手机芯片趋势：10纳米时代

    受限于产品的功耗体积等因素的困挠，智能手机芯片厂商在采用先进工艺方面表现得极为积极，14/16纳米智能手机SoC刚刚面世，如骁龙820、骁龙625、SC9860等，仍然属于旗舰级手机的顶端配置，相关业者就已经在考虑10纳米工艺的工作了。

 

    根据几家主流手机芯片大厂近期发布的消息，如果不出意外，2017年智能手机芯片就将进入10纳米时代。而这一动态也必将再次影响全球智能手机芯片业的运行生态。

 

    10纳米已成下一波竞争焦点

 

    先进工艺正在成为智能手机芯片厂商比拼自身实力的阵地，只要能够挤入门槛的玩家都在不断推出采用最先进工艺的产品。在14/16纳米节点之后，10纳米显然成为几家智能手机芯片企业下一波的竞争焦点。

 

    苹果的iPhone芯片在先进工艺采用上一直领跑行业。近日消息报出，苹果已经做出决定，其最新的A11应用处理器将采用台积电10纳米生产，预计今年年底前可完成设计，最快将于2017年第二季度开始小规模生产，第三季度可望正式进入量产。苹果2016年下半年即将推出的iPhone 7采用的是A10处理器。该芯片今年3月开始即在台积电以16纳米工艺进行投片。

 

    除苹果公司之外，其他手机芯片厂商在10纳米的工艺争夺上也决不落后。联发科今年3月刚刚正式推出旗舰产品Helio X20，网上就传出下一代旗舰产品X30的技术细节，除继续维持10核设计(2个2.8GHz的A7x内核、4个2.2GHz A53内核+4个2GHz A35内核)，生产将采用台积电的10纳米FinFET技术。近日，联发科共同营运长朱尚祖在“台北国际电脑展(Computex)”的展前记者会上进一步强调了将紧跟先进工艺的策略。

 

    高通方面迄今虽然没有明确表示其新一代手机芯片的工艺进展情况。但是，自从骁龙820推出并于2016年陆续出货后，外界普遍对其评价不错，高通同样在骁龙625中采用14纳米工艺，可见其对先进工艺的重视。近期有消息指出，今年年底高通可能发布骁龙823，将采用最新10纳米工艺，该产品正式推上市场的时间将在2017年。

 

    此外，近斯ARM面向全球发布了新一款高端移动处理器内核，包含Cortex-A73 CPU与Mali-G71GPU。ARM全球首席执行官Simon Segars在接受记者采访时表示，如果采用10纳米FinTFT技术，Cortex-A73的核心面积小于0.54平方毫米，在持续运算与功耗销率方面，则比Cortex-A72提升30%。

 

    迄今为止，已有海思半导体、联发科技等十家合作伙伴获得 Cortex-A73授权。Cortex-A73的发布显示，智能手机芯片将加速进入10纳米时代。Simon Segars预计，智能手机芯片较大范围采用10纳米工艺将在2017年即可实现。至于台积电，也于近期频频发布10纳米工艺的消息，台积电在2015年年报中表示，2015年已完成10纳米的技术验证，预计于2016年进入量产。

 

    手机芯片将是少数人的游戏

 

    首先需要承认，智能手机芯片厂商之所以如此积极采用10纳米工艺，有着技术上的迫切需求。展讯副总载康一在接受记者采访时表示，一般而言，不同的芯片制程工艺将导致芯片性能变化，制程越小，单位面积上可以集成的芯片越多，芯片性能将提升，同样更小的芯片制程也意味着功耗的降低。

 

    由于智能手机对能耗以及尺寸上的苛求，是否具备低功耗，甚至超低功耗设计技术和能力将决定产品能否在移动设备中得到应用。而先进工艺是降低产品功耗、缩小尺寸的重要手段。让高端芯片更轻薄省电，将有助于提升手机厂商的产品均价与竞争力。

 

    另外，现在手机芯片厂商普遍开始重视高端市场。只有抢占高端市场，才有可能享受更高的利润。今年2月份的MWC上，展讯推出了首款64位八核LTE平台处理器SC9860，就有这方面的考虑。

 

    “可以看到，展讯之前的产品一直面向中低端市场，而现在我们也开始向中高端市场发力。”展讯通信董事长兼首席执行官李力游博士表示，“从28纳米到16纳米再到以后，是产品从低端到高端的过程，也就是展讯营收不断增长的过程。”根据相关的消息，在工艺方面，展讯有可能跳过10纳米，直接进入7纳米的先进工艺。

 

    随着先进制程的演进，主流手机芯片厂商对先进节点的持续不懈跟进，对整个产业链也将形成更大挑战。根据清华微电子所教授魏少军的介绍：“先进工艺节点的NRE费用(一次性工程费用)急剧攀升，只有通过扩大销量才能分摊前期成本。有估计认为，研发一颗16纳米的芯片需要投入15亿美元，必须销售3000万颗才能收回成本。”

 

    除此之外，受限于工艺，技术挑战将越来越大，芯片设计团队必须对芯片制造过程有深入的了解，要求芯片设计与制造与IP等厂商紧密结合，这也将拉高设计成本。

 

    这意味着能够跟上这个节奏的厂商将越来越少。日前，英特尔宣布退出移动处理器领域，美国IC设计大厂Marvell也于2015年退出了智能手机芯片市场，就显示出智能手机芯片行业的竞争日益严酷。

 

    智能手机芯片必将成为少数人的游戏。Simon Segars在CortexA-73发布的时候也承认，随着工艺节点的演进，对跟进的厂商将形成更大挑战。但他也强调，随着大规模的应用发生，也将使成本降低。

 

    不过，从目前智能手机芯片行业的发展态势来看，能够跟得上这个节奏的厂商，只有苹果、高通、三星、展讯、海思等少数几家企业。当10纳米以至7纳米时代真正到来之际，又能有哪几家厂商在这个市场生存下来?这将考验从业者的智慧。