全球缺芯,国产5G芯片大调研 | 青桐资本 x 第一财经

原创 青桐资本 2021-04-01 15:49


2020年开始,手机厂商进入 5G 手机攻坚阶段。去年下半年,5G芯片、5G 手机价格下探,但受到芯片紧缺的影响,5G 千元机、低价机的发布节奏推迟,布局远远未达到市场预期,5G 手机渗透率普遍不足。换句话说,芯片厂商、手机厂商产品线丰富度,中低端产品上市时间表都受到了缺芯的影响。

作为芯片行业的观察者,青桐资本投资总监陈鹏仁受邀做客第一财经《风口调研》直播间,围绕“国产5G芯片及5G手机”相关问题展开对话。芯片是青桐资本在技术方向重点关注的行业,截至目前已助力5G射频芯片研发商「地芯科技」全国产MCU研发设计公司「爱普特」碳化硅芯片公司「瞻芯电子」高密度光子集成创新厂商「奇芯光电」等数十家芯片类企业完成融资。


以下为本次直播主要对话内容:

青桐资本投资总监 陈鹏仁
5G芯片缺货

Q1:5G芯片的紧缺情况预计会持续多久?


整体来说,全球5G芯片都紧缺,产能是一部分原因。此外,各大产商还处在最终方案的优化过程中。国内芯片在设计技术、框架等方面,还在摸索过程中。


紧缺情况的持续时间较难预测。芯片短缺也不是这两年才开始。国家从2014年成立国家集成电路大基金,就开始重点扶持产业生态。每一种半导体都有很高的技术门槛,且都面临着与海外巨头竞争的市场局面。更何况手机芯片在芯片领域也是一个高地,它考验的远远不止design house的设计能力,还有流片成功率、良率、产能、设备厂商的接受度、价格成本等诸多因素。

 


Q2:5G手机会涨价吗?或者说低价5G手机会来得更晚吗?

 

短期内价格不会下降太多,主要原因在于芯片成本难以下降。全球芯片产能吃紧,疫情导致海外很多foundry厂停工,包括巨头都面临没有足够foundry产能供给的问题。


加之这一代的旗舰芯片都是7nm制程,7nmFinFET工艺流片费用约3000万美元,一直高居不下,甚至在产能不足的情况下还有所上涨。因此,芯片价格可能还会一直处于高位,不仅是5G基带芯片的流片价格,存储芯片的价格也在回升,dram经过两年的调整,价格正在回升。


整体手机芯片供应链的价格短期内不会有明显下降,低价手机也许短期还不太会实现。



Q3:测评5G芯片的重要指标有哪些?

 

处理器的性能、制程、支持的通信频段、内存、soc、fusion等参数都很重要。它们综合决定了芯片面向的手机市场,是旗舰机还是大众机。



Q4:基带芯片里有外挂和集成的区别,是否集成才能有更高的功效呢?外挂一定没有集成好吗?

 
外挂的芯片叫fusion,集成的芯片叫soc。其实就是ap(应用处理器)和bp(基带芯片)是集成还是分开的问题;
 
在智能手机发展的早期,应用处理器和基带处理器都是分开的,应用处理器集成了cpu、图像处理器、编解码器等内核。基带处理器里面有调制解调器、dsp等模块。
 
后来发现,二者发展分开的情况下,信号总是不佳,不如普通的功能手机。这是因为芯片之间信号传输的gap问题。那时应用处理器和基带处理器基本都是来自不同的厂商,两个厂商产品之间的借口调试、连接、协议的转化需要一定的技术功底。后来高通把基带处理器和应用处理器集成到一起,这样一来,对手机厂商的要求就大大降低了,手机信号稳定,开发难度降低。
 
从理论上讲,外挂基带存在一定的劣势,主要是ap和bp之间通讯稳定性的问题。而且外挂情况下,两块芯片肯定要比一块芯片贵,成本较高,所以大家都尽量做成集成的。不过,独立基带也有独立基带的好处。
 
手机芯片的功耗一直是各家都在解决的问题,5G芯片的发热功耗更大,做成集成的soc处理器性能就会有折扣。
 
各家手机厂商发布的5G手机所用芯片及整体售价情况



Q5:不同的手机品牌厂商在定价上有所差别。倒推到5G芯片上,也有不同类别的选择。所以,不同档位的5G芯片目前市场需求和所遇到问题也会不一样吗?

 

芯片性能和芯片厂商对该芯片的定位,决定了这颗芯片面向市场是旗舰机还是大众机。当然,手机的定价除了芯片成本以外,考量因素还有品牌调性、面向受众等等。但芯片优劣基本决定了该款手机属于高端机还是中低端机。

 

除了芯片供应题,还有在芯片上开发系统的能力。芯片只是一个硬件载体,如何在这块芯片上开发自己的系统,是手机厂商非常重要的一项技术能力。比如小米的miui,华为的emui和鲲鹏,oppo的colorOS,vivo的virginOS等等。每个手机厂商遇到的本质问题是一样的,但各自的技术着重点并不一样,所以问题有所偏差。


 

芯片是5G手机的“命门”


Q6:5G手机的价格下不来,或者说甚至可能涨价,是否跟芯片有很大的关系?芯片在一部5G手机中到底起到了什么作用?

 

一款手机里面有很多芯片。5G基带芯片是其中一块,还有射频芯片,电源管理芯片,接口芯片等等。每款芯片都非常重要。

 

通话和上网都是通过和地面基站进行信号传输,射频前端的作用就是接受和发射信号,并进行逻辑信号的初步处理,比如降噪、升降频、功率放大等,并把处理好的逻辑信号给到基带处理器进行调制和解调制,把逻辑信号变成数字信号,将数字信号给到应用处理器进行计算和数据分发输出,这是整个通信的过程。至于后面主干网和数据中心那就是另一端的事情了。

 

电源管理芯片,顾名思义是管理电源的,升降压等。现在手机还有快充和无线充电的功能,也是需要快充的pd芯片,这是一款协议芯片,以及无线充电的芯片。


Q7:5G和4G有很大的区别,这是否意味着对于芯片的要求也就更高了?

 

对芯片的要求肯定是更高的,而且是对整个半导体产业链,包括design house、foundry,甚至设备厂商(比如检测设备、测试仪器等),材料厂商(一直在推进的三代半导体其实很大部分是材料的升级)等等所有环节都提出了更高的要求。

 

频段的拉升确实对应用处理器和基带处理器之间的信号通信提出更高的要求,soc的方案未来大概率也是最终的解决方案。现在高通、三星和紫光分别出了fusion的方案。但是目前,因为7nm的工艺限制,5G基带发热还很高,如果处理器再用高性能,发热难以解决,独立基带可以视为权宜之计。



被“卡脖子”,如何“自救”


Q8:5G时代,对国内企业来说是否是一个好机会呢?

 

我国在Sub-6G频段的组网上一直领先全球,这对于中国的5G芯片厂商来说是一个很好的窗口。但后来,限制于产能和供应链,这个窗口期虽然有把握住,但并没有像想象中的那样高速发展。

 

另一方面,我们虽然在Sub-6G频段的组网一直领先,但在毫米波频段还略晚于美国和日韩,这部分将会是5G通信的核心频段。因此,2020年开始,各家发布的5G芯片都在兼容这部分频段的通信,这不仅仅是芯片设计阶段做兼容或者协议解析好就可以的,还需要完善的基站组网进行入网测试、商用测试,将结果反馈给芯片企业进行优化和调试。不断更新迭代才能作出相对成熟的5G芯片。


所以也许是个机会,但也许前路艰辛。

 


Q9:5G芯片国产化的挑战和难关有哪些?
 
从芯片本身来讲,首先要解决芯片设计的技术问题。架构、功耗、算力、上下行速度等各方面都需要有非常强的技术基础,而且外挂方案逐渐被替代,更加考验芯片企业的设计能力。研发周期的长短难以预测,但毫无疑问迭代速度正在越来越快。

其次是芯片供应链问题。现在的国际环境对中国5G芯片头部企业不太有利,一些授权和模块无法顺利获得会延长芯片推出时间,加重芯片推出成本。
 
再次,是芯片制造问题。产能紧张,外部封锁政策尚未得到很好解决。

此外,还有应用生问题。除了芯片本身的技术能力过关以外,终端厂商的支持也非常重要,Exynos和麒麟有三星和华为自己的一些机型能够支持;高通一直是手机厂商旗舰机的首选产品;MTK专注在中低端机型,重在性价比,现在也在希望通过天玑打进高端市场;紫光相对进入市场晚了一些,一条战线的伙伴还在磨合中,海信、TCL、小米也都在测试虎贲芯片。



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