从群雄逐鹿到三足鼎立,手机 SoC 的纷争史
WHYLAB
2023-10-17 22:03:06
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原标题:从群雄逐鹿到三足鼎立,手机 SoC 的纷争史

在上个月发布的 iPhone 15 Pro 上,Apple 用上了最新一代的 3nm A17 Pro 芯片,接下来我们马上也将迎来 Android 端的两款旗舰处理器,高通骁龙 8 Gen 3 和联发科天玑 9300,又一次旗舰 SoC 对决即将拉开帷幕。

其实在最近几年,随着三星 Exynos 和海思麒麟的竞争力下降,我们已经习惯了高通骁龙、联发科天玑、Apple A 系列处理器三足鼎立的局面。但正如我们记忆中曾经存在一个百花齐放的功能机时代那样,手机处理器也有过群雄相争的大争之世。今天,我们就把时间拨回到世纪之初,看看那些曾经的 SoC 厂商如何消失在我们的视线中。

群雄纷争

我们今天的故事可以从一个问题开始,那就是功能机时代各个品牌的手机都在用啥处理器?在手机诞生之初,手机的功能还仅限于简单的通讯,还不需要强大的处理器驱动。而来到世纪之交时,随着手机功能的丰富,对处理器的要求自然也提高了,我们也开始在千奇百怪的机型中看到各式各样的手机 SoC。

先以功能机时代的霸主诺基亚为例,诺基亚的机型普遍采用的是来自德州仪器 TI 的 OMAP 系列 SoC。德州仪器是美国的老牌半导体巨头,世界上第一个商用硅晶体管就是德仪制造的。而 OMAP 是由德仪所推出的开放式多媒体应用平台架构,使用低功耗的 ARM 架构处理器,可适用于移动式平台。如诺基亚的 N70、N95、N900、N9 就是分别使用的德仪 OMAP 1710、OMAP 2420、OMAP 3430 和 OMAP 3630 处理器。

除了德仪 OMAP 系列之外,诺基亚手机的另一家主要的 SoC 供应商是飞思卡尔。飞思卡尔同样是美国半导体生产厂商,它的前身是摩托罗拉的半导体部门,2004 年的时候从摩托罗拉剥离出来。飞思卡尔(摩托罗拉)在功能机时代也是重要的手机处理器供应商,诺基亚的一代街机 5320、N81、E62 等就是采用的飞思卡尔 MXC300-30。

可以说在世纪之初的那几年,TI 的 OMAP 系列和飞思卡尔在当时的手机 SoC 领域具备极强的统治地位,当然这也和他们的主要合作伙伴诺基亚、摩托罗拉在功能机市场上的强势表现有一定关系。

不过因为在功能机时代,即使是一些早期的智能手机,它们实际的功能也非常有限,处理器的强大与否并不如今天这般,是消费者购机时的首要考量因素,市场还没有进入赢家通吃的阶段,这也给了大量规模较小的手机 SoC 供应商生存的空间。

例如三星就是在 2000 年的时候推出自己的首款 SoC S3C44B0,基于 ARM7 架构,采用 250nm 工艺制造,主频 66MHz。2002 年的时候它被用于全球首款真正意义上的智能手机 Danger Hiptop 上。

还有欧洲的老牌半导体巨头意法半导体,当时也是手机处理器市场的一员。其旗下的 Nomadik 也是基于 ARM 架构的专为移动设备设计的,例如诺基亚 N96 就是使用的 STn8815 SoC。

包括我们今天一直调侃是牙膏厂的 intel,也早在世纪之初就涉及过手机处理器市场。在 1997 年 DEC 破产之时,其旗下的 StrongArm 架构被 intel 收购,并基于此推出了自己的 Xscale 处理器家族。性能方面,Xscale 要比同期的 Arm 处理器强出不少。比如 2005 年的 PXA3xx 系列,最高主频达到 1.25GHz,几乎是当时德州仪器处理器(330MHz)的四倍。

只是 Xscale 生不逢时,其推出之时恰逢 intel 在奔腾处理器上受挫,AMD 凭借 K8 架构几乎在桌面端市场追平 intel。intel 于是决定放弃对于自身而言微不足道的移动端市场,把重心转回 PC 领域,于是在 2006 年将其通信及应用处理器业务都出售给了 Marvell 公司。

还有我们现在非常熟悉的高通和联发科,他们也大抵是在世纪之初推出自己的首颗手机 SoC,例如我能查到的高通最早的手机处理器是一颗 2005 年发布的 MSM6225。不过在当时,他们还只是群雄纷争中的一员,但有些致使他们在将来取得成功的种子已经埋下,如高通的通信专利、收购自 AMD 的 Adreno GPU,联发科的高度集成的 SoC 一体化方案。

可以看到,在世纪之初,手机处理器市场是相对开放的,虽然 TI OMAP 在其中占据了主流地位,但实际上它也并没有和其他品牌拉开太大的差距。但随着本世纪的第一个十年的即将过去,手机 SoC 市场也迎来了它的巨变。而这个巨变我们也都知道,那就是智能手机的时代到来了。

渐次凋零

在功能机时代,同时也是 2G、3G 时代,手机功能还不丰富,对于手机 SoC 的性能和集成度要求都不太高。并且在 2G、3G 时代,高通的基带芯片也存在诸多竞争对手,当时也不强求将基带集成在 SoC 上,基带芯片对于手机 SoC 的采用影响还不那么大。可随着 iPhone 的发布,真正开启了智能手机的时代,手机最重要的已不是它的通讯功能,而是它的多媒体功能,对手机性能的需求空前高涨。4G 时代的到来和基带集成进 SoC 的便利性也极大地利好了高通和联发科。

在形势巨变之下,原本的王者 TI 表现出的是无心恋战。在 GPU 性能和基带集成都不如高通的情况下,还要缴纳 CDMA 的专利费用,手机上的大量外围器件,除了电源管理,其他的 TI 也不擅长。这就使得继续研发 SoC 来与高通竞争,对于 TI 而言是一件投入大,但是利润小的投资。相比之下,TI 在模拟器件上的收入要远远高于手机芯片,所以在 2012 年,TI 直接宣布他们将结束其在智能手机和平板电脑为导向的 OMAP 芯片业务,转向专注于嵌入式平台。

TI 退出的同时,我们前面提到的意法半导体当时已经和爱立信合作成立了意法爱立信,虽然其 2011 年推出过 NovaThor U8500 和 A9500 两款双核处理器,其中 U8500 的战绩还算不错,因为是第一款中端双核,还集成了 3G 基带,三星、索尼、摩托罗拉、HTC、联想等等都有用过。但其产品性能已无法和同期的对手竞争,加上意法爱立信一直处于亏损状态,于是在 U8500 发布刚一年,意法爱立信也就退出了手机 SoC 市场。

继承了 intel Xscale 的 Marvell,在 Android 时代就几乎从未进入过主流视野。其在 2013 年发布了一款 PXA1088 的 SoC,规格比联发科 MT6589 更弱,GPU 用的还是连当时的海思都嫌弃的 Vivante,结果毫无疑问被当时春风得意的联发科吊打。Marvell 见前景渺茫,也就未再推出过手机处理器了。

另外在当时,因为看中智能手机的蓬勃发展的机遇,intel 和 Nvidia 也推出了自己的移动端处理器。凭借着自身在桌面显卡上的领先优势,Nvidia 推出的 Tegra 系列主打的就是强大的游戏性能。2011 年发布的 Tegra 2 就被 LG、Motorola、中兴、天语以及当时大多数的 Android 平板所采用。但是之后的 Tegra 3、4 却表现不佳,由于发布的早,反倒在制程工艺上落后于同代竞争的产品,导致功耗巨大,当初小米 3 上的 Tegra4 就堪称大火炉,搞得消费者怨声载道。并且采用 Tegra 的产品还老是存在虚焊、黑屏、花屏、触控失灵等等故障,最终各家也对 Nvidia 失去了信心,Nvidia 在手机市场上的尝试也宣告失败。

intel 则是属于二进宫了,在 2006 年智能手机时代开启之前放弃了移动端市场,结果之后看到其大有可为,于是就又雄心勃勃地带着 x86 卷土重来。但 Android 毕竟是 ARM 的主场,x86 自然是水土不服,于是用户们发现,不兼容的问题实在太多了。intel 虽然拉着 Google 一起试图解决 x86 和 Android 的兼容性问题,但是最终这项计划并没有成功。

随着各路群雄相继在第二个十年之初败下阵来,高通骁龙、联发科天玑、Apple A 系列、三星 Exynos 和海思麒麟重新瓜分了手机 SoC 市场。关于这几家的故事,如果各位感兴趣的话,也欢迎在评论区留言,之后我们可以再单独聊一聊。

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