小米自研芯片的故事

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　　一、小米诞生
　　2010年小米诞生的时候我在上大二，十一的时候室友找到了分发传单的兼职，传单的内容就是米聊，我们在挨个宿舍分发，边发边听雷军的创业故事。那时候我用的还是老式的诺基亚按键手机，家境富裕点的同学用的是Symbian系统的诺基亚。那年夏天，iPhone4在大洋彼岸横空出世，我们跑了两栋宿舍楼只看到了一部iPhone4，把玩之余艳羡不已，现在回头看，当时风云际会，雷军早已看到了移动互联网在国内未来可期。
　　这一年4月，小米在北京成立，两个月后的6月8日，乔布斯在旧金山发布了iphone4，随后iphone4横扫全球，激发了很多人进军智能手机市场的决心。那时候的智能机市场刚刚萌芽，竞争并不激烈，国际品牌智能机定价过高，这就给小米留了充足的机会。
　　小米团队对于将来要打造的手机有着清晰的定位：非苹果供应商不用、非三星的旗舰供应商不用，而且要采用高通的芯片。只有这样的顶级配置，才能保证一出手就是顶级的产品和吸引力。
　　2010年9月30日，小米联合创始人林斌和周光平在北京嘉里中心对面的一家酒吧里，会见了高通中国负责授权业务的高级管理人员罗伯特·安。这次会面，小米想要获得高通芯片的专利授权，以此进军手机行业。在与罗伯特·安酒吧会面之后的一个多月，雷军和林斌在小米总部的办公室里与高通签订了合作协议。当时高通出了全球最先进的双核1.2G的处理器，雷军毫不犹豫就下了15万片的订单。然而，仅仅几个月后，高通就又推出更高级的双核1.5G处理器。雷军当时就懵了，600多万美元已经支付，15万片芯片已经在库房里，然而这些芯片还没来得及装配就已经过时了。雷军自己回忆，＂当时想哭的心情都有了。＂这估计是雷军在芯片行业踩的第一个坑。
　　2011年8月16日小米手机的横空出世，雷军穿着黑色T恤和蓝色牛仔裤站在台上，如乔布斯在苹果iPhone发布会上的感觉一样，发布会后雷军也获得了＂雷布斯＂的称号。号称全球主频最快的双核手机只卖1999元，主频快归功于其搭载的高通骁龙Snapdragon MSM8260双核处理器，它拥有两个1.5GHz的处理器核心，采用45nm工艺。
　　彼时的友商华为，海思在2010年研发出了第二颗手机芯片：K3V2，但其表现不尽如人意，发热严重，性能不稳定，内外口碑都很糟糕。华为终端有人形容，＂原来用高通芯片，华为终端公司只要两个人就能搞定，用联发科芯片需要三个人，而用海思芯片八个人都搞不定。＂ 但华为顶着压力坚持数款手机采用该芯片，2011年麒麟芯片开始上马，负责消费者业务的余承东有一种感觉：＂逼上梁山，背水一战＂。
　　当时国内的手机市场比较混乱，诺基亚虽已退场，但是卖得好的依然都是国外厂商做的手机。三星、LG和苹果等厂商都在国内都混得风生水起，而且价格普遍高居不下。接下来的两三年，小米凭借高通的芯片和1999的价格，销量节节攀升，小米2S更是被称为一代神机，销量爆火。
　　高通在3G、4G时代是通信领域的霸主，强如苹果，也离不开高通的基带芯片。2013年，高通芯片和许可费收入总计243亿美元，其中将近一半来自中国，专利许可业务收入占总收入的30%，但利润占比达到70%，为芯片业务的两倍。高通的专利授权有一条非常霸道的＂反授权协议＂——如果一家企业使用了高通的芯片，那么就要把自己的专利反向授权给高通，此后这家企业不能以该专利向高通的任何客户征收专利费。
　　由于绕不开高通的专利，即使华为、中兴也必须对高通反向授权，自己的很多专利形同虚设；而对于刚刚成立的小米来说，这却是一道＂保护伞＂，因为只要小米取得了高通的授权，就无需再考虑专利侵权问题，只要埋头专注自己的业务即可。
　　高通在芯片和专利领域的霸凌行为引发了众多手机厂商的不满，苹果在2010年就启动了芯片自研，虽然基带芯片仍然依赖高通，但同时也用intel的基带芯片。2013年11月，中国政府展开对高通的反垄断调查，其中一条就是要求取消霸道的＂反授权协议＂。这对于华为和中兴这样的企业来说是一个福音，可以发挥自己长期以来的专利积累优势，另外一方面却给小米这样的年轻公司敲响了警钟——失去了高通的＂保护伞＂，可能会面临其他手机厂商的专利纠纷。2015年2月，高通认罚60亿，不再要求我国企业将专利进行免费反向授权。
　　除了专利之外，供应链危机也是小米造芯的诱因之一。从进军手机那一刻起，供应链管理就一直是盘旋在小米头顶的阴影。由于对供应链的把控不足，爆款的小米经常出现缺货， ＂饥饿营销＂让很多人对小米深恶痛绝。在2015年，因为高通骁龙810芯片的发热问题，小米旗舰手机小米5延迟发布，随后爆发供应链危机。导致2016年小米手机出货量仅为5542万台，同比2015年6655万台，少了1113万台。
　　就在高通接受调查的2014年，小米开始着手准备自研手机芯片。从后来发生的事情来看，这一决定很有先见之明，中兴和华为相继被美国制裁，都证明了一件事：芯片作为核心技术，不掌握在自己手里，随时会被卡脖子。
　　手机厂商自研芯片之路极其艰难，2014年的时候海思已经成立十年，除了安防领域表现不俗，手机领域屡遭吐槽，依旧在登顶之路上艰难前行。苹果iphone6用的是自研的A8芯片，但基带芯片仍然要依赖高通和intel。可想而知，小米自研芯片，一定不会一帆风顺。
　　二、澎湃S1和澎湃S2
　　对于自研芯片这件事，雷军给出了一个很简单的理由：＂芯片是手机科技的核心技术，如果想在这个行业里面成为一家伟大的公司，我觉得还是要在核心技术上有自主权，公司才能走得远。＂
　　在未被美国制裁之前，华为和苹果、三星一起，是业界公认的智能手机行业实力最强、出货量最多的三大巨头。无论是全球出货量，还是品牌影响力，他们都稳稳占领着世界前三的位置。仔细分析会发现，苹果、三星、华为，他们都各有优势，苹果擅长打造生态系统、三星深耕全产业链、华为则在通讯领域有着很强的实力。虽然优势各有不同，不过，他们都有一个共同能力：都能够自研芯片。小米想成长为这样的公司，自研芯片是必须要走的一条路。
　　2014年10月，小米成立了全资子公司北京松果电子，雷军从小米手机硬件研发团队中派出一支小分队，开启了了自研芯片的未知路程，松果电子CEO朱凌，此前担任小米BSP团队的负责人。松果电子成立后，雷布斯依旧是模仿乔布斯，没有任何芯片研发经验的松果电子把目光转向了＂买＂。
　　2007年到2010年这三年间，苹果通过收购P.A半导体，掌握了复杂低功耗芯片设计技术；收购芯片设计厂商Intrinsity，积累了移动SoC设计技术。收购这两家芯片半导体企业，除了获得了大量技术还有250位芯片人才加入了苹果公司。大举收购和挖掘人才和技术，苹果在短短三年之间就有了自己的芯片。后面的故事我们都知道了，苹果凭借自研的A系列芯片和iOS系列，打造了独特的软硬件结合生态，成为全球市值最高的公司。而这一切都是源于当初乔布斯下决心将芯片的制造权握在自己手里。
　　定了＂买＂的策略后，就要看买谁了。那几年市场上倒是有很不错的标的，展讯和锐迪科，可惜在小米动心之前，紫光赵伟国已将两家收入囊中。小米只能看向其他家，2014年11月，松果电子与大唐电信旗下联芯科技签署《SDR1860平台技术转让合同》，以1.03亿元的价格得到了联芯科技开发和持有的SDR1860平台技术。这是澎湃芯片的技术基础。
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　　随后，松果电子正式开始自研之路，小米官方曾分享过松果电子的重要时间节点：
　　2014年10月，松果电子成立。
　　2015年4月，前端设计完成。
　　2015年7月，流片（TapeOut）。芯片流片非常昂贵，一次流片要花费几百万美元，一旦失败这钱就打水漂了。
　　2015年9月19日，小米样品回片。松果电子CEO朱凌＂特高兴＂地向雷军发回流片成功的好消息。雷军问：＂这样片能不能用？＂朱凌回答：＂我也不知道，反正刚收到。＂
　　2015年9月24日凌晨1：43，第一次用澎湃S1芯片拨通电话。
　　2015年9月26日凌晨1：57，第一次点亮屏幕。＂在那一天晚上，我心澎湃＂，雷军事后说。
　　2015年9月，第一次跑通Android。
　　2015年10月，样机验证。
　　2016年3月，S1 CS（chip select）。
　　2016年12月，S1量产。
　　图源：小米发布会截图
　　2017年2月，在名为＂我心澎湃＂的Slogan后面，雷军正式发布了小米首款自主研发的手机SoC芯片澎湃S1，小米成为继苹果、三星、华为之后第四家具有芯片自研能力的手机厂商。
　　图源：小米发布会截图
　　澎湃S1芯片的研发过程比雷军预想的要顺利。雷军表示，＂一开始我猜要花三年时间＂，但从立项、设计、研发、流片、测试、量产，小米总共花了28个月。
　　发布会上，雷军反复提及了一句话：做芯片，九死一生。结果真的一语成谶，澎湃S1芯片在发布会上有多高光，装机后的销量就有多惨淡。
　　澎湃S1是一款中端芯片，搭载在小米5C手机上，主打中低端市场。小米5C作为搭载过这款芯片的唯一一款手机，也成为了试金石。但现在回头看，这款手机无疑沦为牺牲品，小米不仅从没公布过它的销量，而＂C＂这个后缀也在小米手机中成为绝唱。
　　究其原因，在于澎湃S1芯片的性能实在有点＂差强人意＂——关键时刻掉链子。
　　松果电子虽然以1.03亿的价格从大唐电信旗下的联芯科技得到了SDR1860平台技术的授权，外挂了联芯科技的基带，但是此基带并不支持WCDMA、LTE-FDD。受制于高通的基带芯片垄断，小米缺乏相关的通信专利技术，澎湃S1芯片只支持移动4G、3G、2G和联通2G网络，不支持联通3G、4G和电信的所有网络。小米5C是一款「单网通」手机，问世之初，就等于已经失去了联通绝大部分用户和电信所有用户。
　　差强人意的并不只是基带，在性能上，澎湃S1芯片当时的工艺制程是28nm，而当时16nm已经成为主流，骁龙625制程已经达到了14nm的水准。澎湃S1不仅只支持单网通，而且在性能上也没有竞争力。
　　基带芯片不仅仅是小米的软肋，更是全球手机厂商的软肋。苹果公司也曾试图弃高通转投英特尔，但最终因为英特尔的基带性能表现差强人意，而不得不再转向高通。苹果尚且如此，更遑论在芯片研发领域零经验的小米了。海思麒麟要是没有巴龙（基带芯片）这个大师兄，华为手机可能就是另一番故事了。
　　小米5C售价1599元，而在半年前小米发布的搭载了20nm工艺的联发科X20芯片的红米Note 4，性能更好，售价更低，消费者当然会用脚投票。
　　小米澎湃S1芯片昙花一现，惨淡收场。在小米十周年传记《一往无前》一书中，关于澎湃S1芯片的描述只有寥寥数百字。
　　澎湃S1芯片诞生之后，S2芯片迟迟不见踪影。
　　两个月后，名为＂好伤心八点半＂的网友发帖称，澎湃S2芯片遭遇巨大困难，＂五次流片全部失败＂。
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　　澎湃S2芯片流产了吗？这是当时人们非常关心的问题。据传，到2018年底，澎湃S2流片失败了5次，每次损失高达几千万元。
　　2019年1月，小米产品总监王腾在微博网友的追问下，对澎湃芯片的研发进展做了简要回复：澎湃仍然在做，只是跟手机部不是一个部门，具体情况我也不是特别清楚。
　　一直到2020年8月9日，在小米十周年（8月11日）前夕，雷军在微博进行发布会预热，首次公开回答了澎湃系列芯片还做不做的问题。他说：＂我们 2014 年开始做澎湃芯片，2017 年发布了第一代，后来的确遇到了巨大困难。但请米粉们放心，这个计划还在继续。等有了新的进展，我再告诉大家＂。
　　三、澎湃C1/P1/G1
　　2017年澎湃S1昙花一现后，澎湃再次发布新的芯片是四年后的2021年3月。这四年里，形势早已发生了翻天覆地的变化，2018年美国制裁中兴通讯，罚款14亿美元；2018年12月1日，孟晚舟在加拿大被捕，随后一轮一轮的制裁砸向华为，2020年9月15日，华为的芯片正式被断供。高端手机领域，苹果稳居榜首，5G手机芯片领域，高通再无敌手。
　　在此形势下，手机大厂纷纷开始自研芯片，OPPO、vivo都开始重金招揽人才，大力招兵买马。就手机SoC芯片而言，小米OV面临最大的困难不是AP设计，而是基带芯片高不可攀的专利费和无处代工制造。所以在自研芯片策略上，OV起步都是以ISP和图像处理作为突破口，小米在澎湃S2无果的情形下，也从SoC走向了专用芯片。
　　2019年4月，松果电子分拆出南京大鱼半导体，用于AI和IoT芯片与解决方案的技术研发并独立融资，一年后，大鱼半导体联合平头哥共同发布了名为U1的NB-IoT SoC芯片，面向物联网领域，内置GPS和PA（功率放大器芯片），支持北斗NB-IoT R13，却未在市场中掀起太大的浪花。
　　2021年3月30日，小米松果电子发布首款ISP芯片澎湃C1，这是一颗小米自研的图像信号处理芯片。区别于SoC芯片，ISP可独立设置于主板，专用于手机影像处理。澎湃C1首载于小米定价9999元的折叠屏手机MIX FOLD。
　　图源：纪录片《强国基石》截图
　　2021年，在央视播出的纪录片《强国基石》中，小米集团手机部左坤隆博士透露，ISP 芯片只是起点，小米还是会回到手机心脏器件 SoC 的研发中。
　　接下来人们纷纷猜测下一颗澎湃会不会是S2，小米又相继推出了两颗澎湃专用芯片，澎湃P1/G1，一颗充电芯片，一颗电池管理芯片。
　　2021年12月28日，小米发布首款自研充电芯片——澎湃P1，首次实现120W单电芯充电方案。该芯片是业界首个谐振充电芯片，研发历经18个月，耗资过亿。依托澎湃P1的小米澎湃秒充方案，在疾速模式下最快18分钟可充满4600mAh的电池。首载于小米12Pro，还搭载于Redmi K50 Pro机型。
　　2022年7月1日，小米集团董事长兼CEO雷军在微博官宣了新的自研芯片：小米澎湃G1电池管理芯片。几天后的发布会上，雷军介绍到，澎湃G1和澎湃P1组合成＂小米澎湃电池管理系统＂，系统可以精准预测充电及续航时长，能很好的保护电池安全，续航会更强大。首载于2022年7月8日的小米12S Ultra。
　　手机SoC（System-on-a-Chip）芯片由应用处理器（AP）与基带处理器（BP）组成。AP包括CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、ISP（图像处理器）等，负责操作系统、用户界面和应用程序处理；BP包括基带和射频部分，负责通信信号处理。
　　手机SoC芯片的设计风险很大，CPU、 GPU、 ISP、DSP、基带，没有一个省油的灯，低功耗方案的各种场景多的令人发指，没有一个强大稳定的团队支撑，做这种大芯片的难度非常大。小米可能和大唐联芯的技术没有融合好，或者因为是买的技术，没有买团队，导致新的团队熟悉技术耗时过久，错过时间点，所以澎湃S1后澎湃S2一拖再拖。不过芯片设计就是这样，交学费也正常，失败是成功之母嘛。
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　　2021年12月，小米还成立了聚焦电子信息科技的上海玄戒技术有限公司，注册资本15亿元，法定代表人为小米手机部总裁曾学忠，经营范围包括集成电路芯片设计及服务、集成电路芯片及产品销售、集成电路设计等。
　　外界分析认为，小米此番大手笔投钱成立玄戒技术，可说是在芯片领域又迈出了重要一步。正所谓，＂人争一口气，佛争一炷香＂，如果不想再被人看扁，小米确实要努力做出自己的手机SoC芯片。值得注意的是，小米集团高级副总裁、手机部总裁曾学忠担任玄戒技术执行董事、总经理、法定代表人，曾学忠曾经是紫光展锐副董事长和CEO。
　　四、用投资整合产业链
　　小米除了在自研澎湃芯片之外，也在通过投资探索中国自研造芯的可能性。
　　雷军旗下有两大投资平台广为人知，一个是成立于2010年的顺为资本，另一个是成立于2017年底的小米长江产业基金。
　　顺为资本重点投资移动互联网、互联网+、智能硬件、智能制造、深科技、农村互联网等领域。半导体领域涉及较少，知名的有南芯半导体（即将登陆科创板）。2018年1月23日，小米旗下的紫米科技和雷军合伙创建的顺为资本，对南芯半导体进行了A轮投资，交易金额数千万人民币，打响小米踏足半导体投资战场的第一枪。
　　2017年5月，小米科技与湖北省政府签署战略合作协议，拟与长江产业基金共同发起长江小米产业基金，募集规模为120亿元，用于支持小米及小米生态链企业的业务拓展。彼时小米在手机市场已经取得了不错的成绩，在中国市场，小米的市场份额为12.4%，比上一年提高了3.5%，排名第四；在全球市场，小米的市场份额为6.3%，比上一年提高了2.7%，排名第五。
　　雷军认为小米创业之初改变制造业的梦想，已经从1.0版本上升到了2.0版本，即向中国制造的上游拓展。这也是小米达到一万亿营收的基石——深度参与中国的制造业。
　　小米集团成立后通过生态链的方式带动了一批本土手机供应链企业的崛起。2011年加入小米工程部的工程师郭峰对此深有体会，早期的他几乎每个月都要到日本谈判，因为无论是屏幕还是相机模组都依赖日本供应商。而到2019年的时候，小米在南宁召开供应商大会时，面对满场的中国供应链公司，郭峰猛然意识到自己已经很久没有去日本了。
　　如今，小米希望通过产业投资的方式，将生态链的范围从手机扩大到整个制造业。小米长江产业基金成立之后，雷军选定了四大核心领域，分别是先进制造、智能制造、工业机器人和无人工厂，半导体是其中的一个细分赛道，也是迄今为止出手最多的一个赛道。
　　从2019年至今，小米长江产业基金已经投资了超过40家芯片公司，大多数是纯设计的Fabless（芯片设计）企业，涉及AI芯片、通信芯片、车规芯片、手机SoC、FPGA、MEMS、MLCC、数模转换芯片、功率器件、分立器件等多个领域。这些公司汇集在小米供应链和生态的大旗之下，可以帮助小米以及生态链企业进行芯片定制。
　　小米长江产业基金成立至今在半导体领域的投资案例：
　　时间
　　公司
　　业务
　　2019-07-12
　　芯原股份
　　芯片设计服务平台
　　2019-07-12
　　恒玄科技
　　智能音频SoC芯片
　　2019-09-06
　　智多晶
　　FPGA芯片
　　2019-11-04
　　安凯微电子
　　芯片设计研发
　　2020-01-17
　　帝奥微
　　混合模拟IC设计
　　2020-01-21
　　芯百特
　　射频芯片研发
　　2020-01-21
　　峰岹科技
　　电机驱动控制芯片研发
　　2020-02-20
　　速通半导体
　　AIoT 芯片、AP 路由器芯片
　　2020-02-24
　　昂瑞微
　　射频前端芯片
　　2020-02-25
　　翱捷科技
　　无线通信芯片
　　2020-02-27
　　灵动微电子
　　MCU产品
　　2020-03-01
　　睿芯微电子
　　混合模拟IC设计
　　2020-03-13
　　瀚昕微电子
　　快充芯片
　　2020-04-26
　　云英谷科技
　　显示驱动芯片
　　2020-05-01
　　一微半导体
　　数模混合芯片
　　2020-05-20
　　灿瑞科技
　　电源管理IC
　　2020-06-15
　　比亚迪半导体
　　汽车IC
　　2020-07-12
　　必易微
　　模拟及数模混合IC
　　2020-08-06
　　芯来科技
　　专业RISC-V处理器IP
　　2020-08-10
　　灿芯半导体
　　ASIC设计
　　2020-08-13
　　隔空科技
　　传感器芯片
　　2020-10-09
　　芯迈半导体
　　显示高集成度模拟芯片
　　2020-10-24
　　思特威
　　CMOS图像传感器芯片
　　2020-11-04
　　南芯半导体
　　模拟和嵌入式芯片设计
　　2020-12-07
　　易兆微电子
　　短距无线通讯芯片
　　2020-12-25
　　泰凌微电子
　　物联网芯片
　　2021-01-21
　　天易合芯
　　混合芯片设计
　　2021-02-18
　　长晶科技
　　功率器件
　　2021-03-08
　　唯捷创芯
　　射频及高端模拟芯片
　　2021-06-01
　　易兆微电子
　　无线通讯芯片
　　2021-07-30
　　黑芝麻智能
　　自动驾驶计算芯片
　　2021-08-05
　　聚芯微电子
　　模拟与混合信号芯片
　　2021-08-13
　　威兆半导体
　　功率器件
　　2021-08-25
　　裕太微电子
　　车载核心通讯芯片
　　2021-08-30
　　芯百特
　　射频芯片
　　2021-08-31
　　云途半导体
　　汽车级芯片
　　2021-09-16
　　瓴盛科技
　　智能手机芯片组
　　2021-10-18
　　上海航芯
　　信息安全芯片
　　2021-12-15
　　集创北方
　　显示驱动芯片
　　2021-12-27
　　旗芯微半导体
　　汽车高端控制器芯片
　　2022-09-20
　　荣湃半导体
　　高性能模拟芯片
　　投资这类企业的意义是，小米将在这个赛道上汇集一流的创业公司到供应链和生态的大旗之下，这些公司可以帮助小米实现芯片定制，小米只要定义芯片的核心功能，这些公司就可以帮助实现。小米集团和乐鑫科技的合作就是其中一个代表。
　　小米集团曾经想将IoT模组的成本价格降到十元以下，在全国搜寻优秀的芯片公司，并最终找到了乐鑫科技。乐鑫科技技术并不弱，每年1000万片芯片的产能只供给小厂或出口日本，也有心打开更大的市场。
　　一番交谈之后，双方达成合作意向，乐鑫科技成了小米的物联网芯片供应商，从此IoT模组的成本逐年下降，而乐鑫科技在小米的品牌背书下，也踏上了发展的快车道，后来也接受了小米的战略投资。
　　除了提高上游竞争力，科创板的出现也让小米获得了意料之外的回报。
　　截至2022年11月，小米参与持股的多家芯片设计公司已登录科创板，还有多家在上市流程中，小米也被资本市场戏称为科创板推出后的最大赢家。
　　有人感慨小米的幸运，而雷军却说：＂我们不是任何形式的投机主义者，只是命运更青睐有准备的人，仅此而已。＂
　　小米的未来还是非常令人期待的，这家公司在过去十多年里，已经创下了不少奇迹，为中国制造业树立了新的形象，成为了中国科技公司中的代表。小米十周年时为了感恩首批小米用户，向其每人赠送1999元无门槛红包，此举更是赢得满堂喝彩。相信在持续的研发投入推动下，小米一定能够创造更多的奇迹！
　　参考资料：
　　《一往无前》
　　《小米创业思考》