本周，關(guān)于華為芯片，又傳出了幾則吸引眼球的消息。首先，是三星在爭取華為5G手機(jī)的處理器訂單。華為的中高端手機(jī)一直都是用自家海思的麒麟系列處理器，而中低端手機(jī)有相當(dāng)一部分處理器是外購的，主要來自高通和聯(lián)發(fā)科，隨著貿(mào)易限制這柄達(dá)摩克里斯之劍的出現(xiàn)，來自高通芯片的不確定性正在增加，使得華為很可能在聯(lián)發(fā)科之外，尋求新的合作伙伴，特別是5G手機(jī)方興未艾，其市場前景十分可觀。在這種情況下，三星有理由加入。其次，是華為剛剛發(fā)布了P40手機(jī)，與此同時，還推出了GaN充電器，有消息稱其采用了華為自研的GaN功率器件。當(dāng)然，這則消息的真實(shí)性還有待確認(rèn)。不過，華為自研以GaN為代表的第三代化合物半導(dǎo)體芯片已經(jīng)不是什么秘密了。再有，據(jù)外媒報道，華為韓國公司將在今年成立云計(jì)算和人工智能業(yè)務(wù)集團(tuán)，以打入由英偉達(dá)主導(dǎo)的GPU服務(wù)器市場。該媒體表示，華為目前正在為這家新集團(tuán)招聘人才，包括英偉達(dá)的前、現(xiàn)任員工以及高管。也就是說，如果此消息真實(shí)的話，華為已經(jīng)，或者準(zhǔn)備自研GPU芯片了。華為自研芯片已經(jīng)不是什么新聞了，但每次有相關(guān)消息爆出時，依然是當(dāng)天業(yè)界的焦點(diǎn)。從基站到手機(jī)，從處理器到射頻PA、電源管理，從傳統(tǒng)芯片到新的AI架構(gòu)，華為涉獵的芯片范圍越來越廣。作為產(chǎn)業(yè)鏈下游的設(shè)備研發(fā)和制造商，華為早就開始向上游的芯片業(yè)滲透了，這在很大程度上屬于無奈之舉，因?yàn)樵摴臼畮啄昵熬涂吹轿磥砟潜鞘袌鲆蛩氐倪_(dá)摩克里斯之劍遲早會到來，因此，華為一直在其基站、企業(yè)IT設(shè)備和手機(jī)上使用的芯片方面，采取兩條腿走路的策略，即國際合作/外購與自主研發(fā)同時進(jìn)行。實(shí)際上，芯片“備胎”策略和計(jì)劃，不止發(fā)生在以華為為代表的設(shè)備廠商身上，在其上游的芯片IDM，以及下游的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，也都有體現(xiàn)，只不過尋求芯片備胎的出發(fā)點(diǎn)不同，有的是非市場因素驅(qū)動的，典型代表就是華為；而更多的是純市場因素和商業(yè)考量的結(jié)果，絕大多數(shù)芯片IDM和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和云服務(wù)提供商都屬于這種情況。
老牌的IDM，如英特爾和德州儀器（TI），在創(chuàng)業(yè)初期，大都是以做存儲器發(fā)家的，而以RAM為代表的存儲器，是集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)初期的主要量產(chǎn)產(chǎn)品，也是市場需求量最大的IC品類，到今天依然如此，在一定程度上，可以將存儲器比喻為集成電路業(yè)的活化石。下圖為IC Insights給出的2019年全球排名前15位的半導(dǎo)體廠商榜單，以IDM為主（10家），其次是4家Fabless，還有一家晶圓代工廠。圖中排名前5的半導(dǎo)體企業(yè)，都與存儲器或多或少地有關(guān)系。其中，三星、SK海力士和美光的營收主力都是存儲器，而行業(yè)老大英特爾除了CPU外，存儲器（最知名的傲騰系列）也是其重要的業(yè)務(wù)板塊，況且，半個世紀(jì)前剛起步的時候，英特爾就是做存儲器的。在1970年代，英特爾的存儲器做得風(fēng)生水起，該公司也因此發(fā)展壯大。后來，因?yàn)樾袠I(yè)競爭愈加激烈，以及經(jīng)營策略等原因，使得英特爾的存儲器業(yè)務(wù)每況愈下，也就是在那時，該公司啟動了CPU業(yè)務(wù)，當(dāng)時，這就是其存儲器業(yè)務(wù)的備胎。由于看準(zhǔn)了行業(yè)發(fā)展方向，而且入手很早，該公司逐步占領(lǐng)了CPU市場，并為其營收帶來了巨大貢獻(xiàn)，于是在1980年代，該公司逐步將發(fā)展重點(diǎn)放在了CPU業(yè)務(wù)上，并一路高歌猛進(jìn)，發(fā)展成了今天的樣子。當(dāng)然，英特爾也一直沒有放棄存儲器這門古老而極具生命活力的生意，而且也在進(jìn)行著創(chuàng)新，其傲騰存儲產(chǎn)品在業(yè)界特色鮮明。而在一統(tǒng)CPU江湖之后，英特爾也存在著危機(jī)。由于沒有在手機(jī)處理器上制定“備胎”計(jì)劃，使得該公司錯過了這個巨大市場的發(fā)展窗口期，意識到問題之后，試水了幾年手機(jī)處理器，最終鎩羽而歸。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，特別是AI發(fā)展已成大勢，而且很可能在不久的將來顛覆傳統(tǒng)芯片，英特爾在AI芯片方面不斷加大投入，從云端到邊緣側(cè)，再到終端，英特爾先后收購了多家AI芯片企業(yè)，有成功的，也有失敗的案例，不過總體發(fā)展方向是好的。相信在未來很長一段時間內(nèi)，無論是在應(yīng)用還是在營收方面，AI芯片會是英特爾CPU的重要補(bǔ)充和輔助力量。而隨著AI專用處理器的逐步成熟，以及應(yīng)用的全面落地，將來，AI芯片很可能會顛覆傳統(tǒng)的CPU，不過，這還需要較長的時間。三星和SK海力士是韓國芯片業(yè)的頂梁柱，而存儲器是這兩家廠商的營收主力，在行情好的時候，能賺的盆滿缽滿，行業(yè)排名都進(jìn)了前5，但在景氣度差的時候，它們的營收大降，波動較大。因此，從2019年開始，這兩家廠商都制定了新的企業(yè)發(fā)展規(guī)劃，就是要逐步擺脫對存儲器的依賴，找到新的芯片品類增長點(diǎn)和業(yè)務(wù)支撐。2019年4月，三星宣布了一項(xiàng)大型投資計(jì)劃，在2030年前投資133萬億韓元（約合1157億美元）加強(qiáng)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。根據(jù)三星的計(jì)劃，133萬億韓元的投資中有73萬億是技術(shù)研發(fā)費(fèi)用，60萬億韓元是建設(shè)晶圓廠基礎(chǔ)設(shè)施，而三星的目標(biāo)是在2030年，不僅保持存儲芯片的領(lǐng)先地位，還要成為邏輯芯片領(lǐng)導(dǎo)者。三星作為一家超級IDM，業(yè)務(wù)覆蓋了從上游的芯片設(shè)計(jì)，到下游的商用和民用終端設(shè)備，在全球范圍內(nèi)，類似這樣的企業(yè)是很少的。這樣的業(yè)務(wù)規(guī)模也使其芯片種類和業(yè)務(wù)繁多，除了存儲芯片和晶圓代工業(yè)務(wù)外，該公司下一步要強(qiáng)化的就是面向未來應(yīng)用的、高性能的邏輯芯片，包括各種處理器和AI芯片。同年2月，SK海力士也提出了類似的計(jì)劃，將投資1070億美元建設(shè)四家晶圓廠，在韓國首爾以南450萬平方米的場地上，會在2022年開始建設(shè)兩座新的存儲芯片晶圓廠。除了存儲芯片，SK海力士還在晶圓代工和CIS（CMOS圖像傳感器）方面加大著投入，以提升其芯片業(yè)務(wù)廣度。晶圓代工方面，SK海力在韓國本土，以及中國的無錫，都有新的工廠建設(shè)。另外，該公司前些天參與收購了MagnaChip在韓國清州市的晶圓代工廠，以擴(kuò)大其 8英寸晶圓生產(chǎn)線。CIS方面，SK海力士于2014年收購了Siliconfle，從2017年起，SK海力士向其CIS部門投入了更多的資源，加速推動1300萬以上像素CIS的研發(fā)，并把M10廠DRAM生產(chǎn)設(shè)備移往M14廠，M10廠內(nèi)騰出空間用于生產(chǎn)CIS。SK海力士可謂是CMOS領(lǐng)域的一匹大黑馬，在非常短的時間內(nèi)就擠進(jìn)了全球CMOS圖像傳感器廠商排名前十位。來自Yole的統(tǒng)計(jì)顯示，該公司2015年就排在了全球第8的位置，目前排名前6。
作為晶圓代工業(yè)的老大，臺積電也與存儲器有著越來越多的聯(lián)系。2019年，臺積電CEO魏哲家和董事長劉德音就曾經(jīng)表示過進(jìn)軍存儲業(yè)務(wù)的可能性，也一直在評估。其主要原因也是看到了AI芯片的巨大發(fā)展前景。數(shù)據(jù)中心的功耗占了近一半的營運(yùn)成本，而人工智能更加劇了這些成本，過多的能源消耗，將增加芯片廠商的成本。對此，劉德音稱，要解決這個問題，必須整合存儲、邏輯與高帶寬互連，打造真正的3D集成電路。也就是要打破傳統(tǒng)的“存儲墻”，建立新的架構(gòu)，這就需要提前布局存儲芯片業(yè)務(wù)。2017年，臺積電向業(yè)界發(fā)布了eMRAM（嵌入式磁阻式隨機(jī)存取存儲器）和eRRAM（嵌入式電阻式存儲器）技術(shù)，目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)更高效能、更低能耗以及更小體積，以滿足未來行業(yè)全方位的運(yùn)算需求。另外，嵌入式存儲器具有超高耐用性，無論是對環(huán)境溫度的容忍范圍還是存取的次數(shù)，都遠(yuǎn)超傳統(tǒng)解決方案，因此，嵌入式存儲技術(shù)，不僅能解決能效問題，更可以將其運(yùn)用在其他特定市場。
以谷歌、亞馬遜、微軟和阿里巴巴為代表的大型互聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)提供商，無論是在云端，還是在邊緣側(cè)，都在尋找并替換著傳統(tǒng)的CPU或GPU。在云端，典型代表就是谷歌自研的TPU，它比GPU更適合進(jìn)行云端的AI計(jì)算和處理。此外，Arm處理器近兩年在服務(wù)器中的應(yīng)用也是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，雖然爭議很大，且商用案例很少，但這并沒有澆滅多家企業(yè)投身于Arm服務(wù)器芯片研發(fā)和推廣的熱情，如華為和Ampere等。確實(shí)，隨著Arm架構(gòu)性能和算力的增強(qiáng)，其在服務(wù)器，特別是邊緣側(cè)云計(jì)算的應(yīng)用還是值得期待的。一方面，相對于云端，邊緣側(cè)的算力要求沒那么高，而對低功耗的需求較強(qiáng)，這正符合Arm架構(gòu)的特點(diǎn)。再有，邊緣側(cè)與終端側(cè)緊密相連，而Arm在移動端的生態(tài)很成熟，能夠更好地相融。
無論是設(shè)備企業(yè)，還是芯片IDM，或是下游的云服務(wù)商，都在傳統(tǒng)常備芯片的基礎(chǔ)上，布局著“備胎”。這樣做，有的是為了應(yīng)對將來很可能要面對的風(fēng)險，有的則是為了把握未來競爭的主動權(quán)。
