4G芯片現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢解讀:看好聯(lián)發(fā)科高通臺積電
近年來,移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展使移動芯片成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引擎和國際競爭與技術(shù)創(chuàng)新的熱點,借助于國內(nèi)市場的有力帶動和對國際開放性技術(shù)成果的積極利用,我國在移動芯片領(lǐng)域已初步實現(xiàn)核心技術(shù)和市場應(yīng)用的雙重突破。2013年12月4日,工信部正式向三大運營商發(fā)放4G牌照,標(biāo)志著我國通信業(yè)進(jìn)入4G新時代,這為我國移動芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級營造了良好的發(fā)展環(huán)境。
一、4G時代,全球移動芯片技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢
(一)移動芯片設(shè)計技術(shù)加速多維度升級,有力支撐4G發(fā)展需求
近年來,移動芯片作為集成電路的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域,市場潛力無限,據(jù)Gartner統(tǒng)計,2013年智能手機(jī)和平板的芯片需求總和首次超過個人電腦,未來這一格局變革仍將繼續(xù)增強,且伴隨著移動芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的快速升級,呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的發(fā)展趨勢,并形成多技術(shù)路線共同演進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢。
從通信芯片的角度來看,出貨量持續(xù)快速增長,2013年上半年即達(dá)到11億片。隨著LTE商用進(jìn)程提速,2G/3G/ LTE等多網(wǎng)長期共存現(xiàn)狀使得多頻多模成為通信芯片技術(shù)發(fā)展的基本要求,高通暫時領(lǐng)先,其于2012年已推出的包括全部移動通信模式的六?;鶐酒?,并在多模多頻所需的射頻芯片、射頻前端等整合方面也具有突出的技術(shù)優(yōu)勢。此外,MTK也于近期發(fā)布4G LTE真八核智能手機(jī)系統(tǒng)單芯片解決方案MT6595,預(yù)計下半年即有相關(guān)終端產(chǎn)品推出。
從應(yīng)用處理芯片的角度來看,多核復(fù)用成為設(shè)計的重點,2013年上半年全球多核應(yīng)用處理芯片的滲透率達(dá)到2/3 。繼四核之后,應(yīng)用處理芯片出現(xiàn)兩條技術(shù)升級路徑:一是繼續(xù)加大多核復(fù)用程度,以MTK、三星等推出的八核芯片為代表,二是通過提升單個核的能力來實現(xiàn)整體升級,以蘋果推出的64位ARM架構(gòu)芯片為代表。目前,上述兩條技術(shù)路線均得到設(shè)計企業(yè)的積極響應(yīng)。不論八核并行調(diào)度還是64位架構(gòu)的應(yīng)用處理芯片,均需上層操作系統(tǒng)、API接口、應(yīng)用等同步優(yōu)化支持,芯片設(shè)計難度也大幅提升,對企業(yè)研發(fā)提出了更高挑戰(zhàn)。
除此外,移動芯片也在加速向可穿戴及智能電視等更多領(lǐng)域滲透。目前已發(fā)布的可穿戴設(shè)備大多基于成熟的移動芯片產(chǎn)品,包括谷歌眼鏡、三星手表等??纱┐魑磥砭薮蟮氖袌鰸摿φ苿有酒O(shè)計企業(yè)紛紛針對可穿戴設(shè)備推出更低功耗、更高集成的芯片產(chǎn)品,如英特爾的超小超低功耗Quark處理器等,支撐更多商用可穿戴終端的發(fā)布。在智能電視領(lǐng)域,Mstar已能通過一顆SoC芯片實現(xiàn)智能電視所有功能,國內(nèi)的TCL等企業(yè)緊跟智能電視機(jī)遇,踴躍嘗試。除此外,移動芯片與開源硬件等的融合更為其在物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用孕育更多可能。
(二)移動芯片制造工藝加速升級,助力移動計算性能與功耗的進(jìn)步
28nm已成為主流工藝節(jié)點,臺積電以絕對優(yōu)勢領(lǐng)銜,其2012年全球市場占有率接近100%,良率、性能等關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)表現(xiàn)突出;三星、Global Foundries在2013年也實現(xiàn)28nm的突破。前者除自用外,為iphone5所用的A7芯片提供代工;后者據(jù)稱已拿下高通部分訂單。但與臺積電相比,差距依然明顯。
在制造工藝的后續(xù)升級中,根據(jù)臺積電與蘋果簽訂的后續(xù)代工協(xié)議,2014年最先進(jìn)的工藝將進(jìn)入到20nm,2015年進(jìn)入16/14nm,快速升級的態(tài)勢依然不減;英特爾目前開始進(jìn)入22nm,并計劃在2014年推出14nm。移動芯片還促進(jìn)制造企業(yè)由關(guān)注“性能提升”向“性能和功耗平衡”轉(zhuǎn)變:臺積電目前四條28nm產(chǎn)線中,有三條主要用于生產(chǎn)移動芯片,而三星電子也擁有專用于移動芯片的28nm產(chǎn)線,性能和功耗平衡均是其主要特色。
二、我國移動芯片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和挑戰(zhàn)
在國家對新一代寬帶無線通信產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)的大力支持下,國內(nèi)取得了從“無芯”到“有芯”的重大突破,涌現(xiàn)出一批初具國際競爭力的設(shè)計企業(yè),與國際頂級企業(yè)間的技術(shù)差距在不斷縮小。2013年隨著4G牌照的正式發(fā)布,為國內(nèi)移動芯片實現(xiàn)從“有芯”到“強芯”的創(chuàng)新升級提供了良好的發(fā)展環(huán)境。
通信芯片方面,2011、2012、2013年前三季度我國手機(jī)基帶芯片出貨量分別為3.93、4.62、4.37億片;國產(chǎn)化率三年內(nèi)實現(xiàn)翻番,占比超過23%。在LTE芯片方面我國已基本跟上國際水平。目前海思、展訊、聯(lián)芯、中興微電子、創(chuàng)毅視訊、重郵信科、國民技術(shù)等已實現(xiàn)LTE基帶芯片的商用供貨;海思、展訊等多家企業(yè)已經(jīng)開展TD-LTE、TD-SCDMA、LTE-FDD、GSM和WCDMA五模芯片的研發(fā),并采用目前最先進(jìn)的28nm工藝設(shè)計,2014年多款平臺即可實現(xiàn)商用。LTE-Advanced多模芯片的研發(fā)目前也正在進(jìn)行,預(yù)計2014年可發(fā)布測試用樣片。
應(yīng)用處理芯片方面,2011、2012、2013年前三季度我國智能手機(jī)應(yīng)用處理芯片出貨量分別為0.97、2.58、3.18億片,目前國產(chǎn)化率達(dá)到25%,增長態(tài)勢明顯;展訊和聯(lián)芯等提供的集成通信基帶和應(yīng)用處理器的單芯片是拉動發(fā)展的重要力量。國內(nèi)企業(yè)對基礎(chǔ)架構(gòu)的理解也逐步深入,海思正成為國內(nèi)首家獲得ARM架構(gòu)授權(quán)資格的企業(yè)。此外,君正基于MIPS指令集設(shè)計的處理器架構(gòu),在教育電子設(shè)備領(lǐng)域已有較廣應(yīng)用(國內(nèi)45%市場),正逐步向智能手機(jī)、平板電腦及可穿戴等領(lǐng)域發(fā)展。在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)格局下,我國移動芯片要實現(xiàn)進(jìn)一步突破升級,在市場拓展、技術(shù)提升、產(chǎn)業(yè)合作等方面仍面臨巨大挑戰(zhàn),具體表現(xiàn)在:
一是,國內(nèi)多數(shù)企業(yè)實力和國際領(lǐng)先企業(yè)差距較大,產(chǎn)品以中低端市場為主、利潤率低,時刻面臨高通等巨頭進(jìn)入中低端市場擠壓生存空間的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),未來隨著設(shè)計技術(shù)及工藝技術(shù)升級的難度加大,面臨差距拉大再次掉隊的風(fēng)險。
二是,大帶寬、高速率、高性能、低功耗的發(fā)展需求需要引入28nm甚至更高工藝,我國目前28nm芯片產(chǎn)品僅有少量供貨。除此外,國內(nèi)企業(yè)也普遍缺乏對CPU、GPU、DSP等基本功能IP核的開發(fā)和積累,制造企業(yè)在工藝IP 的積累方面嚴(yán)重不足。
三是,移動芯片與本土集成電路制造方面的互動空間仍然巨大,如中芯國際40nm工藝僅能支持國內(nèi)廠商約20%的產(chǎn)能需求,28nm尚未進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段,無法滿足國內(nèi)企業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)需求。
在面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的同時,我國移動芯片技術(shù)未來升級也存在幾個方面的機(jī)遇:
一是,2013年12月4日,工信部正式向三大運營商發(fā)放4G牌照,標(biāo)志著我國通信業(yè)進(jìn)入4G新時代,全球最大LTE市場的啟動為我國移動芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級營造了良好的發(fā)展環(huán)境。
二是,移動智能終端仍將保持蓬勃發(fā)展的態(tài)勢,國內(nèi)終端企業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)的地位快速提升,華為、聯(lián)想、中興已進(jìn)入全球前十,在主流及入門市場中國企業(yè)更是成為創(chuàng)新主力。國內(nèi)巨大的市場優(yōu)勢及終端產(chǎn)能優(yōu)勢,為后續(xù)芯片企業(yè)與終端企業(yè)深化合作,提高芯片國產(chǎn)化率創(chuàng)造了更多發(fā)展機(jī)遇。
三是,國內(nèi)移動芯片企業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展,在技術(shù)及市場方面已取得一定突破和積累,并積極參與國際市場的競爭與合作,在全球產(chǎn)業(yè)地位得以提升的同時,也在迅速跟進(jìn)全球技術(shù)發(fā)展趨勢,并與國際巨頭形成良好的合作關(guān)系,如高通與中芯國際、展訊與臺積電等,為將來更好借鑒和利用國際優(yōu)勢資源、提升自身競爭實力奠定良好基礎(chǔ)。
三、對后續(xù)發(fā)展的幾點建議
基于以上分析,建議抓住4G所帶來的重大發(fā)展機(jī)遇,充分利用市場優(yōu)勢,加強對移動芯片的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)布局,推動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同創(chuàng)新,實現(xiàn)我國移動芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級。一)充分發(fā)揮本土市場優(yōu)勢,推動移動芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)??焖俜糯?。充分發(fā)揮移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的產(chǎn)業(yè)拉動效應(yīng),鼓勵運營商終端集采、終端企業(yè)整機(jī)研發(fā)時優(yōu)先采用國產(chǎn)芯片,加快內(nèi)需市場移動芯片國產(chǎn)化進(jìn)程。推進(jìn)移動芯片在可穿戴智能終端、智能電視、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算服務(wù)器等新興領(lǐng)域的應(yīng)用。
(二)突破關(guān)鍵技術(shù),夯實多模多頻、高性能、高工藝芯片設(shè)計及制造等核心技術(shù)基礎(chǔ)。繼續(xù)加強對LTE及LTE- Advanced多模多頻芯片、多核并行架構(gòu)及64位架構(gòu)芯片、集成型單芯片的研發(fā)。加大對最先進(jìn)工藝商用芯片研發(fā)的支持。推進(jìn)ARM基礎(chǔ)架構(gòu)的深入研發(fā)和定制,加大對DSP、GPU、USB、HDMI接口等關(guān)鍵IP核的自主研發(fā),鼓勵探索基于MIPS架構(gòu)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)。
(三)加強產(chǎn)業(yè)聯(lián)動,實現(xiàn)移動芯片設(shè)計及制造等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的協(xié)同進(jìn)步。聯(lián)合芯片設(shè)計及制造企業(yè)共同實現(xiàn)20nm及更高工藝基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā);推進(jìn)模擬及MEMS等特色工藝的實現(xiàn)。鼓勵國內(nèi)企業(yè)以多種方式實現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)共同,鼓勵設(shè)計和制造企業(yè)深化合作實現(xiàn)特色工藝產(chǎn)品的研發(fā),促進(jìn)“芯片與整機(jī)”、“芯片設(shè)計與制造”、“IP核與芯片設(shè)計”參與主體間的資源協(xié)調(diào)、優(yōu)化和緊密合作。
(四)充分發(fā)揮國家的政策支持和引導(dǎo)作用,進(jìn)一步加強對核心技術(shù)研發(fā)、關(guān)鍵設(shè)備采買以及核心專利授權(quán)等支持及協(xié)調(diào)。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)環(huán)境,針對移動芯片及集成電路發(fā)展需求,探索調(diào)整現(xiàn)有投資/人才/研發(fā)機(jī)制;鼓勵產(chǎn)業(yè)基金、風(fēng)投等加大對中小企業(yè)的支持,積極探索新技術(shù)/新方向,推動國內(nèi)企業(yè)間的并購及合作;擴(kuò)大芯片制造企業(yè)的上市融資渠道,吸引更多資本。