Gelonghui
2021.04.24 10:28
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垄断、算计、分合:半导体三个时代,三张面孔

期待新时代新面孔

1

垄断

1985 年的一天,英特尔老板格鲁夫迷茫地望着窗外公园里的摩天轮,向身后的 CEO 摩尔问:“如果我们被踢出董事会,他们找个新 CEO,你觉得他会怎么做?”

摩尔答到:“放弃存储器的生意。”

格罗夫眼前一亮:“那为什么我们不自己做?”

从这一刻开始,英特尔彻底告别了曾经让自己光芒万丈的存储器市场。

在此之前,英特尔几乎就是存储器的代名词,但在日本公司低价策略的强力围攻下,这家半导体巨头业绩全线下滑,最惨时居然一张订单都没拿到,走到濒死边缘。然而,公司的管理层不愿接受输给日本的结果,惰性、迷茫、失落,笼罩着整间公司。

改革势在必行。

格罗夫大手一挥,关闭 7 家工厂,解雇 8000 名员工,造成超过 1.8 亿美元的亏损。但同时,英特尔开始了另一场豪赌,花了 3 亿多美元,研发微处理器。

“怂恿” 英特尔大举进军微处理领域的,是 IBM。自苹果开启个人电脑(PC)时代后,IBM 也进入到这个领域,并与 1981 年推出自己的处女作 IBM5150。

为提升计算能力,同时也出于商业竞争的需要,IBM 一直在寻找更好的 PC 微处理器(后称为 CPU),作为当时美国最大的半导体公司,英特尔管理层经常被 IBM“教育”,PC 未来是如何星辰大海,微处理器生意是如何赚钱,英特尔应该专攻微处理器。

起初,英特尔存储器生意做得风生水起,微处理器虽有生产,并应用在 IBM PC 上,但算不上特别重视。直到 1985 年,存储器生意被日本人打断腿,英特尔才下定决心 All in 微处理器。

也在这一年,英特尔成功推出 32 位微处理器 80386。

这一回,英特尔赌对了,80386 制造工艺有了很大的进步,内含 27.5 万个晶体管,时钟频率为 12.5MHz,可寻址高达 4GB 内存,较上一代 286 翻了一翻,除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟 86 的工作方式,可以通过同时模拟多个 8086 处理器来提供多任务能力。

虽然当时英特尔面临很多竞争对手,最强劲的有摩托罗拉,AMD 也初涉微处理器,就连 IBM 自己,也在偷偷研发微处理器,但 80386 作为首颗 32 位处理器,性能毋庸置疑,更牛的是软硬件兼容性,成为当时最强大的微处理器之一。

经此一役,英特尔起死回生,并逐步重建信心。而令英特尔走向辉煌的,还是 IBM。

当时的 IBM 采用微软的 DOS 操作系统,在不断的碰撞中,微软操作系统和英特尔的微处理器逐渐产生了化学反应,两者加强了联系,并实现协同开发,目的就是让 PC 的计算能力和运行速度更牛。到 1980 年代末,搭载微软软件和英特尔芯片的 IBM 已经傲视整个 PC 界,象征微软和英特尔深度合作的 Wintel 联盟也成型。

比尔·盖茨曾这样回忆:“微软和英特尔一起努力,开发更为快速的处理器。上世纪 80 年代以前,苹果公司是个人电脑产业的霸主。IBM 上世纪 80 年代开始采用英特尔的处理器和微软的操作系统,因而取代苹果成为个人电脑产业的老大,英特尔与微软此时也成为电脑产业的巨人。”

但到 1990 年代初,眼看 Wintel 越发强大,竞争对手坐不住了,苹果、摩托罗拉怂恿 IBM 倒戈,组建 Power PC 联盟,苹果做操作系统,摩托罗拉和 IBM 合作开发处理器,向电脑厂商提供软硬件产品,意图挑战 Wintel。

Wintel 随即展开强烈反攻,英特尔推出奔腾芯片系列,微软则 “珠联璧合” 地推出了 Windows 95 操作系统,两者堪称 PC 界划时代产品,是那个时代最轰动的 IT 大事件。

1995 年美国民众抢购 Windows95

最后,PowerPC 联盟无疾而终,而 Wintel 联盟则更加牢不可破。实际上,Wintel 已经步入垄断状态,只要选择了微软,就会选择 Intel,反之也一样。绝大部分 PC 行业的利润,都被他俩瓜分。

曾有电脑厂商无奈地说:“卖一台电脑能赚 100 元,其中英特尔拿去了 70 元,微软拿去了 40 元。” 柳传志也说过:“我们生产一台电脑也就是一把大葱的利润。”

Wintel 之所以能够形成这样的局面,当中的脉络也清晰可循。

一台电脑,最重要的两个部件,一个是操作系统,负责各种计算指令,另一个是 CPU,完成各种计算指令,犹如一支的司令、士兵(包含装备),善于指挥的司令和骁勇善战的士兵(加上精良的装备),就能够所向披靡。

Wintel 就同时卡住了两个最重要的部件,也就卡住了整个电脑,而随着协同开发的不断深入,不管是微软的操作系统产品,还是英特尔的芯片,都越发强劲,即便有对手,也会被他们联合绞杀。最终,Windows 垄断了 PC 操作系统,英特尔则收割了 85% 的 CPU 市场,也成垄断之势。

到 2000 年代初,两家公司的市值都超过 5000 亿美元,而当时的中国 GDP 也才 12000 亿美元,微软、英特尔分别登顶全球最大软件公司、全球最大半导体公司。

这是属于 Wintel 的高光时刻。


2

算计


斗转星移,时间来到 2007 年,苹果发布了划时代的产品--iphone,宣告智能手机时代的到来,英特尔霸占了 20 年的芯片领域,也隐隐出现裂缝。

在 PC 时代大杀四方,但到了智能手机时代,英特尔好像跛脚了,总是跟不上,虽然他一直在努力,也拿下过苹果这样的大客户,但无奈各种尝试,最终都沉沙折戟,只能宣布彻底退出智能手机市场。

其实在架构上,早已埋下伏笔。英特尔基于电脑的 X86 架构,算力强大的同时,功耗也非常大,这在电脑上可能不算个事,因为电脑一般都连接电源,而且体型庞大,可以安装强力的散热设备。

但到了手机,体型很小,只靠一块电池供电,功耗大意味着耗电高、散热差,用户体验很不好,还可能引起爆炸。从这个角度上讲,英特尔必须转而寻求低功耗的架构。

然而,对于芯片公司,大规模的更换基础架构这种事,意味着从制度、人事、组织结构、研发体系、资金、客户等全方面的变革,不要说英特尔,换谁都会掉层皮,而且从高功耗转向低功耗,烧钱无可避免,即使成功推出,也很可能使现有客户放弃购买 X86 产品,这无异于壮士断腕,自己革自己的命。

所以利害权衡之下,英特尔选择了弃车保帅。其实,即使英特尔不退出,他也不可能成为智能手机芯片霸主,因为有一个更会 “算计” 的公司 -- 高通。

英特尔的高功耗问题,高通搞定了。

这中间,有一个 “高手” 助了高通一臂之力,他就是英国剑桥的芯片架构开发商-ARM,这家原本是 Acorn 计算机公司的芯片业务部门,后因为业务不佳被剥离,ARM 领导人调整了商业模式,研发芯片基础架构,并通过授权的方式卖给其他公司,由其他公司在基础架构上做二次开发,最终生产和销售芯片。

最重要的是,ARM 将低功耗芯片基础架构作为自己的研发方向,高通采用了 ARM 的基础架构,并以此开发手机芯片,最终大获成功,以至于后来的手机芯片开发商,苹果、三星、联发科、海思,均采用 ARM 架构,甚至连微软,也禁不住诱惑,选择适配 ARM 架构的芯片。到现在,全球 95% 的智能手机芯片,都是基于 ARM 架构开发的。

不过,仅仅依靠 ARM 架构,高通不至于到达今天的位置,因为 ARM 是开放授权,高通能用,竞争对手也能用,而高通真正的绝招,是通信制式专利。

2007 年,手机基带芯片还是德州仪器的天下,从 Nokia 到 Moto,使用的基本都是德州仪器的 OMAP 移动处理器。高通也推出的竞品—Snapdragon S1,意图和德州仪器竞争,结果却不尽人意。

但是,高通的优势已经开始显现,即 Adreno GPU 以及其通信制式的专利(CDMA)。

德州仪器在性能方面尤其是 GPU 是相对保守的,当 OMAP3640 的 Power VR SGX530 的 FP32 只有 1.6GFlops 时,高通 Adreno205 的 FP32 已经达到了 8.5GFlops,在理论性能相同时,GPU 的面积比其他 SoC 要小很多(比如 835-10mm2,970-18mm2)。

这里需要提一提英伟达,在性能方面,当时最强的并非 Adreno,而是图像处理先驱 -- 英伟达的 Tegra,最先推出双核/四核处理器,最先采用 40nm 制程,最先采用 1MB 的 L2 Cache,再有强大的 GeForce GPU 加持,但是为何还是被高通打败呢?

问题出在通信制式上。

众所周知,当时的移动通信制式,2G 有欧洲的 GSM 和美国的 CDMA,3G 则是欧洲的 WCDMA、美国的 CDMA2000、中国的 TD-SCDMA(懂通信的小伙伴建议直接忽略这个制式),任何手机只要使用这些网络,都需要交相应的专利费。而不管是 WCDMA 还是 TD-SCDMA,都和美国的 CDMA/CDMA2000 的密切关系,一如现在的半导体,不管你是不是美国公司,也不管是设计、制造、封测、原材料、装备,都离不开美国技术。

而高通正是美国通信制式标准的制定者,拥有大量的专利。从 2007 年起,高通宣布 CDMA 硬件和专利授权分开收费,并且禁止二次授权。这就意味着,每一部手机都得必须向高通缴纳高额的专利费用。直到今天,高通的大部分盈利仍然来自于此。

在芯片领域,高通同样实力强大。2011 年,高通骁龙芯片就把基带集成到 Die 里,而 OMAP 使用的还是耗电量相对略大、占用面积更大的外挂基带;虽然英伟达收购了 Icera,使得 Tegra 也是基带集成到 Die 的方式,但是这家公司问题在于没有 CDMA 相关技术,比如小米 3TD 使用的是 Tegra 4,在中国电信的手机上用不了,因为中国电信的制式正是 CDMA;虽然 OMAP 的 SoC 有 CDMA,但是却没有 HSPA+,网速相对其他的要慢上一截。

所以,其他家的基带芯片,要么速度差,要么成本高。以至于在 2011 年,苹果的基带从英飞凌(被英特尔收购)转投高通阵营,即使后来因为和高通闹翻,最后也不得不和解。

甚至有人戏谑高通:交专利费送芯片,其他厂商难有还手之力。

2011 年,PC 浪潮转换为智能手机浪潮,变换的不仅是设备,还有各自领域的关键部件,操作系统霸主从微软变成了 IOS 和安卓,芯片霸主则从英特尔变成了高通,而商业模式的进化则更加绝妙。

英特尔的商业模式是靠卖芯片赚钱,高通也有芯片销售收入,但他实现了通过专利授权模式收费。

高通授权费的来源主要是芯片厂、手机厂,芯片厂按固定授权费支付,通常为每个厂家 50 万美元;手机厂则按每部手机售价 5% 支付授权费。

这种商业模式的精妙之处在于,授权费可以跟随手机销量而浮动,手机卖得越多,授权费就越多,从而将手机产业的整体利润绑定在自己身上,可谓算计到家了。

都说三流企业做产品,二流企业做品牌,一流企业做标准,这句话用在高通身上,再合适不过,和英特尔收割 PC 一样,高通也收割了相当大一部分智能手机的利润,也让无数的手机厂商的净利润率还比不上交给高通的授权费比例。

以至于后来华为也想学这一招,在 5G 标准制定上成为最大的黑马,可惜受到美国的强力打压,那是后话了。


3

分合


时间来到 2021 年,智能手机已近饱和,虽说不上落寞,但大概率和当年的 PC 一样,会归于平淡。

掐指一算,智能手机至今已经 14 个年头,也到一个新产业接棒之时,问题来了,谁将接棒智能手机?哪家芯片公司又将崛起为新时代的霸主?

在回答这个问题之前,我们不妨先回到一个本质的问题,电脑、智能手机到底是什么?

用戏剧化的语言概括,这些设备就是帮助人正儿八经懒惰的工具,有了电脑,你写篇文章、画个图,就轻松很多,有了手机,你可以不用亲自跑到商店买东西,也不用亲自跑到银行取钱、转账、汇款,货物可以送到家给你,转账可以点点手指就完成,也是轻松很多。

所谓的智能,其实就是有个工具,想我之所想,干我之所干,苦活累活脏活都帮人做了,人就可以乐哉悠哉。

所以下一个浪潮是什么?

最大的概率是全面智能化时代,人开的汽车、住的房子、用的家私家电、走过的马路,都应该是智能的,人现在干的很苦很累很脏的活,都应该有智能设备去替代。

这是人类的大时代。

其实,电脑和智能手机也可以归入这个大时代,作为智能化的先驱。只是,全面智能化需要比电脑和手机更强大的算力,需要通过两端去实现。

一端是云计算,数据中心的强大算力,通过电信网络触达每一个智能设备,等于赋予了他们数据中心的算力;另一端是智能终端本身的算力也要提升。

所以在芯片领域,能够同时在这两端都提供足够强大的 AI 芯片的公司,将成为 “芯” 的霸主。

很多科技巨头的老板已经看到这种趋势,拼命抢占先机。

传统的芯片巨头,英特尔主攻服务器市场,花数百亿美元收购了一系列 AI 公司,包括以色列的 Altera、Mobileye、Habana,意大利的 Yogitech,俄罗斯的 Itseez、美国的 Movidius,目的很明显,希望在 AI 时代重回巅峰。

高通也毫不掩饰进军 AI 芯片的野心,骁龙 865 巩固 5G 手机,Cloud AI 100 系列则强攻数据中心、云计算、自动驾驶。

英伟达的野心更是路人皆知,花 400 亿从孙正义手中收购 ARM,期望从基础架构中掐住 AI 赛道,不仅弥补自己在智能手机时代的遗憾,更赢下未来。不过,这项收购估计很难通过各国尤其是英国和中国的反垄断审批。

相比传统巨头的抢夺,另一种模式或许更值得我们关注。

那就是新兴一体化公司的崛起,最著名的是特斯拉,自动驾驶操作系统、AI 芯片、终端,全部一手包办,没有什么关键部位受外界控制,加上马斯克各种超前卫的 AI 项目,如人体植入芯片,如果模式成功,特斯拉有可能成为吞噬整条 AI 产业链价值的新物种。

电子业长达数十年的分工,可能在 AI 时代合上。


4

尾声


电视剧《走向共和》里,李鸿章说了一句话:“一代人只能做一代人的事。”

放在半导体行业,颇值得玩味。

半导体的前两个时代,英特尔用 “垄断” 展示了 PC 时代的面孔,他做了 PC 时代芯片人能做的事;高通用 “算计” 展示智能手机时代的面孔,他做了智能手机时代芯片人能做的事,两者堪称成功典范。

两者也将所在时代的芯片生意玩到了极致,一个合纵连横,结盟最重要的软件供应商,关起门来瓜分 “世界”;另一个则采取开放的模式,但是把 “手” 伸到无限远,只有能触及的地方,就能名正言顺地 “顺手牵羊”。

什么是赚钱的生意模式?

英特尔和高通就是,但这种生意模式对于产业链的其他方,可能意味残酷,意味着被剥削。

在新的 AI 时代,是英特尔的东山再起,还是高通的再下一局,又或者英伟达的弯道超车,再或者特斯拉的揭竿而起,都未可知。

每个新时代,都会造就新英雄,会诞生新的物种、新的商业模式、新的偶像崇拜。

我们期待的是,新时代能够给我们展现出全新的、激动人心的面孔。