小米造芯故事

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小米造芯故事

一周前,小米的春季發布會引發了足夠的市場關注,從號稱有「BIG NEWS」「內容至少 4 小時」,再到「澎湃晶元回歸」以及提出「為一個特大型項目準備了 100 億美金」等噱頭。

發布會當天,患上感冒的小米創始人雷軍突然放了大家鴿子,臨時宣布「one more day」,第二天再舉辦下半場。此時,既沒有見到小米提前預熱的澎湃晶元,也還不知道 100 億美元的大項目到底是什麼。疑惑之餘,又讓人吊足了胃口。

在人們期待澎湃晶元歸來之時,第二天小米宣布要造車的消息成了當晚的壓軸大戲,吸引了最多的聚光燈。對於造車,雷軍說願意押上一生的戰績和聲譽來做這最後一次創業,讓人熱血沸騰。

為造車雷軍準備了 100 億美金,而在 4 年之前,小米首款自研晶元澎湃 S1 發布時,小米為晶元項目準備的錢是 10 億美元 —— 僅為智能汽車項目的 1/10。

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雖然被搶了風頭,但起步更早的小米造芯同樣是一個熱血的故事。

過去幾年,由於被卡了脖子,晶元成為中國科技圈最火熱的話題。小米在 2017 年發布了首款自研晶元澎湃 S1,但此後再無下文,一度傳聞晶元項目已經流產。2021 年 3 月 30 日晚,小米發布千呼萬喚始出來的澎湃 C1 晶元,用實際產品表明「澎湃系列晶元沒有流產」。

不過,澎湃 C1 並非像澎湃 S1 一樣是一款集成晶元 SoC(System on Chip),而僅僅是一款影像晶元 ISP(Image Signal Processing)。手機 SoC 晶元一般是 CPU(中央處理器)、GPU(圖像處理器)、基帶晶元、DSP(數字信號處理器)、ISP(圖像信號處理器)等不同功能模塊的組合,ISP 晶元只是 SoC 晶元的模塊之一,只負責相機數據。

澎湃 S1 晶元獨立於主板之上,當手機 SoC 封裝的 ISP 無法滿足小米手機對影像的需求之時,一款獨立的 ISP 的必要性便體現出來。

從難度上說,ISP 晶元的研發難度肯定要低於 SoC 晶元,可能是由於澎湃 S1 並不成功,澎湃 S2 又一直沒面世,小米退而求其次,選擇一款難度更低也更有針對性的晶元,不失為一種明智的選擇。

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如今,自研晶元已經成為一股潮流,不僅蘋果、三星、華為、OPPO 等手機廠商開始自研晶元,特斯拉、零跑汽車、蔚來汽車等造車新勢力也開始自研汽車晶元。

從這個角度來說,無論是小米的基本盤手機業務,還是剛剛宣布立項的智能電動汽車項目,自研晶元可能是必然會走的路。

本文,「甲子光年」梳理了小米造芯的重要節點,看看過去七年,小米為造芯走過了怎樣的沉浮之路?它的背後,是中國企業對晶元控制權的集體渴望,是它們衝擊高端品牌的嘗試,也是中國企業們爭奪產業鏈話語權的一場實踐。

1. 起源

時間回到 2010 年 9 月 30 日,小米聯合創始人林斌和周光平在北京嘉里中心對面的一家酒吧里,會見了高通中國負責授權業務的高級管理人員羅伯特・安。

這一年小米剛剛成立,這次會面,小米想要獲得高通晶元的專利授權,以此進軍手機行業。

小米的各位創始人對他們要打造的手機有著清晰的定位:非蘋果供應商不用、非三星的旗艦供應商不用,而且要採用高通的晶元。因為只有這樣的頂級配置,才能保證一出手就是頂級產品。

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高通是 3G、4G 時代通信領域的霸主,憑藉壟斷晶元專利來收取高額專利費。高通的專利授權有一項著名的「反授權協議」—— 如果一家企業用了高通的晶元,那麼就要把自己的專利反向授權給高通,此後這家企業不能以該專利向高通的任何客戶徵收專利費。

這是一個霸王條款,因為繞不開高通的專利,即使華為、中興也必須要對高通反向授權,自己的很多專利等同於失效;而對於很多小企業,比如剛剛成立的小米來說,這卻是一道「保護傘」,因為只要小米取得了高通的授權,則基本上無需再考慮專利侵權問題,只要埋頭專註自己的業務即可。

在與高通酒吧會面之後的一個多月,雷軍和林斌在卷石天地的辦公室里與高通簽下了合作。後來小米手機的橫空出世,高通晶元「功不可沒」。

高通在晶元領域的壟斷地位引發了眾多手機廠商的不滿,也引發了中國政府的反壟斷監管。2013 年 11 月,中國政府展開對高通的反壟斷調查,其中一條就是要取消「反授權協議」。這對於華為和中興這樣的企業來說是一個福音,可以發揮自己長期以來的專利積累優勢,另外一方面卻給小米這樣的年輕公司敲響了警鐘 —— 失去了高通的「保護傘」,可能會面臨其他手機廠商的專利糾紛。

2015 年 2 月,中國反壟斷第一大案塵埃落定:高通認罰 60 億。

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並沒有直接的證據表明,小米自研晶元與高通的反壟斷調查有直接的關係,但就在高通接受調查的 2014 年,小米開始著手準備自研手機晶元。

除了專利之外,供應鏈危機也是小米造芯的誘因之一。

從成立之初,供應鏈管理就一直是盤旋在小米頭頂的陰影。由於對供應鏈的把控不足,小米經常出現缺貨,造就了小米讓很多人深惡痛絕的「飢餓營銷」。2015 年,因為高通驍龍 810 晶元的發熱問題,小米旗艦手機小米 5 延遲發布,直到後來爆發供應鏈危機。

小米晶元團隊,就是在這個時間段內成立的。對於造芯這件事,雷軍只給出了一個很簡單的理由:小米要成為偉大的公司,必須掌握核心技術。如果世界前三大手機廠商(蘋果、華為、三星)都掌握了晶元的核心技術,小米想問鼎的話,一定要做長線的、長期的投入。

從後來發生的事情來看,雷軍的判斷很有先見之明,無論是 2018 年華為晶元被美國制裁,還是 2020 年 OPPO 宣布造芯計劃(馬里亞納計劃),都證明了一件事:晶元作為核心技術,不能被卡脖子。

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就這樣,小米向著高端製造業的皇冠明珠 —— 晶元進發了。

2. 誕生

2014 年 10 月,小米靜悄悄地成立了全資子公司北京松果電子,連開業慶典都沒辦。這麼一票人就像特種部隊,衝進了手機晶元的未知路程。

對於當時的情景,雷軍有過這樣的描述:絕大部分人心裡都會七上八下,因為不知道衝出去是死是活。而我心裡稍微平靜一些,因為我已經做好了干十年的準備。

造芯並非易事,「10 億人民幣起步,花 10 億美元,10 年出成果」。華為自研的麒麟晶元雖然成功,但起步更早,在 2004 年就成立了海思半導體,比小米成立松果電子早了整整十年。

於是,沒有任何晶元研發經驗的松果電子把眼光轉向了「買」。2014 年 11 月,松果電子與大唐電信旗下聯芯科技簽署《SDR1860 平台技術轉讓合同》,以 1.03 億元的價格得到了聯芯科技開發和持有的 SDR1860 平台技術。這是澎湃晶元的技術基礎。

當時,曾有媒體報道松果電子為小米和聯芯的合資公司,但被雙方否認。

松果電子不乏人才,其中有兩員大將,一是 CEO 朱凌,此前擔任小米 BSP 團隊的負責人;二是公司監事葉淵博,也是小米員工,當初 ARM 平台上最早的 Device Tree 代碼就是葉淵博從 PowerPC 平台移植過來的,還因此引起過一場社區大論戰。

2015 年 6 月,小米迎來一位重要人物加盟 —— 原高通中國區掌門人王翔,擔任小米高級副總裁,負責戰略合作與重要合作夥伴關係。王翔在通信領域的地位舉足輕重,他的加入將會為小米打通晶元研發、供應鏈和產權技術上的相關問題。

隨後,松果電子的發展逐漸步入正軌,小米官方曾分享過松果電子的重要時間節點:

2014 年 10 月,松果電子成立。

2015 年 4 年,前端設計完成。

2015 年 7 月,進行流片(TapeOut,試生產)。晶元流片非常昂貴,一次流片要花費幾百萬美元,一旦失敗這錢就打水漂了。

2015 年 9 月 19 日,小米樣品回片。松果電子 CEO 朱凌「特高興」地向雷軍發迴流片成功的好消息。雷軍問:「這樣片能不能用?」朱凌回答:「我也不知道,反正剛收到。」

2015 年 9 月 24 日凌晨 1:43,第一次用澎湃 S1 晶元撥通電話。

2015 年 9 月 26 日凌晨 1:57,第一次點亮屏幕。「在那一天晚上,我心澎湃」,雷軍事後說。

2015 年 9 月,第一次跑通 Android。

2015 年 10 年,樣機驗證。

2016 年 3 月,S1 CS(chip select,片選)。

2016 年 12 月,S1 量產。

2017 年 2 月,在名為「我心澎湃」的 Slogan 後面,雷軍正式發布了小米首款自主研發的手機 SoC 晶元澎湃 S1,小米成為繼蘋果、三星、華為之後第四家具有晶元自研能力的手機廠商。

澎湃 S1 晶元的研發過程比雷軍預想的要順利。雷軍表示,「一開始我猜要花三年時間」,但從立項、設計、研發、流片、測試、量產,小米總共花了 28 個月。

發布會上,雷軍反覆提及了一句話:做晶元,九死一生。不幸的是,一語成讖。澎湃晶元在發布會上的高光,很快就被接下來的殘酷現實所沖淡。

3. 流產

澎湃 S1 是一款中端晶元,搭載在小米 5C 手機上,主打中低端市場。

小米的這次試水遭遇了巨大的滑鐵盧,反響平平。小米至今未公布小米 5C 的銷量,而「C」這個後綴也在小米手機中成為絕唱。

究其原因,在於澎湃 S1 晶元的性能實在有點「拉胯」—— 關鍵時刻掉鏈子。

在工藝製程方面,澎湃 S1 採用了 28nm 工藝,而當時 16nm 已經成為主流,高通甚至已經推出了 10nm 的驍龍 835。納米數越小,代表工藝製程越先進,手機在功耗、續航、發熱控制等方面的表現越好。

小米 5C 售價 1599 元,而在半年前小米發布的搭載了 20nm 工藝的聯發科 X20 晶元的紅米 Note 4,性能更好,售價更低,消費者當然會用腳投票。

除了性價比之外,還有一個重要的原因:小米 5C 是一款「單網通」手機。

由於受制於高通的基帶晶元壟斷,小米缺乏相關的通信專利技術,澎湃 S1 晶元只支持移動 4G、3G、2G 和聯通 2G 網路,不支持聯通 3G、4G 和電信的所有網路。

這就意味著,一部分聯通用戶和所有的電信用戶都會望而卻步。

實際上,基帶晶元不僅僅是小米的軟肋,更是全球手機廠商的軟肋。蘋果公司也曾試圖棄高通轉投英特爾,但最終因為英特爾的基帶性能表現差強人意,而不得不再轉向高通。蘋果尚且如此,更遑論在晶元研發領域零經驗的小米了。

最終,小米澎湃 S1 晶元曇花一現,慘淡收場。在小米十周年傳記《一往無前》一書中,關於澎湃 S1 晶元的描述只有寥寥數百字。

澎湃 S1 晶元誕生之後,S2 晶元遲遲不見蹤影。

2018 年 9 月,松果電子宣布與阿里旗下的中天微進行晶元合作。此舉讓人們猜測小米已經放棄了自研晶元之路。

兩個月後,名為「好傷心八點半」的網友發帖稱,澎湃 S2 晶元遭遇巨大困難,「五次流片全部失敗」。

小米造芯故事

澎湃 S2 晶元流產了嗎?這是當時人們非常關心的問題。2019 年 1 月,小米產品總監王騰在微博網友的追問下,對澎湃晶元的研發進展做了簡要回復:

澎湃仍然在做,只是跟手機部不是一個部門,具體情況我也不是特別清楚。

一直到 2020 年 8 月 9 日,在小米十周年(8 月 11 日)前夕,雷軍在微博進行發布會預熱,首次公開回答了澎湃系列晶元還做不做的問題。他說:

我們 2014 年開始做澎湃晶元,2017 年發布了第一代,後來的確遇到了巨大困難。但請米粉們放心,這個計劃還在繼續。等有了新的進展,我再告訴大家。

雖然澎湃系列晶元「難產」,但小米的造芯之路卻未中斷。在自研之外,小米也在通過投資探索中國自研造芯的可能性。

4. 投資

澎湃 S1 晶元發布的這一年年底的一天,一個叫王曉波的中年人來到小米五彩城的一間辦公室等待雷軍的面試,這也是王曉波人生中的第一次面試,略微有些拘謹,雷軍遲到了半個小時。

這次會面不太像一次面試,而更像是一次深入的探討和交流。原來,雷軍籌備成立一家基金 —— 也就是 2018 年 9 月正式成立的小米長江產業基金 —— 正在物色管理合伙人。雷軍提出了一個讓王曉波印象深刻的概念:中國製造業的黃金十年。

2017 年,小米在手機市場取得了不錯的成績。根據 IDC 諮詢的數據,在中國市場,小米的市場份額為 12.4%,比上一年提高了 3.5%,排名第四;在全球市場,小米的市場份額為 6.3%,比上一年提高了 2.7%,排名第五。

此時,小米的一些目標已經陸續達成,雷軍認為小米創業之初改變製造業的夢想,已經從 1.0 版本上升到了 2.0 版本,即向中國製造的上游拓展。這也是小米達到一萬億營收的基石 —— 深度參與中國的製造業。

過去,小米通過生態鏈的方式帶動了一批本土手機供應鏈企業的崛起。2011 年加入小米工程部的工程師郭峰,早期幾乎每個月都要到日本談判,因為無論是屏幕還是相機模組都依賴日本供應商。而到 2019 年,小米在南寧召開供應商大會時,面對滿場的中國供應鏈公司,郭峰猛然意識到自己已經很久沒有去日本了。

如今,小米希望通過產業投資的方式,將生態鏈的範圍從手機擴大到整個製造業。

在與雷軍交流之後,王曉波毅然離開了服務近三十年的國企,加入了湖北小米長江產業基金擔任管理合伙人。在此之前,雷軍的項目考察已經開始,也得到了湖北省政府的支持,湖北省政府承諾將作為國有背景對基金進行部分出資。

小米長江產業基金成立之後,雷軍選定了四大核心領域,分別是先進位造、智能製造、工業機器人和無人工廠,晶元是其中的一個細分賽道,也是迄今為止出手最多的一個賽道。

從 2019 年開始,小米平均每個月會宣布一項投資。如今,小米長江產業基金已經投資了超過 50 家晶元公司,大多數是純設計的 Fabless(晶元設計)企業。這些公司彙集在小米供應鏈和生態的大旗之下,可以幫助小米以及生態鏈企業進行晶元定製。

小米造芯故事

小米長江產業基金 2021Q1 投資事件。

投資這類企業的意義是,小米將在這個賽道上更多彙集一流的選手到供應鏈和生態的大旗之下,這些公司可以幫助小米實現晶元定製,小米只要定義晶元的核心功能,這些公司就可以幫助實現。樂鑫科技就是其中一個代表。

雷軍曾對現小米集團副總裁高自光提出一個要求:將 IoT 模組的價格降到十元以下。高自光在全國搜尋優秀的晶元公司,並最終找到了樂鑫科技。此時的樂鑫科技技術並不弱,但無法打開中國市場,每年 1000 萬片晶元的產能只供給小廠或出口日本。

一番交談之後,雙方一拍即合,樂鑫科技成了小米的物聯網晶元供應商,從此 IoT 模組的成本逐年下降,而樂鑫科技在小米的品牌背書下,也踏上了發展的快車道,後來也接受了小米的戰略投資。

除了提高上游競爭力,科創板的出現也讓小米獲得了意料之外的回報。

截至 2019 年 12 月,科創板開板后的短短 5 個月之內,已上市和在申報的科創板企業超過 180 家,小米參與持股的有 9 家,小米也被稱為科創板推出后的最大贏家。

有人感慨小米的幸運,而雷軍卻說:「我們不是任何形式的投機主義者,只是命運更青睞有準備的人,僅此而已。」

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