从三星与谷歌携手打造5G手机芯片谈起

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近日，路透社报道谷歌的Pixel 6手机将使用三星的5G modem芯片。我们认为，这对于三星来说，意味着其5G芯片业务、芯片设计服务业务和芯片代工业务都达到了一个新的里程碑，未来三星这种同时具有芯片设计、芯片设计服务和芯片代工业务的模式将会对半导体行业产生深远影响。
三星的5G modem与谷歌的Pixel 6

今年四月，谷歌公布将会在下一代高端手机Pixel 6中使用带有大量定制化元素的芯片。根据当时的消息，谷歌将会在Pixel 6中搭载自研的SoC（官方名为Tensor，意为“张量”，为人工智能计算中的基本元素），该SoC上将会有大量的人工智能和多媒体加强模块，包括人工智能加速器，定制化的ISP等。此外，我们还知道谷歌正是和三星在合作这块Tensor SoC，三星将负责Tensor SoC的设计服务（包括后端设计、验证以及部分IP）以及代工。在当时还不确定的是Pixel 6的5G部分是否会沿用上一代的高通芯片，还是会使用三星的5G modem。
而根据最新的消息，谷歌的Pixel 6将会使用三星的5G modem。三星的5G modem（Exynos）在之前已经使用在自己的手机中，主要使用在亚洲和欧洲等5G以sub-6GHz为主的地区。然而，三星5G modem对于毫米波频段的支持能力一度有限，因此在需要支持5G毫米波频段的北美，三星的5G modem一直不是首选，与之相对应的高通则以其在5G毫米波领域的领先牢牢占据了北美5G modem芯片的龙头地位，甚至三星在北美出货的5G手机使用的都是高通的5G modem，而不是自家的Exynos。而在最近，三星在5G毫米波芯片领域的技术获得了长足的进步，它在给路透社的回应中表示三星已经能够交付支持5G毫米波频段的5G modem。而能实现5G毫米波的支持也是三星5G modem能最终进入谷歌Pixel 6的重要条件。
除了能实现5G毫米波支持之外，三星的5G modem也在Pixel 6中实现了另一个重要里程碑，即首次成功进入第三方手机。在此之前，三星的5G modem芯片全部都是三星自己的手机在使用，而这次进入谷歌的Pixel 6则代表着三星的5G芯片技术和对外销售的商业模式都已经足够成熟，三星在未来可望能进一步扩宽其5G modem芯片的对外销售业务，这样在全球能够对外供货的5G芯片公司中，三星也加入了战场与高通和联发科同台竞技。
三星与高通在高端5G芯片领域的竞争格局

目前，能对外出货5G modem的芯片公司主要就是高通，三星和联发科。随着三星首次实现对外出货，未来的竞争格局可能会发生微妙的变化，尤其是在三星和高通都瞄准的高端5G领域。
首先，高通一直是无线通信领域的领头羊。在进入5G时代后，高通更是抢先发布性能领先的X系列5G基带芯片，很早就实现了全品端覆盖。然而，在经过起初的抢跑期后，随着三星和联发科的逐步赶上，高通在5G领域的优势实际上是在逐渐变小的。在高通主打的高端机市场，三星和苹果很多情况下都是“不得已”而使用高通芯片。如前所述，三星之前因为毫米波技术而不得不在北美的旗舰5G手机中使用高通的基带，随着其毫米波短板的补齐，未来想必一定会完全换成自研的5G基带芯片。苹果几年来一直都在避免高通成为其无线基带的独家供货商，因此之前给了Intel很久的订单，而在最近几年苹果事实上也在自己组建团队来设计自研的无线基带，只是无线基带的研发需要较长时间的积累，可能一时半会儿还看不到成果。在此之前，如果苹果真的想要摆脱高通的独家供货商地位，一种可能（虽然可能性不大）的方案就是和三星合作，使用三星的5G modem，或许顺便还可以签一个一揽子协议使用三星的代工厂。这样对于高通来说将会有很大的威胁；即使苹果和三星合作的事情近期不会发生，但是苹果会想尽办法减少对高通的依赖是明摆着的事实，因此随着各家5G技术的发展，高通在5G高端市场的占有率下滑是大概率事件。为此，高通的应对是进一步拓宽其业务范围，不再局限于无线通信领域。今年，高通的收购动作频频：年初，高通完成了对于NUVIA的收购，NUVIA是一家由原苹果员工创立的高能效比处理器初创公司，高通宣布收购的主要目的是进军桌面级处理器市场。七月，高通收购了人工智能初创公司Twenty Billion Neurons，该收购案中Twenty Billion Neurons是一家专注于人工智能算法和软件的公司，高通该收购案意在加强其自身在人工智能领域的能力。八月，高通给辅助驾驶公司Veoneer开出了46亿美元收购的offer，如果该收购成功完成，高通将大大加强自己在汽车领域的实力。在未来，我们预期高通将进一步推出下一代5G芯片产品以期巩固自己在无线通信领域的地位，但是除此之外我们认为高通还会在更多的热门领域（如汽车电子，人工智能等）有更多投入来分散在无线通信领域竞争的风险。
另一方面，三星在完成5G modem全频段覆盖技术后，对于高端手机芯片的第一个改变就是三星自家的高端手机未来不太可能再使用高通的5G芯片。除此之外，相对于纯粹设计芯片的高通，三星有一个重要的区别在于它有很强的的代工厂和设计服务业务。这意味着三星完全可以把自己的5G modem芯片和其设计服务以及代工服务打包一起提供给客户，从而满足客户全方位的需求。在这个方面，谷歌是三星第一个成功的客户：这次三星和谷歌之间的合作并不仅仅是三星供货5G modem，而且是三星为谷歌在Pixel 6上的Tensor SoC做设计服务和代工，而Tensor SoC中的AP处理器事实上很有可能也是谷歌和三星合作一起设计的，换句话说三星的5G modem只是整个打包服务中的一部分。我们认为，这样的模式对于不少有强烈造芯意向的中国手机厂商是有很强吸引力的，一方面中国手机厂商能借由三星的设计服务能力（包括AP这样的高难度IP）来撬动实现自研大规模SoC并满足定制化和差异化，而另一方面三星也能借此机会打包出售自己的5G modem。如果这样的业务模式真的能打开，那么我们可望在更多中国的主流手机上看到三星的5G modem。
三星模式对于半导体行业的影响

如果我们把眼光放到手机之外的领域，我们认为同时拥有全球领先的芯片设计，设计服务以及代工厂的三星可能会在下一代智能设备兴起后获得更大的市场。首先，我们认为下一代智能设备很有可能会由互联网公司来主导。互联网公司有足够的技术视野和很强的决心布局下一代智能设备，同时也有足够强的现金流来支持其设计以性能（而非成本）为主导的智能设备。为了追求智能设备性能的差异化和极致化，自研芯片是其中重要的环节。目前，我们看到无论是美国的谷歌，亚马逊还是中国的百度，阿里巴巴等都在积极布局以下一代智能设备为目标的自研芯片设计。
另一方面，互联网公司自研芯片为了追求速度，几乎一定会使用设计服务公司。更重要的是，设计服务公司需要有能力能和这些公司一起合作定制化一些核心IP，包括处理器AP等。这些IP对于SoC的整体芯片性能至关重要，而能提供包括核心IP定制化和全流程设计服务的公司全球寥寥无几，三星就是其中之一（联发科或许是另一家），而三星的另一个优势在于它有自己的代工厂，因此可以把IP、设计服务和代工以打包的形式提供给客户（甚至还可以把一些三星的芯片也打包一起卖给客户，比如这次的5G modem），而这样的打包事实上是非常具有吸引力的。因此，我们可望看到谷歌与三星合作Pixel 6 Tensor SoC这样的案例在未来越来越多，尤其是在下一代智能设备慢慢崭露头角之时。三星的全流程服务模式加上互联网公司造芯是否能成为下一代半导体行业的新模式，让我们拭目以待。

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