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移动互联网时代的芯片行业

日期:2019-04-04 作者:admin 来源:本站 

而移动互联网终端的平台以及整体解决方案也至关重要。从目前呈现的趋势来看,产业界正努力将兼具高水平的CPU和GPU性能、同时支持3G向4G网络无缝过渡的终端产品推向市场,而平台开发的工作已向芯片平台供应商转移。 

采编/ 本刊记者 方令

    自1959年集成电路被发明以来,芯片工业一直被一系列的重大信息技术变革所驱动,其中包括20世纪70年代PC的出现,80年代移动通信的诞生,90年代WEB互联网的蓬勃发展,以及进入21世纪以来的以3G技术为核心的宽带移动通信的突飞猛进。而在过去10年里,随着宽带移动通信和互联网的互相渗透,尤其是2007年iphone的问世,使得全球信息产业快速迈入移动互联网时代。与过去信息技术产业发展中每一次重大技术革新都会带来财富的重新分配一样,移动互联网的发展也将重塑全球芯片产业格局。 

    市场研究公司Canalys发布的最新报告显示,2011年全球智能手机出货量首次超过包括平板电脑在内的PC出货量。这代表着芯片工业的重心已经从以Intel CPU为代表的PC领域进入到以高通(Qualcomm)移动通信及应用处理器为代表的移动互联网领域。而由于移动互联网的影响力将超越过去的任何信息技术,这将是芯片工业进入繁荣期以来最大的发展机遇。中国作为全球移动互联网最大的市场和产业基地,为本土芯片企业带来了更多机遇。为此,本刊记者采访了创毅公司董事长、国家“千人计划”专家张辉博士,与他就移动互联网时代的芯片行业以及国内芯片行业的现状与前景进行了深入探讨。 

    芯片遭遇移动互联网 

   《千人》:移动互联网可能是芯片工业进入繁荣期以来最大的发展机遇,这个机遇具体表现在哪些方面?

    张辉:首先,基于ARM内核的各类应用处理器芯片,已经超越Intel的X86CPU,成为芯片主流。在巨大产业机遇面前,以Qualcomm、Nvidia、Marvell、Samsung、TI、Broadcom、STE为首的国际芯片巨头,已然大举进军并开发出一系列适合于智能手机和平板电脑的应用处理芯片。国内一些较为传统的各类多媒体终端领域的芯片企业,凭借购买ARM、MIPS架构授权或者IP核授权的机遇,也开始进入移动互联网领域,开发面向平板电脑、PMP/PDA、电子书、智能手机的应用处理器芯片。从竞争形势看,移动互联网时代带来的嵌入式CPU应用处理器芯片市场相较于PC的CPU市场,给我国芯片企业留有更多的发展空间。

    同时,3G/4G终端基带、射频芯片是另一个巨大的芯片市场领域。移动互联网每5年30倍的流量增长,展现了移动通信不断扩张的带宽需求,极大地推动了移动通信技术的更新换代。目前全球范围内3G技术已经相当普及,正在快速地迈入4G时代。在通信基带芯片领域,依然是以Qualcomm、Broadcom、STE、TI、Marvell为代表的国际巨头占据着霸主地位,但中国企业在基带芯片领域的话语权不断增加。以展讯、联芯为代表的芯片公司在3G TD-SCDMA领域占有主要市场份额。以海思、创毅为代表的我国4G TD-LTE终端芯片企业,与国外通信芯片巨头同台竞技且表现不俗,为未来我国企业在移动通信领域的核心竞争力奠定了基础。 

    而移动互联网终端的平台以及整体解决方案也至关重要。从目前呈现的趋势来看,产业界正努力将兼具高水平的CPU和GPU性能、同时支持3G向4G网络无缝过渡的终端产品推向市场,而平台开发的工作已向芯片平台供应商转移。以平板电脑为例,其整体解决方案绝大多数是由芯片企业提供。对于芯片企业,这是一个机遇,但同时也是挑战。要占据优势地位,就需要提供高集成度、多模、跨操作系统的整体解决方案,这样一套方案往往还需要具有高处理能力、多媒体性能以及低功耗等特点,包括各类的辅助芯片,如电源管理芯片、存储芯片、摄像头芯片、Wifi/Bluetooth/GPS无线通信芯片等等。这极大地考验芯片企业的综合技术能力和市场把握能力,也给了芯片企业做大做强的机会。 

    《千人》:现阶段,国内的芯片技术与国际上是否存在较大差距?主要表现在哪些方面?

     张辉:我国的芯片设计业虽然在近些年得到了快速发展,但总体上的确仍与国外发达国家还存在着较大差距,每年一千多亿美元的集成电路进口逆差的存在就是最好的辅证。最主要差距表现在以下几方面: 

    首先,我国的芯片公司在主流平台芯片例如移动通信基带芯片和应用处理器芯片上缺乏话语权和核心竞争力。目前以Qualcomm为首的国际芯片巨头,掌握着几乎所有2G/3G/4G的核心芯片技术,并且拥有大量的核心专利,同时Qualcomm等芯片巨头依靠巨大资金实力不断地将通信基带芯片与应用处理芯片进行整合集成到单芯片SOC,形成了难以逾越的移动互联网终端平台优势。并且Qualcomm等芯片巨头通过收购兼并,获得了更完整的平台竞争力,比如收购Atheros以获得Wifi/Bluetooth等其它无线通信技术。另外,Qualcomm通过行业领导力,与Apple/Google等操作系统公司巨头形成了更加紧密的合作关系,打造出更强大的Eco-system层面的竞争力。目前中国通信芯片公司有华为海思、展讯、联芯、创毅等公司,正在TD-SCDMA或TD-LTE等中国主导技术标准上进行引领突破,而在WCDMA或FDD-LTE等欧美技术标准上不断追赶。这些本土芯片公司也正在尝试着把应用处理器和通信基带芯片进行整合。总体来说,国内的芯片公司实力和Qualcomm等国际芯片巨头相比还有很大差距,但在移动互联网终端领域会有很好的突破和斩获。     

    其次,国内芯片设计企业普遍基础能力不足,芯片架构设计能力落后,核心IP基本依赖进口。过去10年,我国的设计企业更多地是在依靠工艺和EDA工具的进步,而在芯片架构和低功耗设计技术上基本属于跟随阶段。国内的芯片公司同时大量购买使用第三方IP核,比如ARM核、GPU核、一些Mixed-signal的IP模块等,尽管加快了企业产品入市的步伐,但在性能和成本上处于竞争劣势。 

    再次,本土芯片代工厂能力不足,影响IC设计业发展。近年来,在电子制造业转移和成本等因素的作用下,全球半导体产业呈现向亚太地区转移的趋势。其中劳动密集型和低附加值的封装测试环节在我国优先得到了发展,产量和产值提高迅速。在芯片制造业环节,跨国公司逐渐把芯片制造向我国转移,国内企业发展也比较快,但是在生产规模、生产线技术水平、特色工艺等方面还远落后于世界领先水平。跟工艺结合是IC设计企业绕不开的课题,如今对工艺的要求越来越高,芯片的设计将更加复杂,工艺、设计的结合将变得十分重要,需要IC设计企业与代工厂密切协作。目前国内采用40nm及以下工艺的设计项目只能找台积电或其它海外代工。

    《千人》:TD-LTE的走向如何影响我国芯片行业的发展?

     张辉:作为我国主导的新一代移动通信技术,TD-LTE的发展正在给我国乃至全球移动通信市场发展带来深远影响。一直以来,我国在全球移动通信市场都扮演跟随者的角色,而具备诸多优势的TD-LTE技术的出现,正在逐渐扭转这一局面。我国主导的TD-LTE国际标准与欧美主导的FDD-LTE国际标准将互为补充,融合发展。今后所有的LTE移动终端基带芯片都将同时兼容TD-LTE与FDD-LTE。另外,LTE技术是与移动互联网应用非常吻合的,因为LTE主要强调数据业务,而把语音业务作为数据业务的一个子集。LTE技术也适用于各个行业专网的应用,尤其是TD-LTE,TDD上下行在同一个频段将使得我们能更有效地利用分散的碎片频率资源。

     我国移动通信产业在技术领域还有很多薄弱环节,产业基础和技术积累相比国际巨头还有很大的差距,尤其是在终端芯片领域。这种差距一方面体现在企业规模上,我国移动终端芯片企业大多是从研发TD-SCDMA终端芯片起步的,历史不长,规模有限;另一方面也体现在技术积累上,由于未来商用化的TD-LTE芯片必然是多模芯片,我国企业在WCDMA和FDD-LTE芯片开发方面缺乏足够的经验,这将成为我们必须面临的严峻考验。在这样的形势之下,我国产业界必须加倍努力,加速弥补自己技术上的短板,也希望政府部门在产业发展方面更有作为,在制定产业发展规划时,明确保护我国优势产业,在技术演进路径等方面保护我国企业的既往投资,把握TD-LTE的发展节奏,让TD-LTE更好地为我国移动通信产业的腾飞服务。 

    芯片将更加智能 

   《千人》:如何看待芯片提供商和软件提供商之间的合并现象?

    张辉:芯片企业与软件企业的整合,或者芯片企业加强自身软件技术能力是产业发展的必然趋势,也是芯片设计企业面临的必然转型——由单纯的芯片设计企业转型成为芯片平台方案提供商,甚至面向应用的方案提供商。 

    一方面,下游整机厂商要求芯片厂商在提供高集成度芯片、不断提升多媒体处理能力及应用加载能力的同时,也要具有为终端企业提供成套项目解决方案的能力。2G时代的成套项目方案在3G时代越来越成熟,在即将到来的4G时代,下游对芯片企业的终端整体方案设计能力将提出更高的要求。 

    另一方面,芯片企业的产品设计本身,要求软硬件协同设计,不断提高自身产品的整体性能和竞争力,不仅在芯片上要进行高度整合,在驱动软件、协议层、多媒体处理、UI界面等软件方面也需要高度协同一致。芯片公司甚至可以在一些特殊应用软件或云服务上做文章。 

    一个案例就是Intel公司收购安全软件厂商Mcafee,将安全软件植入处理器或其他芯片产品中,让用户获得更多的附加价值,提升产品的内在竞争力。

    苹果公司的巨大成功也给芯片公司新的启示。苹果公司是一家软硬件一体化供应商的极致代表。苹果自己拥有iOS操作系统,定制自己的应用处理器芯片,打造用户体验一流的iphone和ipad,提供itune和AppStore管理平台,甚至推出iCloud服务。 

    《千人》:智能手机新一级的应用开发如NFC、LBS是否给芯片产业带来全新的挑战?

     张辉:NFC技术的特性使其可以广泛应用于非接触式付费、交通订票、消费折扣反馈等服务领域。而与智能手机的完美结合,则被认为是NFC技术未来发展的重要方向之一。来自Forrester的报告显示,2011年支持NFC技术的手机出货量将达到4000万到5000万部。到2012年年末,全球将有约3亿部移动终端具备NFC功能,占据智能手机市场总量约20%。未来几年内NFC将成为手机支付的主流。因此,未来越来越多的手机方案,甚至更广泛的移动互联网终端将整合NFC芯片。 

    而LBS在一些发达国家也已经是非常普遍,但中国大陆的市场却没有完全被激活。导航只是LBS的一部分,LBS实际包含了很多种关于位置方面的服务。GPS和不同定位技术的整合将成为未来导航技术的趋势,混合式LBS技术将是未来导航芯片的发展重点。 

    诸如NFC、LBS的新一级应用开发,一方面提高了对芯片企业的技术整合能力的要求,同时,也将引导和带动芯片产品本身的技术水平提升和市场规模扩大。 

   《千人》:从长远来讲,智能手机时代之后,智能电视是否接步? 

    张辉:智能电视是一个相对概念,相对于基于传统架构设计的以收看电视节目为主要功能和使用目的的电视。而智能电视通过特定的创新设计和用户体验,使电视摆脱了以往的单一的被动节目播放形象,依托最新的半导体、芯片和软件技术,具备仿生思维、具备双向人际交互功能,集成家庭影音、娱乐、学习、生活辅助等功能为一体的,具有人文特征的新型电视产品。未来电视将全部智能化、具备联网功能,是基于家庭娱乐的多人娱乐及共享平台。 

    如果说智能手机是将互联网和PC分立,带到了人们的口袋中,那智能电视则能将互联网带到客厅,面向更为广泛的人群,所以智能电视定会成为IT巨头下一步急需抢占的高地。在新一轮的向智能电视的转型中,IT巨头将强力介入智能电视机终端的生产,国内外传统IT厂商如Google、Intel、微软、苹果、联想等都在谋智能电视终端,争夺以家庭为单位的控制中心。 

    《千人》:那要应对智能电视时代的来临,芯片行业应该如何提前布局?届时传统电视制造商又将会面临怎么样的冲击? 

    张辉:芯片对未来智能电视的重要性比起电视面板有过之而无不及。要达到智能电视的标准,硬件是先决条件,除去网络功能外,应具有高速度的处理器、高容量的内存和高性能的图像芯片。 

    芯片行业需要提前思索与布局。随着音视频标准的多样化,整机厂商必须不断适应新的音视频标准发展变化,芯片企业能否及时满足随之产生市场需求?随着硬件平台与操作系统的结合,芯片能否提供对网络视频及其它的应用的全方位支持?芯片能否提供硬件平台对底层基础软件和灵活开放的上层应用软件的支持?我们能否能够提供低成本和高集成度的芯片整体解决方案?这都将成为芯片企业决胜未来智能电视市场的法宝。 

    智能电视预计很快将对彩电行业的发展轨迹和商业进程产生巨大影响,但是考虑到智能电视时代除了硬件基础条件外,服务内容、应用软件以显示屏都将对传统电视制造商布局智能电视市场造成影响,因此传统电视制造商在向智能电视时代进军的过程中将面临比以往更加复杂的宏观形势和不确定性。

    本土芯片的未来之路 

   《千人》:综合来看,目前我国的芯片行业主要朝哪些方面发展?

    张辉:我国本土企业设计的IC产品种类丰富。从芯片的应用领域来看,主要面向移动终端、网络通信、数字电视、计算机及外设领域,其他还覆盖汽车电子、工业控制、安防监控、医疗电子、智能识别等众多领域。 

    2011年以智能手机、MID、平板电脑、电子书为介质代表的移动互联网领域增长迅速,国内芯片企业在应用处理器、移动通信芯片(基带、射频)、多媒体处理器等领域有了明显进步,部分产品被国际大厂所采用,形成了比较强的竞争优势。国内应用于移动终端的IC产品已占据主流。但同时,IC设计企业之间的竞争也趋于白热化。如平板电脑领域的福州瑞芯、北京君正、珠海全志、上海盈方微等,手机TD芯片领域的展讯、MTK、联芯等。平板电脑主控芯片、手机芯片设计企业的产品最高工艺已达40nm,且厂家普遍采用65nm以下工艺,企业只有生产出更快速度、更低功耗、更便宜价格的产品,提供更优质的服务,才能在激烈的市场竞争中分到一杯羹。 

    而在我国电视数字化进程的不断深入以及国家大力支持的背景下,我国的数字电视芯片同样发展迅速,数字电视IC(包括机顶盒和电视)企业占据了我国芯片企业约15%的比例。在模拟电视时代,视频类的芯片主要由欧美日等发达国家掌握,中国电视产业的数字化初期,视频类产品的主要芯片还是靠进口,但是随着数字化进程的深入,中国本地IC企业得到充分的发展环境,出现了如杭州国芯、北京海尔、北京创毅、深圳海思等一批优秀企业。但是目前能提供集成解调芯片、编解码芯片、主控芯片等多个模块的一体机单芯片解决方案的,还只有台湾的联发科以及Mstar。 

    同时,以物联网、智能终端、云计算等为新特征的战略性新兴产业信息产业在“十二五”期间将取得突破性进展,以节能环保、高端装备制造、新一代信息技术为代表的战略性新兴产业快速发展带来的多技术、多应用的融合、催生新的产业形态,如网络通信芯片、机床电子、生物芯片、IGBT、微电子材料和工业控制芯片等。国内政策引导和市场环境的影响,物联网、新能源、节能环保、智能电网、无线技术等新兴市场加速启动,这些都给集成电路产业带来新的发展空间。 

    而通过国家重大专项等国家科技项目的带动,高端通用芯片的发展也进入快车道。过去在高端通用CPU、存储器、微控制器、数字信号处理器等量大面广的通用集成电路产品领域,由于产品结构复杂,知识产权壁垒高,我国企业一直较少涉足。受政策引导,我国企业在高端通用IC产品领域将逐渐打破国际垄断。 

张辉,国家“千人计划”入选者,北京创毅视讯科技有限公司创始人、董事长兼CEO,“千人计划”专家联谊会副会长。美国加州大学伯克利分校电子工程学博士后回国创业,作为共同创始人带领北京中星微电子成为中国第一家在纳斯达克上市的芯片设计公司。2007年带领创毅视讯研发出全球首枚CMMB核心芯片IF101,揭开了CMMB产业化的序幕。