一颗芯片的“生死关”

向治霖

上海，张江，再明显不过地彰显着“科技气质”。这里的道路以著名科学家命名，像牛顿路、哈雷路，以及华佗路、张衡路等等。一个据称的规律是，横向的路（东西向）多以中国科学家命名，纵向的路（南北向）多以外国科学家命名。横“中”竖“外”，看不出什么讲究，没意思得颇有意思。

东西向的祖冲之路，看上去并不特别。祖冲之，南北朝时期的人，最有知名度的成就，是算出了圆周率，并精确到小数点后7位，这个成就，领先了世界一千多年。他在书中自述说，“专功数术，搜拣古今”，按今天的说法，他是数学家、天文学家，以及机械工程师。

从历史中看，数学和天文学，叩开了近代科学大门。机械制造，成就了解放双手的工具。它们，改变着当下的世界。

毋须讳言，同时被改变了的，是中国曾经的领先地位。祖冲之路上的紫光展锐，知名度并不很高。论行业，它是一家独立的芯片设计厂商，同类型的公司是高通、联发科。论成果，在5G的浪潮下，它是全球仅有的5家具备开发5G手机芯片能力的公司之一，其它四家是三星、高通、联发科和华为海思。然而，紫光展锐的竞技伙伴们，显然有着更高关注度—对大众而言。

不过，事情正在起变化。

台下“十年”功

最近两年，国产芯片的环境突变，带来了一个“双城记”式的时代—或许是最好的时代，也可能是最坏的时代。好的一面是，它让人们看清楚了，最紧要的技术在哪个行业，从而自上而下地重视起“芯片自主”道路。

紫光展锐，是在这样的突变中，于竞争惨烈的芯片行业脱颖而出。

2019年4月，韩国首先宣布5G商用，5G的竞逐自此搬上了台面。当年6月，国内三大运营商在发过5G牌照后，宣布了规模更大的投资计划。这条赛道上，中国企业一改2/3/4G时期的“从属”角色，夺得了先声。最吸引关注的，当然是华为海思。2019年年中，海思的第一颗5G芯片“麒麟990 5G”发布，到年底，它就使用在了华为mate 30的5G版手机上。

展锐的步伐也不算慢。2020年5月，展锐开发的5G芯片，被使用在一款海信手机上，并投入了市场，和距离最领先的华为的发布时间，只隔6个月。与国际其它知名的芯片厂商，如高通、MTK等相比，步调基本一致。实际上，展锐早早就有准备，2019年2月，公司就发布了首款5G芯片“马卡鲁”，以及基于该平台的5G基带芯片“春藤V510”。自此，展锐进入了“第一梯队”。

5G浪潮铺开的同时，芯片也转入“高光”时期，芯片行业的残酷与重要性同时凸显。要知道，就在2019年4月，英特尔宣布退出5G智能手机调制解调器业务，意味着它退出了5G手机芯片的竞逐赛道。其中研发所需要的成本，即便是如英特尔等巨头公司，一旦错过也支撑不住。于是，赛道上的选手渐渐消失，“4G的时代，可能还有十多家竞逐的公司，到了5G时代，现在只剩下了5家”，紫光展锐高级副总裁夏晓菲介绍说道。

而芯片行业的重要性，现在早就无需赘言。要强调的是，芯片有很多分类，其中的5G手机芯片（基带芯片），是5G产业链中的驱动引擎，同时也是最核心的技术之一。以手机为例说明，在手机中，有两个重要的芯片组，一个负责执行操作系统、用户界面和应用程序的处理器AP（Application Processor），另一个则是运行手机射频通讯控制软件的处理器BP（Baseband Processor）。BP上集成着射频芯片和基带芯片，负责处理手机与外界信号通讯，为了减小体积和功耗，通常射频芯片和基带芯片会被集成到一块芯片上，统称为基带芯片。

芯片制造的产业链遍及全球，核心技术为各方掌握，离开了合作就没有芯片。

展锐的成功，靠的是长期、大规模投入。对普通人而言，5G的到来，像天降一般排山倒海，但在行业中，早在2016年，展锐在内的芯片厂商就开始布局5G。通讯技术的迭代，起牵头主导作用的是行业协会3gpp，每一代技术的更迭中，3gpp提出新的标准，各家厂商参与其中讨论，对标准的跟随、解读中，公司布局自家技术，开发新的方案。

5G的第一个标准“R15”，在2018年6月就制定完成。5G定义了增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（URLLC）、大规模机器类型通信（mMTC）三大场景。夏晓菲介绍说，在标准出现的时候，芯片厂商们包括展锐，事实上已经做了大量工作。

环环相扣

标准的制定，是个时间缓慢、且多方博弈的过程，它是芯片制造的第一步。

跟踪标准的制定过程，是每家芯片厂商的必修课。以5G手机芯片为例，各厂商参与3gpp协会，在讨论中形成的下一代通讯制式，会指明未来目标。紫光展锐天山实验室副主任粱旺平介绍说，在展锐，有一个专门的标准团队，负责长期跟踪这个协会，“我们就会知道，5G大概在什么時候来”。

一旦知道，就要着手技术准备。比如R15标准在2018年6月完成，但对5G开始投入研发成本，在粱旺平印象中是在2016年。首先，要对标准进行理解，有专门团队解读标准，并且在标准的制定动态中时时调整。一个好的标准团队，不仅是作出正确解读，还负责起一部分预测工作。预测成功，就能快人一步。

接下来，算法团队介入工作。标准团队的人员与他们交流，看需要什么样的算法。仍以5G芯片为例，粱旺平说：“5G对4G而言，算法的部分改动不是特别大，所以，我们早早就把算法准备好了”。再下一步，是去做验证工作。

做的同时，厂商也是有技巧的。首先是，它依靠标准团队的解读，预判出趋势走向，所以在芯片设计时，会放一些冗余设计进去。目的同样是快人一步，它可以很快量产，但功耗方面，方案可能不算最优。这个问题留给快速的迭代解决，“因为我们知道，问题是在哪儿，只要把冗余设计拿掉，很快就把功耗和性能提上去了”。

“所以说，在标准出来之前，我们就做了大量工作，甚至芯片都可能在投入过程中了。”粱旺平表示。

速度要快，是芯片研发行业本身的要求。“快”的好处，在5G变革中体现得淋漓尽致，华为海思和紫光展锐的快人一步，令中国成为通讯强国之一，不再受制于人。2021年3月16日，有消息传出，华为将与三星、苹果商议5G的专利使用权，或将收取专利使用费。尽管说，华为的举动或许存在被“围堵”时的无奈，但也从侧面证明，“快”所带来的优势地位。

而“快”没有实现，从而导致的弊端，英特尔或许是个典型例子。在2/3G时代，英特尔旗下的英飞凌曾是全球龙头企业，但在4G时代，英特尔“一步慢、步步慢”。最终为了止损，在5G时代出局。

以上是从工作流程考虑，从标准制定到厂测，是一颗芯片的从无到有。换一个角度，在芯片生产的产业链条上，同样是环环相扣。芯片先经手芯片设计公司，如展锐、高通或联发科，下一步进入芯片制造公司，如台积电、中芯国际。接着，是对芯片的封装测试，最后流入市场。

从产业链条看，芯片设计公司是芯片制造厂商的“甲方”。如台积电等制品制造厂，提供的产品是它的工艺，如手机爱好者耳熟能详的5 nm工艺，当前是台积电的看家本领。不过，区别在于，芯片行业中的甲方乙方，并没有一般行业的优势与弱势对比。明显的是，一颗芯片的从无到有，是行业各方力量竞逐博弈，相关的标准，各方了然于胸，所以在生产链条上，更多是合作关系。

谈及合作，这或许是芯片行业最重要的特征。芯片制造的产业链遍及全球，核心技术为各方掌握，离开了合作就没有芯片。夏晓菲介绍说，芯片制造的链条，虽然只有四五环，但每一环又涉及很多公司，真正综合来看，一款芯片的形成，涉及几百家公司的合作。

比如说，展锐是芯片设计公司，但设计的工具EDA，并不是自家的，而是来自三家美国公司，Synopsys、 Cadence和Mentor。此外，芯片设计中，“有的代码是我们的算法团队来写，但又一些IP，或者CPU、GPU等等，它们来自安谋公司，这都涉及合作”，夏晓菲说。

共生关系

芯片制造中的强合作关系，即是一种掣肘，也是一张底牌。以台积电为例，芯片紧缺的现状，将它推到了镁光灯下，令它的地位举重若轻。然而，在这张严密的网中，虽然地位相对强势，台积电也做不到自产自销。比如晶圆的前身“硅柱”，就不是台积电自产。再比如说，芯片制造的终极“大杀器”光刻机，尤其是最先进的极紫外光刻机EUV，是来自荷兰的ASML公司。进一步，制造EUV的零器件，又多来自日本。

一个制式的发展，开发复杂程度很高，代际之间的提升很大。从4G到5G，网络架构是一个巨大的升级，开发难度高了5～10倍，后来者很难追上。

紧密的产业链条中，一旦落后，难再追赶，“马太效应”鲜明。夏晓菲介绍说，在芯片这个行业，没有什么能保证一家公司永远立于不败，能够做的，只有持之以恒，坚持做长期的、大规模的研发投入，保持领先的决心。否则，整个工业体系，不会为谁做停留的。

尤其残酷的是，在通讯芯片领域，“只见旧人哭，不见新人笑”。意思是说，在通讯技术每一次迭代中，永远只有被淘汰出局的，从来没有新公司加入。通信芯片中，如今还在赛道上的企业，三星、高通、联发科、华为海思和展锐，都是从1/2G时代就存在。通信行业的迭代，每一次都是“老牌友开新局”，但“牌友”越来越少。

原因无它，唯门槛高。5G标准的从无到有，再到5G芯片的从无到有，每一次都是长跑。夏晓菲介绍说，一个制式的发展，开发复杂程度很高，更关键的是，代际之间的提升很大。从4G到5G，网络架构是一个巨大的升级，开发难度高了5～10倍，后来者很难追上。

即便开发一个单独的制式，成本已经不容小觑。夏晓菲以海思举例说，在2/3G模块的开发上，海思用了大概6年时间。4G模块的开发用了3～4年。5G模块，如前文所说的，用时4～5年。制式的开发，包括大量工作，如制定标准时的参与，定义合适的通讯架构，还有对海量软件的通讯开发和测试，“每一代制式，花上5年的时间，这应该是保底的”。

而前輩们做的工作，不会随着技术迭代取消，它本身的积累是一个门槛。5G通讯芯片的要求，是要兼容1/2/3/4G模块。道理很简单，一款只能使用5G的手机，不会受到市场欢迎。那么，假设有一家新的公司加入，它必须重走前辈的路，但整个行业仍在高速向前，这条路根本行不通。

长期积累的制式、算法，还有人才储备，是紫光展锐竞逐的底气。根据公司消息，2020年公司业绩实现了增长，工业电子业务营收较去年增长了150%，预计将达到2.5亿美元。消费电子业务在疫情影响下，从9月份开始也较去年同期实现了大幅增长。其5G芯片的节奏，也和预期相比提前2年。

当然，行业风云的变幻下。展锐处在“双城记”式时代，前途没有绝对的保证。但这是一个好的开始。