真實電池壽命差異,差異僅在2-3%之間。”

蘋果的聲明中雖然說不同版本的晶片在續航上最大隻有3%的差異,但消費者并不認可。最終,蘋果下架了可以檢測處理器是台積電還是三星代工的軟體,并且從A10系列晶片開始,蘋果A系列處理器都由台積電獨家代工。

台積電和蘋果的綁定究竟有多深?在A系列處理器之外,台積電組建了一個超過300人的專屬研發團隊,與蘋果深度合作,以研發蘋果電腦的M系列處理器。

對蘋果來說,三星擁有多重身份。這家南韓巨頭不僅是晶片代工廠,還是世界領先的手機巨頭。而台積電是一家與蘋果從不存在直接競争關系的晶片代工廠。

将晶片完全交給台積電代工,不僅節省了A9晶片時代兩家代工廠共同生産一款晶片的額外成本,還能夠憑借獨占優勢早于競争對手用上最先進的制程工藝。

對高通來說,時而選擇台積電,時而選擇三星,就可以根據雙方晶片制程在先進性、成本、配合度等多方面因素選擇當時最佳的方案,高通的“海王政策”似乎也更加靈活。

高通蘋果各站一隊,晶片代工業還能擠進誰

圖源:高通官網

但目前來看,因為台積電與蘋果綁定越深,高通有完全押注三星代工的趨勢,不再“海王”。蘋果手機相比安卓手機的優勢越大,就越不利于高通的發展。

而且,蘋果計劃從2023年起使用台積電的4納米工藝為iPhone生産定制的5G基帶晶片,取代現在的A15處理器中所內建的高通X60基帶。

在2019年和解了專利官司之後,高通與蘋果的競争仍在持續。在競争激烈的晶片賽道,台積電越是和蘋果深度綁定,就越不能為高通所接受。高通就會選擇将旗艦晶片交給三星代工,部分中低端晶片交給高通代工,最終雙方也互相不構成對方的大客戶。

而對于蘋果來說,旗艦晶片A9曾經由兩大晶片代工企業共同生産的“腳踏兩隻船”政策早已被證明無效,且易引發争議。專一于台積電,形成深度綁定,也為蘋果當下的發展帶來益處。

兩強相争,誰能得利?

高通與三星深度綁定,蘋果與台積電深度綁定,兩大強勢集團已經拉開了對戰的陣勢。

台積電在營收規模上仍具有絕對的領先。TrendForce資料顯示,2021年第三季度,三星電子代工銷售額環比增長11.0%至48.1億美元,繼續位居第二;台積電銷售額環比增長11.9%至148.84億美元,占比53.1%,穩坐第一。此外,7納米及5納米工藝貢獻了台積電整體過半營收額,而這一比重還在持續增長當中。

高通蘋果各站一隊,晶片代工業還能擠進誰

在先進制程的競争上,台積電在7納米工藝上領先一籌,而在5納米工藝上雙方幾乎齊頭并進,在更先進的4納米、3納米制程上雙方也都有規劃。

三星的4納米制程已經量産,應用于高通最新的骁龍8 Gen 1處理器上。此外,三星還在考慮在美國建立最先進的3納米晶片工廠。據報道,三星将從2022年開始安裝主要裝置,并于2023年開始營運。

11月19日,聯發科釋出了其基于台積電4納米制程的旗艦處理器天玑9000,但預計2022年一季度量産,時間稍晚于三星4納米。

由于台積電5納米工藝上對三星構成的優勢,業内在4納米工藝上也對台積電有着更高的期待。有消息稱,高通可能會在2022年推出骁龍8 Gen 1+旗艦,并采用台積電4納米工藝。

但同代處理器的plus版本更換代工廠,高通此前的曆史中還沒有發生過。骁龍865以及骁龍865+、骁龍870都是采用同一個代工廠及工藝(台積電N7P)制造。是以,這一消息的可靠性依然存疑。高通旗艦處理器至少在一代的時間周期内,大機率不會更換代工廠。

台積電的3納米制程計劃在2022下半年年量産。屆時,該公司相關制程的單月産能為5.5萬片起,2023年會達到10.5萬片。根據已透露的資訊,台積電的3納米仍舊沿用FinFET(鳍式場效應),在N2技術節點才會使用GAA(全環繞栅極架構)。

據報道,三星采用GAA的3納米制程技術已正式流片,邏輯面積效率提高了35%以上,功耗降低了50%,性能提高了約30%,性能上優于台積電的FinFET架構的3納米制程。

在5納米時代性能、功耗略弱于台積電的三星,在4納米、3納米時代,或許将追上台積電。你追我趕的市場格局,也将有更多工藝路線供晶片設計企業選擇,甚至還引發更多入局者。

英特爾就再次準備開放晶片代工業務。該公司2021年3月公布的IDM 2.0計劃顯示,從2023年起将部分消費級CPU和資料中心CPU交由三星、台積電等第三方代工廠,還會成立獨立“晶片代工”部門,覆寫x86、ARM、RISC-V等多種IP。

也就是說,英特爾不再堅持從晶片設計到流片、制造的垂直一體,而是既會将部分晶片交給别人代工,也會幫别人代工各類IP晶片。

在自己晶片交給别人代工上,英特爾與台積電的合作似乎更為看好。12月13日,英特爾CEO基爾辛格還搭乘私人飛機飛抵台灣拜訪了台積電等企業,并向外界表示,台積電和英特爾的合作關系非常深遠,台積電在許多技術方面都協助過英特爾公司,進而釋放了更大的晶圓産能,創造了前所未見的産品。

在為别人代工上,基爾辛格曾經表示,蘋果是他們特别想要發展的潛在客戶。

但在Mac産品線上,蘋果正在放棄英特爾晶片,可以預見未來全線Mac産品都會不再使用英特爾處理器。在晶片代工領域,蘋果似乎沒有理由放棄台積電選擇英特爾。長期以來,英特爾在處于市場領先位置時,更傾向于用自己的先進制程鞏固自身的晶片優勢;而當英特爾不再處于市場領先位置時,其制程工藝往往在市場中已不具備領先優勢了。

英特爾這幾年在先進制程上的嘗試并不算成功。該公司的14納米工藝連續應用于多代處理器,但在14之後越來越多的“+”号也被消費者吐槽工藝更新太小。同時,該公司10納米工藝一直到11代移動版酷睿處理器才得以順利規模化量産,但與同時期的台積電5納米工藝相比已存在差距。而台積電的先進制程還在不斷進展,基于目前5納米制程節點,今年10月就推出N4P工藝,性能比最早期的N5工藝提高了11%,也比N4工藝提高了6%。12月16日上午,在N4P之後,台積電又宣布推出 N4X 制程工藝技術,性能比N5提高15%,比N4P 提高4%,預計将在2023 年上半年進入風險生産。

2010年,英特爾也曾代工過外部晶片。但由于英特爾在PC處理器和移動端處理器上都想分一杯羹,在用自己的先進制程為可能的競争對手提供晶圓代工業務上,就很難達成合作意向。同時,英特爾的産能總是要優先保證自家晶片生産,可供給外界的産能不足。

多種因素下,2018年,英特爾對外宣布“将制造資源重新集中在自己的産品上”,基本放棄了代工業務。直到2021年,該公司再次提出IDM 2.0計劃。

市場對英特爾再次開放代工業務并不看好。但除了台積電與三星,市場上也對更多有技術實力的晶圓代工廠入局存在着較大的需求。

在高通與蘋果的争鬥中,晶片代工廠的産能也被深度綁定,排他性變得更強。在台積電與三星之外,更多其他晶片代工者入局,或許也可以在兩強競争的戰場中收獲到自己的獵物。

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