移動芯片如何走出“高位均衡陷阱”？
嗨，我的朋友，你今天卷了嗎？
略顯殘酷的術語“內卷化”已經成為當代青年工作者相互嘲諷的社會代碼。一旦涉及到整個行業(yè)，就是一場血戰(zhàn)。這一幕對于手機芯片領域的玩家來說并不陌生。
如果你關注一下這幾年的半導體行業(yè)，你會發(fā)現幾乎有實力的芯片廠商都陷入了所謂的“高級均衡陷阱”。
比如業(yè)界迄今為止能實現的集成度和量產性最高的——5nm芯片制造工藝，在大約兩個月的時間里，幾乎已經收集了全球手機SoC芯片設計領域的“五張王牌”。
10月，蘋果iPhone 12系列手機上的A14搶到了5nm芯片的全球首映；隨后，華為Mate40系列搭載的麒麟9000系列芯片成為當時技術最先進、晶體管數量最多、集成度最高、性能最全面的5G SoC。不久前，三星發(fā)布了Exynos1080，這是全球第二款采用5nm工藝、集成5G基帶的芯片。高通、聯(lián)發(fā)科、英偉達還沒有出片，但已經有媒體報道稱將在5/4nm開始量產。
眾所周知，芯片制造工藝越先進，單位面積需要容納的晶體管越多，越接近物理系統(tǒng)的極限。業(yè)界有一個共識，5nm工藝后，芯片設計將面臨更復雜的物理效應，難度會成倍增加，這也意味著R&D和制造成本會增加。
今天的移動芯片領域似乎與內卷化及其導致的“高級均衡陷阱”相適應。
美國人類學家吉爾特認為內卷化是一個邊際效用遞減的過程。當一種社會或文化模式在某個發(fā)展階段達到某種形式時，它就停滯不前或無法轉化為另一種先進模式。那么，從手機芯片的“內卷化”中我們能讀到什么呢？
困守摩爾定律圍城：移動芯片為何越來越“卷”？
美國經濟學家曼塞爾奧爾森(Mansell Olsen)曾用“集體行動的邏輯”來解釋現代國家內卷化的原因。一個公平公正的制度能夠使人們按照亞當斯密的自利原則進行活動，從而促進公共利益的最大化。但是“集體行動的邏輯”會戰(zhàn)勝這個體系，導致有限的增長和內卷化。
很明顯，半導體領域是作為政治博弈工具使用的，進入反全球化模式就是一個內卷化系統(tǒng)。失去了共建、合作、貿易動能的移動芯片市場，就像一個封閉的國家，因為分離而簡單卷起。
除了制度原因，智能手機作為高性能芯片最大的消費市場，其成長環(huán)境和商業(yè)模式也發(fā)生了重大變化。所有廠商都進入了激烈的股市競爭。當產品增速超過市場增速時，相關產業(yè)鏈自然會進入漫長而痛苦的調整期。
為什么集體選擇要和制造過程角力？“摩爾定律死了”已經叫了很多年了，大家都知道它的物理瓶頸就在眼前。量子計算雖然漂亮，但還沒有進入實用階段，離落地微型移動芯片更遠；新型半導體材料的工業(yè)化生產也有技術問題需要解決；光學芯片和腦芯片還處于想象階段。主力只能在摩爾定律的道路上跑。
當然，這條路徑的天花板也清晰可見。蘋果發(fā)布的官方數據顯示，與A13相比，A14的進程從7nm升級到了5nm，但CPU只增加了17%，GPU只增加了8%，與理論值相差甚遠。
“八仙過獨木橋顯神通”的場景，決定了芯片廠商一定要精進才有機會，但最終的解決方案一定是告別無盡的內卷，尋找更高的天空。
尋路：小術，大道
歷史上成功突破內卷的國家有很多。比如農耕文化深厚的法國，就已經蛻變成了大海。荷蘭、英國和美國也打破了發(fā)展中的內卷化詛咒。典型的驅動力，比如亞當斯密的《國富論》，瓦特的蒸汽機，恰恰說明了新技術、新思想的開放與交流，最終打破了內卷化。
具體到移動芯片領域，有哪些值得關注的新增內容？
第一次機會，當然是5G。
根據中國信息通信研究院的數據，2020年1-9月，中國市場5G手機累計出貨量達到1.08億部，是移動通信行業(yè)產業(yè)發(fā)展最快的一次。
市場需求的突然增加也吸引了各種廠商的競爭。蘋果、華為、三星、高通領路，聯(lián)發(fā)科、紫光展銳也在積極部署。
蘋果的5G手機也在，但今年她開始向我們走來之前，我們打了一千次電話，催促了一千次。雖然有5G，但是大家看著都有點傻眼。根據臺灣《聯(lián)合新聞網》發(fā)表的iPhone 12反匯編文章，A14芯片是高通X55基帶芯片。
緊隨其后的麒麟9000和三星Exynos1080都采用了應用處理器與5G基帶集成的方式，即SoC制造5G芯片，具有性能更強、功耗更低、更省電的優(yōu)點。行業(yè)的下文也證明了麒麟路線的正確性。
目前已經推出三代5G SoC芯片的華為，對5G顯然更放心。麒麟9000采用華為自主研發(fā)的基帶芯片巴龍5000搭建，5G通信比蘋果A14好很多。
在麒麟9000上，支持200M雙載波聚合。Sub-6G SA網絡理論下行峰值速率達到4.6Gbps，上行峰值速率達到2.5Gbps，測速軟件可以達到2.6Gbps，是平均水平的兩倍。也使得5G超高速傳輸的特性充分到達用戶體驗端，可以在目前5G SA網絡環(huán)境下打造業(yè)界最快的5G體驗。
為什么蘋果、高通等頭球員堅持“外掛模式”，因為5G SoC對設計和IP要求很高，天線設計、信道測量，甚至基站和現有網絡協(xié)議匹配都是學習。
作為業(yè)內唯一能提供端到端SA/NSA解決方案(包括系統(tǒng)、芯片、CPE/手機)的供應商，華為和麒麟9000在5G領域的基本功毋庸置疑?？萍计放票旧砭褪且环N“話語權”。在移動芯片必須擁抱5G的趨勢下，麒麟9000和華為在5G領域的積累和突破，也讓中國第一次進入通信革命浪潮的牌照桌。任何事情都有可能，只要它上桌不下去。
移動芯片的第二個重點是架構。
隨著人工智能等新能力的出現，移動芯片開始強調異構協(xié)作，集成CPU、GPU、NPU、DSP等單元，為不同終端和任務提供靈活的調用。
要根據不同產品的受眾創(chuàng)造差異化的體驗，購買高通、聯(lián)發(fā)科等芯片顯然是不夠的。所以蘋果、華為、三星都參與了自主開發(fā)架構，VIVO也選擇與三星深度合作，試圖擴大核心組件的差異。
其中，蘋果憑借軟硬件融合的優(yōu)勢，其芯片一直被業(yè)界公認為領先于Android芯片。A14使用的自主開發(fā)架構在運行分數上已經超過了其他依賴ARM公共版本架構的芯片。
麒麟9000是全新升級的Cortex-A77 CPU，采用1、3、4、3速節(jié)能CPU，大核主頻超過3.1GHz，GPU在ARM架構上搭載G78微架構，24個GPU核堆積在非常小的空間內，比上一代麒麟990增加一半，性能和能效協(xié)調打造最佳手機體驗。另外值得一提的是，NPU已經升級到達芬奇架構2.0版，創(chuàng)新性采用雙巨核微核架構。卷積網絡的性能提高了一倍，可以靈活應對復雜或簡單的AI任務。
Exynos1080是三星放棄自研架構，與ARM、AMD深度合作后打造的。隨著新一代ARM架構的出現，增加了NPU和AI解決方案。你可能已經注意到，與CPU等傳統(tǒng)計算單元相比，NPU的存在和升級，就像專用于圖像計算的GPU一樣，由于其在機器學習方面的特殊能力，引起了移動芯片廠商的廣泛關注。高通驍龍845發(fā)布的時候，因為不符合NPU的趨勢，AI能力落后，受到了批評。
這種神經網絡處理器是麒麟970在2017年首次引入手機的。為了適應AI趨勢，蘋果在華為推出NPU的同時，選擇使用傳統(tǒng)硬件模塊進行AI適配。高通的AI Engine還對CPU、GPU、DSP等硬件模塊進行調整，達到NPU效果。在高吞吐量計算的情況下，需要將數據上傳到云端進行AI推理，然后發(fā)回本地。
自主開發(fā)的架構在移動芯片設計領域被稱為“完美之路”。有多重要？比如蘋果處理器一開始并不具備相對于安卓的絕對優(yōu)勢，但是開始開發(fā)自己的CPU，從基于ARM Cortex-A8架構的A4芯片擺脫了對三星的依賴，逐漸形成了自己的性能優(yōu)勢?？梢灶A見，在下一場移動芯片架構之戰(zhàn)中，擁有底層自主開發(fā)技術的蘋果、三星、華為等巨頭仍將在同一舞臺上展開競爭。
巨頭們爭得不可開交，但是用戶最關心的是什么，體驗，體驗還是體驗？
每次發(fā)布新的手機產品，參數對比可能不是所有人都懂，但當AI拍照、人臉識別、AR交互等創(chuàng)新應用分享時，觀眾立刻活躍起來。而當代用戶最離不開的一個基本功能就是攝影。
從第一代iPhone開始，相機功能有了創(chuàng)新，比如2012年的全景拍攝，2015年的穩(wěn)定光學影像，2016年的人像模式等等。
安卓陣營也在迎頭趕上。近年來出現了很多令人印象深刻的創(chuàng)新，比如算法層面的AI攝影，最近麒麟9000在硬件層面將NPU和ISP芯片結合起來，打造差異化的視覺效果。
ISP圖像信號處理是圖像處理的硬件核心，對焦、曝光、構圖等都離不開它，這也直接決定了成像效果。傳統(tǒng)手機芯片不集成ISP，而麒麟9000創(chuàng)新性的將NPU的AI能力和ISP的成像能力融合在一起。
這樣做的好處是圖像處理有強大的計算能力支持，每一幀都可以做復雜的算法處理。同時，手機具有“看得清楚”到“了解”世界的能力，比如實時環(huán)繞聲曝光HDR視頻合成，即使在暗光下也能實時捕捉光影細節(jié)，進而合成出細節(jié)完整的視頻。
帶來的變化也是用戶可以直觀感受到的視覺體驗提升?？匆曨l的時候，他們會自動調整視頻網站的清晰度，用AI讓原來的低分辨率圖像變得不穩(wěn)定或者視頻質量差。清晰；
或者拍攝視頻過渡時，突然的明暗變化會導致細節(jié)消失，拍攝不得不暫?；蚍珠_。而搭載麒麟9000的手機可以在不同光照條件下捕捉和處理細節(jié)，為手機圖像的改善提供了基礎保障。
今天麒麟9000驚人的創(chuàng)新和面臨的困難讓我想起一句詩：不被河流接受，就變成一艘船，等待風暴過去。就算被浪打，也不會沉。
在內卷化中重建未來，可能嗎？
美國政治學家塞繆爾亨廷頓(Samuel p Huntington)在《文明的沖突與世界秩序的重建》中指出，高度的經濟相互依賴“可能導致和平與戰(zhàn)爭，這取決于對未來貿易的預期”。如果各國預期這種高度的相互依賴不會持續(xù)下去，戰(zhàn)爭就可能發(fā)生。
顯然，全球半導體產業(yè)鏈的相互依賴必然會在地緣政治局勢中變得充滿不確定性，因此主要制造商之間的戰(zhàn)爭可能會變得更加激烈。
所以我們在參與的同時會看到一些隱晦的故事，比如華為高端麒麟芯片的供貨困境，OV米對高通芯片采用比例下調，三星快速入行查高通的意義，高通將Snapdragon 875 5G芯片交給三星生產.這些都說明，沒有人會一直是這個舞臺上的主角。
在手機籌碼的賽局中，中國占據的位置和手中的牌也備受關注。我們對未來沒有答案，但想講兩個故事：
中國、美國和韓國已經研究了新材料來代替硅材料制造半導體。日本學者向當局抱怨“政府支持不足”，英特爾CEO鮑勃斯旺(Bob Swan)寫了一封公開信，聲稱“美國制造的先進芯片比例不足”，希望美國政府鼓勵建設生產工廠。最終還是要像日本一樣牢牢抓住自己產業(yè)鏈的優(yōu)勢，或者像美國一樣選擇查漏補缺，對于已經打造了多年核心的中國半導體行業(yè)來說。
不久前又發(fā)生了一個故事。2018年，華為手機出貨量首次超過蘋果，這是麒麟970(華為首款搭載NPU處理器的芯片)在市場上的漂亮勝利。其實這個產品推出的時候，蘋果和谷歌都在產品上強調AI，但是沒有深挖。這給了華為Mate10系列以AI攝影、GPU Turbo等技術線性發(fā)展智能手機的內在路徑，也迎來了洗牌品牌認知度、沖擊原有市場結構的窗口期。
在技術驅動的移動芯片世界里，事情往往是白發(fā)生的，但在反復的遭遇和探索中是否會出現超車機會，是對勇氣和毅力的考驗。
1793年，麥卡特尼率領英國代表團訪問中國。當時大國還健在，耕地面積不斷增加，人口增加到3億，幾乎達到農耕文明的極限。80多歲的乾隆自豪地稱自己為“完美老人”。
然而，事實上，封閉的帝國已經陷入了“停滯”。《長江三角洲小農家庭與鄉(xiāng)村發(fā)展》年，黃宗智評價康干盛世為“增長而不發(fā)展”，即“內卷化”。但是，乾隆并沒有感覺到。他拒絕了代表團擴大貿易的請求?！皼]有什么新東西是可怕的?！彼Ｍ麄兡鼙M快回家。
對新事物保持一點敏銳，一點希望，一點希望，可能是全球移動芯片行業(yè)和中國需要學習的東西。
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