芯片自研的另一堵墙：为什么高通难以逾越？

今年 5 月，oppo 旗下的芯片设计公司哲库突然宣布关闭后，oppo 前营销副总沈义人在隔天凌晨发了条微博：钱不能解决的问题，往往才是真正的 “难题”。

哲库关闭的原因尚无定论，外界的猜测既有财务层面的计算，也有地缘层面的考量。比如美国很有可能如法炮制对海思的禁令，导致芯片无法生产。考虑到哲库的自研 NPU 芯片采用了 6nm 制程，这种观点并非没有可能。

同时，包括哲库在内，大多数中国手机品牌在自研芯片上都选择了一种渐进策略 —— 把手机 SoC 想象成多个芯片拼装起来的大芯片，国内品牌的策略则是从边缘的芯片开始，一点一点换成自研芯片，最终实现整块 SoC 的自研。在关闭前，哲库已经发布了 NPU 芯片，据说自研的 AP 芯片也即将量产。

不过，无论这种策略进展如何，最终都会触及高通的核心地带。

高通与手机品牌的关系比较复杂：高通的收入依赖手机品牌的出货量，但由于高通在高端 SoC 上的巨大份额，导致手机品牌也依赖着高通，比如 “首发骁龙芯片” 会成为卖点。另外，高通的拳头产品除了骁龙系列 SoC，还有技术难度更大的基带芯片 —— 这是苹果都没跨过的高墙。

2019 年初，苹果公司的 COO 杰夫・威廉姆斯 (Jeff Williams) 向美国联邦贸易委员会（FTC）证实，苹果曾希望在最新款 iPhone 中使用高通的 4G LTE 处理器，但被高通拒绝。

此前，高通为苹果提供用于支持手机通讯的基带芯片，而苹果控诉高通对收取过高专利授权费用，高通则指责苹果扣留约 80 亿美元的应付专利费用。

基带芯片是手机的核心零部件之一，在华为的芯片无法获得代工后，能够在主流市场站稳脚跟的几乎只有高通和联发科，在高端机型里，高通几乎处于垄断地位，这也为它带来了巨大的商业话语权。

在与苹果的合作中，高通只向苹果提供通讯相关的服务，却按照整机售价 5% 的金额进行收费。也就是说，只要苹果手机涨价，高通都能等比例沾光。

2016 年后，苹果一边和高通打官司，一边引入二供：从 iPhone 7 开始，到了 iPhone XS 和 iPhone XR 一代，全部使用了英特尔的基带芯片。

也是从那时起，iPhone 就不断被曝出信号问题，并且随着 5G 开始普及，除了华为，几乎所有的 5G 机型的内置基带芯片都来自高通。此时苹果蠢蠢欲动，但革命战友英特尔却不出意外的掉了链子：5G 基带芯片迟迟没有进展，最早也要 2020 年才能发布 5G 手机。

2018 年第四季度，苹果创下三年来最大销量降幅。2019 年第一季度，出货量继续暴跌 30%。

于是，苹果做了一件不太符合其行事风格的事：向高通低头。

苹果也啃不动的硬骨头

2019 年 4 月 16 日，苹果、高通发出一纸公告，宣布彼此握手言和，撤销双方在全球范围内的全部诉讼。当日，高通股价应声上涨 23%，创下 1999 年以来单日最高涨幅。

这场长达两年的法律纠纷围绕着手机上最关键的零件之一：基带芯片。

基带芯片之于手机，相当于大脑之于人体。简单来说，它负责将外界语音、数据信号编译成用来发射的基带码，又将收到的基带码解码成人类可以理解的语音或其他数据信号。

从技术层面看，基带 / BP 芯片的技术难度比手机的处理器 / AP 芯片还要高。2G/3G 时代，飞思卡尔、德州仪器、英飞凌、意法半导体都曾称霸一方。早期的 iPhone 基带芯片就由英飞凌独家供应，到了 4G 时代，市场迅速集中，主流基带芯片的开发商只剩下了高通、华为、联发科几家。

2019 年，华为在北京发布的巴龙 5000 就是一款基带芯片

华为一度早于高通发布第一款 5G 基带芯片，但由于制裁无法获得代工。因此在高端手机市场，高通几乎是唯一的选择。

2010 年，苹果在 iPhone 4 中引入高通，与主供应商英飞凌同台竞争，结果装配了高通芯片的 iPhone 性能完胜。随后，高通趁热打铁和苹果签订了独占协议：高通每年支付苹果 10 亿美元，以此换取与苹果的独家合作；而苹果则需要向高通支付专利费：每只苹果手机售价的 5%。

伴随 iPhone 的畅销，这笔协议苹果越算越亏。在 2016 年协议到期前，苹果开始谋划引入基带芯片的二供，把目光投向了英特尔。

英特尔的基带芯片业务来自英飞凌，后者在失去苹果订单后就把这块业务卖给了英特尔。当时，高通正因为饱受争议的商业模式引发众怒，在韩国、欧盟和中国都被反垄断调查。

英特尔时任 CEO 欧德宁在采访时信心满满，顺便借苹果夸奖自己的高瞻远瞩：“乔布斯认为这笔收购是明智之举。”

苹果的策略是先用英特尔的基带芯片将高通一军，然后逐渐过渡到自研芯片，市场一度有消息称苹果会与联发科合作研发。2016 年，觉得时机已到的苹果在 iPhone 7 中引入英特尔作为二供，同时对高通发起诉讼。

然而苹果千算万算，没算到英特尔掉链子：根据 Cellular Insights 的测试，高通基带版的 iPhone 网络性能，普遍比英特尔版高出了 30%。而为了让两个版本的网络性能齐平，苹果甚至故意降低高通版本的信号能力。

到了 2019 年，高通已经开始向三星供应 5G 基带芯片，眼看着英特尔连 4G 还没整明白，苹果只好放下身段，与高通达成和解。

基带芯片的研发难点主要在于兼容性。比如，5G 基带芯片需要同时兼容 2G/3G/4G 网络，同时还要适应各个国家和地区使用的手机通信频段，这也是为什么有基带芯片设计能力的，往往都是历史悠久的通信巨头。

另外，后来者往往还需要绕开先发公司的专利墙，这又增加了研发难度。英特尔的基带芯片业务收购自英飞凌，后者则又脱胎于西门子的半导体部门。2015 年，英特尔还收购了威睿电通，获得 CDMA 相关技术，但显赫家世加上资本运作，依然补不足技术的短板。

苹果和高通和解后，打包收购了英特尔的基带芯片部门。按照规划，苹果打算到 2024 年，80% 的 iPhone 使用自研芯片，20% 向高通采购。然而，根据果学第一人郭明錤的爆料，苹果自研 5G 基带芯片失败，高通仍将是新机型 5G 基带芯片的独家供应商。

在英特尔的基带部门被收购后，原本在中国西安 300 人规模的研发团队也就地解散。有媒体报道称，大部分员工被哲库陆陆续续收入麾下。至于哲库在内部是否启动了基带芯片的研发，已经不得而知。

而对高通来说，基带芯片上的技术优势，会变成公司经营决策力一个重要的杠杆，撬动巨大的商业话语权。

买基带送芯片

2015 年 2 月，在经历 14 个月的调查后，高通在中国支付了 9.75 亿美元的罚款，并被责令调整专利授权模式。同年 12 月，欧盟也指控高通滥用市场地位，打压竞争对手；2016 年 12 月，韩国反垄断机构对高通处以 8.54 亿美元的罚款。

一系列诉讼本质上抗议的是高通的商业模式：高通将芯片和专利许可进行捆绑销售，使得世界几乎所有手机厂商都无法绕过高通。

高通的迅速发展开始于 90 年代初期对 CDMA 路线的押注，并在这个过程中积累了大量的专利。2G 时期，CDMA 的优势并不明显，但到了 3G 时代，高通专利积累的价值被迅速放大。这一技术的所有专利，基本都被高通包圆。后来者想要使用，要么向高通支付高额专利费用，要么绕开所有专利。

所以，苹果自研基带的难点并不全是技术问题，而是如果依旧使用高通的专利，那么自研的意义就几乎为零。

由于海思的基带芯片只供应华为手机，在利润最丰厚的高端机市场里，基带芯片几乎被高通垄断。比如三星有自己的基带芯片，但高端机型依然采用高通的方案。这也让高通创造了一种特殊的商业模式，业内戏称为 “买基带送芯片”。

一部手机里有上百个芯片，理论上来说，手机品牌可以自由选择芯片厂商，但在高通的框架下，如果手机品牌选择高通之外的芯片供应商，就需要支付更高的专利使用费。举例来说，如果手机品牌同时采用联发科的处理器和高通的基带芯片，那么就要向高通多交钱。

捆绑销售在半导体产业中并不鲜见。博通就曾将电视机顶盒芯片和宽带调制解调器芯片等产品捆绑出售。这本质上是科技公司基于优势业务上的领先地位，打压竞争对手，扩大商业话语权的手段。但这也导致利润率本就不高的手机品牌对高通形成依赖，手机 “含高量” 爆表。

而为了保证专利的垄断地位，高通往往还会要求手机品牌签署 “反授权协议”。举例来说，比如 A 品牌和 B 品牌都采购了高通的芯片，并且与高通签署了反授权协议，那么 A/B 都会将自己的一部分专利反向授权给高通。如果 A 品牌的手机使用了 B 品牌的专利，也不会被认定为侵权。

由于手机市场产品同质化极强，在专利上侵权的风险比较高。反向授权的好处是加入了一个专利联盟，但坏处是联盟的掌舵者是高通。

中国手机品牌的芯片自研路线，通常从边缘的 ISP（图像信号处理器）入门，哲库则从技术难度更大的 NPU 入手，最后攻克难度最大、成本最高的 CPU、基带芯片等环节，最终实现一整块 SoC 对高通的替代。但无论这个路径多么完美，最后都会不可避免的和高通产生利益纠纷。

从高通多年的诉讼过程来看，这是一块不折不扣的硬骨头。尽管被各国政府罚了个遍，但目前高通正在准备上诉，推翻欧盟的反垄断制裁。

目前，除了中低端市场的展锐，中国大陆能在处理器和基带芯片上打破高通垄断的，只有海思一家。不过由于海思的芯片不外供，其他品牌长时间里也只能依赖高通。

2014 年至 2021 年全球基带处理器份额

另一方面，华为被制裁后，也带来了崭新的问题：包括基带芯片在内的产品无法获得代工，导致海思空有设计能力，却无法生产。目前，华为的手机也只能使用高通的芯片组。

绕不开的台积电

2020 年 6 月，美国针对华为的禁令再度升级，海思推出了迄今最后一代手机 SoC：5nm 制程的麒麟 9000。依靠这款芯片，华为在全球 5G 手机中一度占据 54.8％的份额。

华为一直是台积电第二大客户，在制裁升级前的 2019 年，华为贡献了 361 亿元销售额，占台积电总营收的 14%。

从 2009 年的 K3V1 算起，海思花了近十年的时间，让麒麟芯片在性能参数上超过了高通骁龙，这一方面是海思在漫长时间里积累的的设计能力，但另一方面，台积电是这个过程中很容易被低估的一个角色。

由于格罗方德、联电等晶圆厂早早宣布不再探索 10nm 以下的先进制程，目前高端制程的代工厂实质上只有两家：台积电和三星。2019 年，两家公司都已经量产 5nm 工艺。

需要特别指出的是，所谓 5nm 已经脱离了物理学的含义，本质上是一个代工厂技术迭代的宣传概念，并非指实际工艺水平。

麒麟 9000 原本的对标产品是高通的骁龙 888，此前，高通的骁龙 855 和 865 两代芯片都选择台积电 7nm 工艺。但骁龙 888 最终采用了三星的 5nm 工艺，同工艺的产品还有三星自家的 Exynos 2100，而麒麟 9000 和同期的苹果 A14 选择了台积电 5nm。

事实证明，虽然工艺节点相同，但三星的 5nm 工艺却在功耗控制上不敌台积电，骁龙 888 因为功耗过高，频繁出现手机发烫和电池不耐用的问题，一众旗舰机型在发布前给骁龙 888 做足了宣传，结果惨遭打脸。

搭载骁龙 888 的小米 11 在长时间重度游戏负载的场景下，机身温度一度逼近 50℃。B 站整活 up 主还做了用小米 11 煎鸡蛋的视频，雷总也因小米 11 的发热问题被骂上热搜，替三星和高通背了黑锅。

另一位三星的大客户是英伟达，其 RTX30 系 GPU 采用了三星 8nm 工艺，但到了 RTX40 系产品，英伟达也换成了台积电 N4（4nm）工艺。骁龙 888 的后续产品骁龙 8 Gen1 换成了三星 4nm 工艺，但依然存在 “火龙” 问题。去年 7 月，分析师郭明錤透露，2023 年至 2025 年的骁龙 8 芯片，将全部转由台积电代工。

简而言之，海思从麒麟 980 开始的领先地位，既有本身的芯片设计能力，很可能也有台积电的技术优势发挥的作用。

另一方面，考虑到针对华为的制裁，海思很有可能拿出了更多超前的技术储备。

一般来说，芯片设计公司都有明确的研发路线图，比如英特尔去年发布了 13 代酷睿处理器，但 15 代酷睿很可能已经在流片试产了。而海思在遇到制裁的背景中，有可能将研发规划中的未来产品提前上线，实现了更强的参数性能。

当然，这只是一种推测 —— 突然的制裁，也有可能打乱原本的研发规划。