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甲子光年 · 4月8日

小米造芯故事 | 甲子光年

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虽然被造车抢了风头,但起步更早的小米造芯同样是一个热血的故事。

作者 | 赵健
编辑 | 杨杨

一周前,小米的春季发布会引发了足够的市场关注,从号称有“BIG NEWS”“内容至少4小时”,再到“澎湃芯片回归”以及提出“为一个特大型项目准备了100亿美金”等噱头。

发布会当天,患上感冒的小米创始人雷军突然放了大家鸽子,临时宣布“one more day”,第二天再举办下半场。此时,既没有见到小米提前预热的澎湃芯片,也还不知道100亿美元的大项目到底是什么。疑惑之余,又让人吊足了胃口。

在人们期待澎湃芯片归来之时,第二天小米宣布要造车的消息成了当晚的压轴大戏,吸引了最多的聚光灯。对于造车,雷军说愿意押上一生的战绩和声誉来做这最后一次创业,让人热血沸腾。

为造车雷军准备了100亿美金,而在4年之前,小米首款自研芯片澎湃S1发布时,小米为芯片项目准备的钱是10亿美元——仅为智能汽车项目的1/10。

虽然被抢了风头,但起步更早的小米造芯同样是一个热血的故事。

过去几年,由于被卡了脖子,芯片成为中国科技圈最火热的话题。小米在2017年发布了首款自研芯片澎湃S1,但此后再无下文,一度传闻芯片项目已经流产。2021年3月30日晚,小米发布千呼万唤始出来的澎湃C1芯片,用实际产品表明“澎湃系列芯片没有流产”。

不过,澎湃C1并非像澎湃S1一样是一款集成芯片SoC(System on Chip),而仅仅是一款影像芯片ISP(Image Signal Processing)。手机SoC芯片一般是CPU(中央处理器)、GPU(图像处理器)、基带芯片、DSP(数字信号处理器)、ISP(图像信号处理器)等不同功能模块的组合,ISP芯片只是SoC芯片的模块之一,只负责相机数据。

澎湃S1芯片独立于主板之上,当手机SoC封装的ISP无法满足小米手机对影像的需求之时,一款独立的ISP的必要性便体现出来。

从难度上说,ISP芯片的研发难度肯定要低于SoC芯片,可能是由于澎湃S1并不成功,澎湃S2又一直没面世,小米退而求其次,选择一款难度更低也更有针对性的芯片,不失为一种明智的选择。

如今,自研芯片已经成为一股潮流,不仅苹果、三星、华为、OPPO等手机厂商开始自研芯片,特斯拉、零跑汽车、蔚来汽车等造车新势力也开始自研汽车芯片。

从这个角度来说,无论是小米的基本盘手机业务,还是刚刚宣布立项的智能电动汽车项目,自研芯片可能是必然会走的路。

本文,「甲子光年」梳理了小米造芯的重要节点,看看过去七年,小米为造芯走过了怎样的沉浮之路?它的背后,是中国企业对芯片控制权的集体渴望,是它们冲击高端品牌的尝试,也是中国企业们争夺产业链话语权的一场实践。

1.起源

时间回到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。

这一年小米刚刚成立,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。

小米的各位创始人对他们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。因为只有这样的顶级配置,才能保证一出手就是顶级产品。

高通是3G、4G时代通信领域的霸主,凭借垄断芯片专利来收取高额专利费。高通的专利授权有一项著名的“反授权协议”——如果一家企业用了高通的芯片,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。

这是一个霸王条款,因为绕不开高通的专利,即使华为、中兴也必须要对高通反向授权,自己的很多专利等同于失效;而对于很多小企业,比如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,则基本上无需再考虑专利侵权问题,只要埋头专注自己的业务即可。

在与高通酒吧会面之后的一个多月,雷军和林斌在卷石天地的办公室里与高通签下了合作。后来小米手机的横空出世,高通芯片“功不可没”。

高通在芯片领域的垄断地位引发了众多手机厂商的不满,也引发了中国政府的反垄断监管。2013年11月,中国政府展开对高通的反垄断调查,其中一条就是要取消“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,中国反垄断第一大案尘埃落定:高通认罚60亿。

并没有直接的证据表明,小米自研芯片与高通的反垄断调查有直接的关系,但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。

除了专利之外,供应链危机也是小米造芯的诱因之一。

从成立之初,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,小米经常出现缺货,造就了小米让很多人深恶痛绝的“饥饿营销”。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,直到后来爆发供应链危机。

小米芯片团队,就是在这个时间段内成立的。对于造芯这件事,雷军只给出了一个很简单的理由:小米要成为伟大的公司,必须掌握核心技术。如果世界前三大手机厂商(苹果、华为、三星)都掌握了芯片的核心技术,小米想问鼎的话,一定要做长线的、长期的投入。

从后来发生的事情来看,雷军的判断很有先见之明,无论是2018年华为芯片被美国制裁,还是2020年OPPO宣布造芯计划(马里亚纳计划),都证明了一件事:芯片作为核心技术,不能被卡脖子。

就这样,小米向着高端制造业的皇冠明珠——芯片进发了。

2.诞生

2014年10月,小米静悄悄地成立了全资子公司北京松果电子,连开业庆典都没办。这么一票人就像特种部队,冲进了手机芯片的未知路程。

对于当时的情景,雷军有过这样的描述:绝大部分人心里都会七上八下,因为不知道冲出去是死是活。而我心里稍微平静一些,因为我已经做好了干十年的准备。

造芯并非易事,“10亿人民币起步,花10亿美元,10年出成果”。华为自研的麒麟芯片虽然成功,但起步更早,在2004年就成立了海思半导体,比小米成立松果电子早了整整十年。

于是,没有任何芯片研发经验的松果电子把眼光转向了“买”。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。

当时,曾有媒体报道松果电子为小米和联芯的合资公司,但被双方否认。

松果电子不乏人才,其中有两员大将,一是CEO朱凌,此前担任小米BSP团队的负责人;二是公司监事叶渊博,也是小米员工,当初ARM平台上最早的Device Tree代码就是叶渊博从PowerPC平台移植过来的,还因此引起过一场社区大论战。

2015年6月,小米迎来一位重要人物加盟——原高通中国区掌门人王翔,担任小米高级副总裁,负责战略合作与重要合作伙伴关系。王翔在通信领域的地位举足轻重,他的加入将会为小米打通芯片研发、供应链和产权技术上的相关问题。

随后,松果电子的发展逐渐步入正轨,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年,前端设计完成。
2015年7月,进行流片(TapeOut,试生产)。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年,样机验证。
2016年3月,S1 CS(chip select,片选)。
2016年12月,S1量产。

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。

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。不幸的是,一语成谶。澎湃芯片在发布会上的高光,很快就被接下来的残酷现实所冲淡。

3.流产

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。

小米的这次试水遭遇了巨大的滑铁卢,反响平平。小米至今未公布小米5C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“拉胯”——关键时刻掉链子。

在工艺制程方面,澎湃S1采用了28nm工艺,而当时16nm已经成为主流,高通甚至已经推出了10nm的骁龙835。纳米数越小,代表工艺制程越先进,手机在功耗、续航、发热控制等方面的表现越好。

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。

除了性价比之外,还有一个重要的原因:小米5C是一款“单网通”手机。

由于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。

这就意味着,一部分联通用户和所有的电信用户都会望而却步。

实际上,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。

最终,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。

2018年9月,松果电子宣布与阿里旗下的中天微进行芯片合作。此举让人们猜测小米已经放弃了自研芯片之路。

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。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。

虽然澎湃系列芯片“难产”,但小米的造芯之路却未中断。在自研之外,小米也在通过投资探索中国自研造芯的可能性。

4.投资

澎湃S1芯片发布的这一年年底的一天,一个叫王晓波的中年人来到小米五彩城的一间办公室等待雷军的面试,这也是王晓波人生中的第一次面试,略微有些拘谨,雷军迟到了半个小时。

这次会面不太像一次面试,而更像是一次深入的探讨和交流。原来,雷军筹备成立一家基金——也就是2018年9月正式成立的小米长江产业基金——正在物色管理合伙人。雷军提出了一个让王晓波印象深刻的概念:中国制造业的黄金十年。

2017年,小米在手机市场取得了不错的成绩。根据IDC咨询的数据,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。

此时,小米的一些目标已经陆续达成,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。

过去,小米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,早期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,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。

在与雷军交流之后,王晓波毅然离开了服务近三十年的国企,加入了湖北小米长江产业基金担任管理合伙人。在此之前,雷军的项目考察已经开始,也得到了湖北省政府的支持,湖北省政府承诺将作为国有背景对基金进行部分出资。

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,芯片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年开始,小米平均每个月会宣布一项投资。如今,小米长江产业基金已经投资了超过50家芯片公司,大多数是纯设计的Fabless(芯片设计)企业。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。

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小米长江产业基金2021Q1投资事件。
*在「甲子光年」公众号回复“小米”,可下载成立至今的全部62起投资事件文档。

投资这类企业的意义是,小米将在这个赛道上更多汇集一流的选手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。乐鑫科技就是其中一个代表。

雷军曾对现小米集团副总裁高自光提出一个要求:将IoT模组的价格降到十元以下。高自光在全国搜寻优秀的芯片公司,并最终找到了乐鑫科技。此时的乐鑫科技技术并不弱,但无法打开中国市场,每年1000万片芯片的产能只供给小厂或出口日本。

一番交谈之后,双方一拍即合,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2019年12月,科创板开板后的短短5个月之内,已上市和在申报的科创板企业超过180家,小米参与持股的有9家,小米也被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。”

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