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        《電子技術應用》
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        巨頭壟斷的手機芯片市場,殺出一匹國產黑馬

        2022-06-30
        來源: 芯東西

          用“蘋果模式”做芯片,探索國產手機SoC突圍的新路徑。

          在芯片工藝制程升級逐漸放緩、芯片架構鮮有突破的今天,手機芯片性能的提升似乎遇到了瓶頸。

          這樣的現狀無疑加劇了手機芯片市場的“內卷”,小玩家的生存更加艱難,在蘋果之外,安卓手機芯片市場幾乎被高通、聯發科壟斷。

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          ▲全球智能手機AP市場份額,來源:Counterpoint

          一方面,華為海思受限,難以獲得先進工藝代工;另一方面,大陸芯片廠商展銳在整體市場份額方便比較有限。

          國產手機芯片的發展,似乎遇到了瓶頸。

          而就在幾天前,小米面向海外市場的子品牌POCO剛剛發布了新機POCO C40,在其同價位段出色的AI能力、影像能力及能效比背后,一顆國產手機SoC引起了業內廣泛關注。

          小米POCO C40搭載了瓴盛科技研發的第一顆手機移動芯片平臺JR 510,而作為一家成立僅四年的創企,瓴盛科技毫無疑問正在用一種新的思路和玩法殺入手機芯片市場。

          他們的出現,也成為了國產手機芯片行業發展的新變量。

          此次芯東西與瓴盛科技CEO肖小毛進行了深入交流,深入挖掘了JR 510背后的關鍵技術、瓴盛自研芯片的商業邏輯,并對于未來手機芯片市場的發展格局以及瓴盛科技的機遇挑戰進行了深度前瞻。

          01.“千元機”芯片用上AIvDSP模塊成拍照“殺手锏”

          當下,隨著手機智能化程度越來越高,手機對于AI能力的需求也水漲船高,目前旗艦手機SoC普遍具備較高的AI算力。

          但引起我注意的是,作為一款瞄準入門級中低端智能手機市場的SoC,JR 510這這顆芯片配備了AI硬件加速器,也就是在旗艦手機SoC中常見的NPU模塊,這樣的配備會不會顯得有些奢侈呢?

          答案是否定的,其實當下AI能力即使在“百元機”、“千元機”市場,也有廣泛需求存在。

          比如我們平時常用的視頻拍攝、各類社交App中的視頻通話功能,都涉及大量的視頻圖像處理過程,雖然通過CPU和GPU,并輔以算法,也可以處理這樣的任務,但能效比并不高,而在手機這種小型移動設備上,能效比非常重要。

          相較而言,將這種視頻圖像處理任務交給專用的AI加速器來處理,效率會更高。

          這次JR 510內部集成了獨立AI加速引擎,該NPU模塊可以提供1.2TOPS的AI算力,通過硬件AI加速,JR510可以在AI運算、視覺與圖像處理以及音頻算法等方面實現更好的處理效果和更高的能效比。

          雖然在峰值算力方面,JR 510相比高端及旗艦SoC還有一定差距,但要知道,相較于同價位段手機SoC通常以AI軟件加速的方式,AI硬件加速能力還是缺失狀態。

          比如高通的驍龍400系列、聯發科的中低端H系列SoC,都沒有配備獨立的AI硬件加速單元,僅靠軟件算法來實現圖像的處理。

          相比之下,AI硬件加速能力的優勢,是比較明顯的,同樣做到30幀的視頻美顏,通過AI硬件加速來實現所需要的功耗要遠低于使用純軟件的方式。

          可以說,JR 510對于入門級中低端智能手機AI能力的提升,是“從0到1”的過程。

          除了配備NPU模塊,JR 510還具備拓展支持獨立視頻處理模塊vDSP(Video DSP)的能力。

          如果手機終端廠商有進一步提升手機拍照體驗的需求,JR 510還可以進行針對性調整。屆時,在NPU和vDSP的共同加持下,手機對于ISP圖像信息的處理加工能力將進一步提升,推高入門級中低端智能手機的拍照體驗的“天花板”。

          當然,在這些“獨門秘訣”之外,JR 510的“基本功”也是過硬的。

          為了實現更好的能效比,瓴盛科技的JR 510采用了三星11nm FinFET工藝。相比之下,大部分同價位段競品芯片所采用的普遍為28nm工藝。

          在芯片架構方面,JR 510的CPU部分采用了A55內核,而同價位段競品CPU通常使用的還是A53內核。在GPU方面,JR 510采用了Arm Mali G52。

          根據目前海外市場的實機測試來看,搭載JR 510的智能手機,應付一些輕度甚至中度負載手游,都是可以較為流暢運行的。

          而6000mAh電池輔以JR 510較低的待機功耗,則讓落地機型小米POCO C40實現了比較好的續航體驗。

          02.入門級市場的“攪局者”4G市場是塊被忽略的大蛋糕

          從NPU到vDSP,再到三星11nm工藝,一顆入門級手機芯片,真的值得如此“大費周章”的“堆料”嗎?

          實際上,目前手機芯片市場雖然內卷激烈,但技術競爭焦點更多是落在中高端及旗艦手機芯片上,高通、聯發科對于中低端入門級手機芯片的重視程度甚至可以說是“嚴重不足的”。

          高通依托自身技術優勢,在5G高端芯片市場進一步站穩腳跟,而對于4G芯片的迭代則放慢了腳步。

          另一邊,聯發科推出了旗艦天璣9000和中高端天璣8100兩顆SoC,但面向自己以往主力價格段的中低端芯片新品卻推進緩慢。

          此前,聯發科的主力市場都是中低端手機芯片,但近幾年,聯發科不斷發力高端市場,嘗試與高通一教高下,因此資源也更多集中在高端芯片上,對于4G中低端芯片的重視程度有所降低。

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          ▲2021年全球安卓智能手機AP市場價格分布情況,來源:Counterpoint

          可以說,對于手機終端廠商來說,4G中低端手機芯片市場的氣氛顯得十分“沉悶”,急需優秀的產品來填補空白。

          瓴盛科技的JR 510正是這樣一個“攪局者”。

          在扎穩基礎CPU、GPU和通信基帶性能后,JR 510其NPU提供的AI處理能力以及vDSP模塊對于拍照效果的提升,實際反饋在消費端,都是用戶能夠感知到并有迫切需求的,瓴盛科技抓住這樣的需求,打出了自己的差異化優勢。

          雖然JR 510成為了入門級中低端手機芯片市場的一匹黑馬,但需要注意的是,JR 510仍然是一顆4G芯片,這不免令人產生疑問,在5G時代,做一顆4G芯片,它的市場能有多大?

          仔細梳理當下主流廠商的手機產品線,我們能夠看到一個顯著特點,就是5G手機目前主要以中高端和旗艦智能手機為主,入門級的百元機以及千元機仍然有大部分是4G手機,而這些4G手機使用的芯片,不少采用的仍是多年前的技術。

          如果單看國內智能手機市場出貨量數據,5G手機占比已經超過80%,但實際上國內5G普及的進度仍然是遠低于預期的,而4G手機需求的堅挺程度反而是超出預期的。

          另一方面,放眼全球市場,5G普及速度要遠低于國內市場。目前全球手機市場仍有將近一半的出貨量都為4G機型,相比國內較高的5G普及率,海外4G市場仍然是一塊規模不容忽視的大蛋糕。

          根據Counterpoint數據,2021年全球智能手機出貨量為13.2億部,其中5G智能手機出貨量為5.3億部左右,可以看到,非5G智能手機出貨量規模依然十分可觀。

          根據市場研究機構Sigmaintell數據,2021年全球4G智能手機SoC出貨量超過了7.64億顆,相比之下,5G智能手機SoC出貨量為5.81億顆。

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          ▲2020-2021年全球智能手機SoC/AP出貨量(單位:百萬顆),來源:Sigmaintell

          客觀來看,新冠肺炎疫情席卷全球的這兩年多時間里,全球通脹持續加劇,消費者對于電子產品的支出有降低趨勢,因而對于中低端4G智能手機的需求也依然旺盛。

          除了需求使然,作為手機芯片賽道一個新入場的玩家,從4G芯片入局,實則也是一種更加穩妥的選擇。

          目前5G芯片市場可以說已經被高通、聯發科等巨頭牢牢把持,技術迭代速度較快,投資高、風險也更高,對于初創企業來說,想要在短時間內跟上他們的步伐,是有較大挑戰的。

          今年上半年,消費電子市場的疲軟,就給高通和聯發科帶來了大量的芯片庫存積壓。這種賽道內和賽道外的各種不利條件,對于年輕的芯片創企來說,并不友好。

          同時,5G芯片更多應用在中高端和旗艦手機中,終端廠商對于芯片方案的選擇,考慮的因素更加復雜。在這其中,芯片廠商的品牌能力十分關鍵,這對于終端廠商和消費者的決策都會有明顯影響。

          相對而言,4G手機芯片市場的機會更多,瓴盛科技可以憑借自身技術優勢,快速在4G市場推出具備獨特競爭力的芯片產品。

          在肖小毛看來,現在先把品牌做起來很關鍵,同時等待5G市場真正下沉到中低端機型,瓴盛再入局,是個更穩妥的選擇。在未來至少5到6年內,4G手機市場的規模依然十分可觀,足以為創企成長提供豐厚沃土。

          在與肖小毛的交流中,我能明顯感受到,瓴盛科技是一家相對“務實”的企業,而他們目前的重點,就是踏踏實實地將JR 510這顆芯片平穩落地。

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          ▲小米POCO C40官方宣傳頁面中對JR510的介紹:“八核處理器,流暢體驗”,來源:POCO官網

          肖小毛也坦言,能夠拿到小米的訂單,是十分幸運的,但同時對瓴盛來說也是考驗。他們的團隊變得更有信心,但壓力也更大了。

          毫無疑問,對于瓴盛科技來說,小米POCO C40,是他們在起步階段的良好跳板,先站穩腳跟,才能進一步跳向更高處。

          以小米多年以來在海外市場建立的渠道能力以及品牌影響力,一旦芯片能夠輔助產品成為爆款,不論是從營收還是品牌建設方面來看,對于芯片供應商來說都將是良好的助力。

          03.背靠巨頭、瞄準全球AIoT時代或有更大機遇

          小米創始人兼CEO雷軍曾說,做自研芯片是“九死一生”。的確,做自研手機SoC,其難度是非常大的,從前期投入、中期研發到后期落地,每一個階段都會經歷無數“生死線”。

          放眼全球,目前的主流市場也僅有高通、聯發科、三星、展銳三家通用芯片廠商,蘋果、谷歌的移動芯片只用在自家設備中。

          因此能夠做出自研手機SoC,并成功落地在頭部手機巨頭的產品中,對于一家成立僅四年的創企來說,似乎有些“不可思議”。

          在談及瓴盛的核心優勢時,肖小毛毫不避諱他們與高通的關系。

          其實瓴盛科技在芯片圈并不是“陌生面孔”,早在2018年其成立之初,他們就受到了業內廣泛關注。瓴盛科技的主要投資方,包括目前手機芯片巨頭高通以及大唐集團旗下芯片設計公司聯芯科技。

          在技術方面,瓴盛在通信基帶層面獲得了高通的技術授權支持,憑借高通在通信基帶層面的深厚積累,瓴盛能夠快速推出適用于全球運營商的通信基帶產品,這也是他們的核心優勢之一。

          在SoC的研發方面,做通信基帶實際上是非常困難的一個環節,強大如蘋果公司,其A系芯片仍然需要外掛高通的5G基帶才能讓iPhone實現5G通信。為了掌握關鍵技術,蘋果更是不惜重金買下了英特爾的通信基帶業務部門。

          可以說,瓴盛科技在掌握基帶技術優勢之上,可以將更多精力聚焦于打造自身芯片整體系統的優勢特性上面,讓資源更加集中。這也是國內華為海思和展銳都不具備的優勢。

          在肖小毛看來,為快速進入激烈的移動芯片市場,瓴盛科技在初期的商業模式會類似蘋果:重點做基帶以外的部分,打造系統綜合優勢,實現更好的用戶體驗。

          目前瓴盛科技的員工人數在400人上下,其中包括職能部門的工程師在內研發人員占比超過了90%,有一些技術大牛更是來自于高通、大唐、Marvell等國內外頭部芯片企業,這些都是瓴盛科技的核心優勢所在,對于做芯片來說,人才是關鍵中的關鍵。

          SoC之所以難做,是因為它涉及CPU、GPU、ISP、通訊子系統等眾多模塊的協同,同時還需要對整體的性能、功耗進行大量調教,這些難關的攻克都需要大量有經驗的研發人員,如果從零起步,難度無異于“從做輪子開始造車”。

          實際上,JR510早在2021年上半年就實現了流片,同年8月芯片一次流片成功,并于5個月內在客戶終端版本上實現谷歌GMS認證通過,這樣的效率也側面體現了瓴盛科技在技術研發和落地方面的過硬能力。

          當然,芯片研發不是一蹴而就的,相比“一口吃個胖子”,瓴盛科技顯然采用的是“小步快跑”的方式來做芯片。目前JR 510主要是依托自身技術優勢,在前期已有積累上快速做出滿足市場需求的產品。

          瓴盛科技目前一直在開發自己的技術IP,據了解,一些自研技術也會陸續應用在芯片產品中,完成對三方技術的替換。

          這次推出的JR 510,雖然是首顆手機SoC,但并不是瓴盛科技的第一顆自研芯片,在創立之初,他們的第一顆芯片瞄準的是AIoT市場。

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          ▲2021年12月20日,第十六屆“中國芯”集成電路產業促進大會暨“中國芯”優秀產品征集活動發布儀式上,瓴盛科技AIoT SoC JA310榮獲2021“中國芯”優秀技術創新產品獎。

          如今距離瓴盛科技創立過去四年多,AIoT市場的發展也來到了前所未有的高速階段,而且值得注意的是,所有手機終端廠商都在大力布局AIoT賽道,從智能手表、智能手環、智能耳機到各類智能家居產品。

          手機與各類AIoT設備的交互、協同、融入都在不斷加深。

          其實AIoT芯片與手機芯片有著很多的相似之處,可以說在技術底層有很強的共通性,只是解決具體用戶需求的復雜度有所不同。

          瓴盛科技基于自身在手機芯片、AIoT芯片領域的積累,具備在未來AIoT高速發展的時代,進一步找到新的突破口的能力??梢哉f,未來留給瓴盛發揮的空間,依然很大。

          04.結語:國產手機芯片黑馬或成市場“鯰魚”

          不論從AI能力、視頻處理能力還是芯片能效比來看,瓴盛科技JR 510都成為了入門級中低端智能手機芯片市場的一匹黑馬。

          利用好自身已有技術積累、重視技術研發、找準市場快速切入,都是瓴盛科技實現突破的關鍵。而拿下小米之后,JR 510后續的實際表現和市場反饋,都成為了后續業內關注的焦點。

          未來,AIoT快速發展,手機與更多智能設備的融合都會給瓴盛科技帶來更多可能,而全球消費電子的短暫疲軟也將成為對這家四歲創企的一次考驗。

          作者 |  云鵬

          編輯 |  漠影




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