如今，定制芯片已成為大型科技公司的賭注，蘋(píng)果的M1芯片已經(jīng)在處理能力方面證明了其潛力，而現(xiàn)在亞馬遜、谷歌和微軟正在為他們自己的設(shè)備構(gòu)建自定義處理器。尤其隨著云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心的繁榮，傳統(tǒng)芯片已經(jīng)不能滿足需求，對(duì)應(yīng)的芯片廠商也因?yàn)槌杀镜纫蛩貞K遭“嫌棄”或者逐漸被拋棄。博通就是受害者之一。

博通的業(yè)務(wù)專(zhuān)注于為蘋(píng)果公司的iPhone和其他設(shè)備等智能手機(jī)生產(chǎn)無(wú)線芯片。它還生產(chǎn)用于寬帶通信，網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)和工業(yè)應(yīng)用的半導(dǎo)體。此外，它在數(shù)據(jù)中心，大型機(jī)和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施軟件業(yè)務(wù)也在增長(zhǎng)。

博通的業(yè)務(wù)主要分為兩個(gè)部分：半導(dǎo)體解決方案和基礎(chǔ)設(shè)施軟件。2020年其兩項(xiàng)業(yè)務(wù)均表現(xiàn)良好。半導(dǎo)體部門(mén)占公司總銷(xiāo)售額的74％，收入為49.08億美元，較去年同期增長(zhǎng)17％。基礎(chǔ)設(shè)施軟件業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)收入17.47億美元，增長(zhǎng)5％。

自研驟起，博通地位逐步削弱

蘋(píng)果當(dāng)年因價(jià)格嫌棄博通

十多年來(lái)，博通一直是蘋(píng)果公司的主要供應(yīng)商，其提供的組件最早可追溯到iPhone 3G等旗艦產(chǎn)品，包括射頻部件、觸摸屏控制器和無(wú)線充電模塊，以協(xié)助這些產(chǎn)品連接到蜂窩和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

每年，Apple都會(huì)在射頻領(lǐng)域采用創(chuàng)新技術(shù)。該公司在其2018年中端旗艦產(chǎn)品iPhone Xr中使用了最新，最先進(jìn)的過(guò)濾器和封裝技術(shù)，并從Broadcom和Qorvo進(jìn)行了雙重采購(gòu)。據(jù)了解，當(dāng)時(shí)這是蘋(píng)果為了降低BOM表（物料清單）的一個(gè)措施，因?yàn)閕Phone X價(jià)格偏貴，這樣做可能對(duì)以后的手機(jī)價(jià)格做一定的調(diào)整。

產(chǎn)品和價(jià)格優(yōu)勢(shì)推動(dòng)Qorvo成為蘋(píng)果iPhone手機(jī)的下一個(gè)受益者。2018年，Qorvo為Xr版iPhone提供了一種pin-to-pin兼容Broadcom AFEM-8092即QM76018的模塊。在這個(gè)特殊版本中，Qorvo集成了與Broadcom相同的高級(jí)功能。第一種是SOI基板上的低噪聲放大器（LNA）。第二是PCB基板內(nèi)部的EMI微屏蔽，以減少模具之間的干擾。由于所有這些創(chuàng)新，Qorvo能夠在性能方面提供與Broadcom類(lèi)似的設(shè)備，而且是一種具有非常低輸入/輸出（I/O）連接數(shù)量的低成本組件。

不過(guò)在2019年的iPhone 11系列和2020年iPhone 12系列，博通還是蘋(píng)果最新Apple iPhone系列的多個(gè)版本的相同模塊的唯一供應(yīng)商，2019年蘋(píng)果采用的是博通的AFEM-8100。2020年采用的是AFEM-8200。

蘋(píng)果自研芯片已是司馬昭之心，其追求獨(dú)立自主的策略不會(huì)變。繼iPhone的A系列處理器、Mac搭載的M系列處理器，以及基帶芯片之后，射頻元件是蘋(píng)果又一關(guān)鍵零組件自主化重要策略。去年12月14日，臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)報(bào)道稱(chēng)，傳蘋(píng)果正自行開(kāi)發(fā)射頻（RF）元件，并將自行設(shè)計(jì)的RF元件全交給砷化鎵代工龍頭穩(wěn)懋生產(chǎn)。由蘋(píng)果直接綁穩(wěn)懋產(chǎn)能，不再通過(guò)博通、Qorvo等芯片設(shè)計(jì)廠下單。

再一個(gè)就是無(wú)限充電，當(dāng)時(shí)iPhone X帶有無(wú)限充電功能也是采用的博通的無(wú)線充電控制器和功率放大器模組。但也是由于價(jià)格等原因，被ST取代。

因?yàn)樵?017年年底，ST推出了新一代的無(wú)線充電芯片，支持Qi標(biāo)準(zhǔn)的管理者無(wú)線充電聯(lián)盟（WPC）推出了充電更快的Extended Power Profile標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)將最大充電功率從5W提高到15W，將移動(dòng)設(shè)備充電速度提升兩倍。作為市場(chǎng)首批支持 Qi Extended Power標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電控制器芯片，意法半導(dǎo)體的STWBC-EP具有同級(jí)最高的能效，待機(jī)功耗僅16mW，能夠把80%的輸入功率無(wú)線傳遞到受電設(shè)備。

近年來(lái)，蘋(píng)果一直在提高其芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，以進(jìn)一步使其設(shè)備脫穎而出。它設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了AirPods中使用的H系列藍(lán)牙芯片和Apple Watch中使用的W系列WiFi芯片，而不是從博通購(gòu)買(mǎi)。

不過(guò)蘋(píng)果也并未完全拋棄博通，2020年初，博通宣布它已與Apple簽訂了長(zhǎng)期合同，向蘋(píng)果提供到2023年的各種“無(wú)線組件和模塊”，除其他消費(fèi)類(lèi)設(shè)備外，博通還銷(xiāo)售智能手機(jī)中使用的集成WiFi，藍(lán)牙和GPS芯片以及RF組件。博通表示，這些合同適用于蘋(píng)果在未來(lái)三年半內(nèi)推出的新產(chǎn)品。

亞馬遜開(kāi)始自研網(wǎng)絡(luò)芯片

從一個(gè)在線書(shū)店逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵朴?jì)算巨頭的過(guò)程中，亞馬遜成為了為數(shù)據(jù)中心提供動(dòng)力的計(jì)算機(jī)芯片的全球最大購(gòu)買(mǎi)者之一。隨著其云業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，該公司越來(lái)越專(zhuān)注于設(shè)計(jì)自己的芯片，而不是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)的方式。

在過(guò)去的幾年中，亞馬遜設(shè)計(jì)了自己的芯片，以提高其云數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器的性能以及向客戶出售的人工智能服務(wù)的性能。例如，亞馬遜此前曾與聯(lián)發(fā)科合作為其Echo智能揚(yáng)聲器產(chǎn)品研發(fā)芯片，旨在使Alexa更快地做出響應(yīng)。它還有被稱(chēng)為T(mén)rainium的自定義機(jī)器學(xué)習(xí)芯片，該芯片將很快對(duì)AWS客戶開(kāi)放。

如今，在邁向控制其關(guān)鍵技術(shù)組件的重要一步中，據(jù)The Information報(bào)道，亞馬遜正在為其硬件網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)開(kāi)發(fā)定制的芯片。而以前亞馬遜的交換機(jī)主要依賴(lài)向博通采購(gòu)芯片。如果亞馬遜此舉行得通，博通或?qū)⒈贿吘壔?。這也是亞馬遜于2015年以3.5億美元收購(gòu)以色列芯片制造公司Annapurna Labs的目的之一。

據(jù)說(shuō)這些定制芯片可以幫助亞馬遜改善其內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施以及AWS，還可以幫助其解決自身基礎(chǔ)架構(gòu)中的瓶頸和問(wèn)題，特別是如果他們還定制構(gòu)建在其上運(yùn)行的軟件時(shí)。The Information援引Amazon提供的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件（目前運(yùn)行在Annapurna芯片上）的話，他們甚至有可能通過(guò)新的交換機(jī)提供一些以前無(wú)法提供的服務(wù)。

盡管亞馬遜可能不是智能手機(jī)或PC領(lǐng)域的巨人，但它在云計(jì)算中卻是一個(gè)巨頭，這似乎是亞馬遜著力于使新芯片投入使用的地方。

微軟、Facebook、谷歌或?qū)ollow

在網(wǎng)絡(luò)芯片領(lǐng)域，可以預(yù)料，如微軟、谷歌以及Facebook這樣的云廠商將慢慢跟上亞馬遜的步伐。如果他們開(kāi)始自研網(wǎng)絡(luò)芯片，那么勢(shì)必會(huì)侵蝕原本屬于博通的一些市場(chǎng)。

這三家中微軟已苗頭顯現(xiàn)。據(jù)外媒報(bào)道，微軟早在去年就在以色列秘密成立了一個(gè)芯片研發(fā)中心，也是投入到網(wǎng)絡(luò)芯片等產(chǎn)品的研發(fā)。據(jù)以色列時(shí)報(bào)報(bào)道，該投資將在10億美元至15億美元之間。微軟在去年表示，此舉主要是向以色列客戶提供服務(wù)，首先是Azure，接著是Office 365。微軟最近還加快了對(duì)芯片工程師的招聘。

谷歌也正在蓄勢(shì)待發(fā)。Google這些年越來(lái)越重視芯片，已聘請(qǐng)英特爾前高管Uri Frank來(lái)領(lǐng)導(dǎo)其定制芯片部門(mén)。Uri Frank在定制CPU設(shè)計(jì)和交付方面擁有超過(guò)二十年的經(jīng)驗(yàn)?！拔移诖谝陨薪⒁恢F(tuán)隊(duì)，同時(shí)加快Google Cloud在計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)方面的創(chuàng)新，” Frank在LinkedIn上分享。

定制芯片一直是Google構(gòu)建高效計(jì)算系統(tǒng)戰(zhàn)略不可或缺的一部分。此外，設(shè)計(jì)定制服務(wù)器芯片將有助于谷歌云與微軟Azure和AWS競(jìng)爭(zhēng)。該公司計(jì)劃從購(gòu)買(mǎi)不同供應(yīng)商的主板組件轉(zhuǎn)向建立自己的“片上系統(tǒng)”或SoC。Google一直在從不同的供應(yīng)商那里采購(gòu)CPU，網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)設(shè)備，自定義加速器和內(nèi)存。他們認(rèn)為，與其將組件集成在主板上，不如將其設(shè)計(jì)成SoC，將多個(gè)功能放在同一芯片上或?qū)⒍鄠€(gè)芯片集成到一個(gè)封裝中。

大約五年前，谷歌推出了Tensor處理單元（TPU）芯片。這些用于驅(qū)動(dòng)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定制設(shè)計(jì)芯片徹底改變了AI行業(yè)。后來(lái)，該公司推出了視頻處理單元（VPU）和OpenTitan，以使計(jì)算更便宜，更安全。谷歌還為其手機(jī)設(shè)計(jì)了諸如Titan M和Pixel Neural Core之類(lèi)的芯片。在這些領(lǐng)域的成功先例，將為谷歌在關(guān)鍵組件的研發(fā)上帶來(lái)強(qiáng)大的信心。 而Facebook早在2018年就開(kāi)始尋求設(shè)計(jì)自己的芯片，當(dāng)時(shí)主要聚焦在AI和Oculus VR耳機(jī)。隨著亞馬遜、微軟等廠商先探路，F(xiàn)acebook也將會(huì)試圖在這一領(lǐng)域趕上。

競(jìng)爭(zhēng)紛起，博通四面楚歌

除了博通的客戶們發(fā)起自研定制芯片的潮流之外，博通在網(wǎng)絡(luò)和交換機(jī)等芯片領(lǐng)域還受到來(lái)自英特爾、英偉達(dá)、MArvell、思科和初創(chuàng)公司Innovium的競(jìng)爭(zhēng)蠶食，尤其是脫胎于博通的Innovium，這幾年窮追猛打收獲了不少博通的市場(chǎng)份額。在此，我們主要闡述下思科和Innovium與之的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。

思科芯片外售

思科是路由先驅(qū)和交換機(jī)行業(yè)的芯片巨頭，2019年12月，思科（Cisco）突然宣布對(duì)外出售芯片，他們推出了一款Silicon One Q100路由。作為路由先驅(qū)和交換機(jī)的巨頭，思科此舉無(wú)疑將與博通的這兩塊業(yè)務(wù)相抗衡。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，Silicon One芯片具有更高的性能和更低的功耗。

據(jù)思科研究員和Silicon One系列ASIC的架構(gòu)師Rakesh Chopra稱(chēng)，Silicon One架構(gòu)的秘訣在于其名稱(chēng)，體現(xiàn)在它具有一個(gè)單一的，統(tǒng)一的架構(gòu)，該架構(gòu)既涵蓋交換和路由，又包含所有設(shè)備的所有功能。就構(gòu)建路由和交換芯片而言，這是一個(gè)非常根本的轉(zhuǎn)變。不同于博通以及市場(chǎng)上的其他芯片，Silicon One Q100擁有一個(gè)完全可擴(kuò)展的架構(gòu)，其中可以包含許多可以隨技術(shù)節(jié)點(diǎn)線性擴(kuò)展的切片。我們可以完全共享我們的所有內(nèi)存，而不必復(fù)制內(nèi)存狀態(tài)。

該芯片已經(jīng)在Cisco 8000系列路由器中實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。到目前為止，Rakesh Chopra認(rèn)為這是Cisco本身唯一基于Silicon One Chippery的產(chǎn)品。

而在此后的15個(gè)月的時(shí)間里，思科陸續(xù)推出了在網(wǎng)絡(luò)中扮演九種不同角色的交換機(jī)和路由器ASIC，這是與Broadcom和其他供應(yīng)商及其交換機(jī)和路由器制造聯(lián)盟合作的一個(gè)很好的開(kāi)始，思科為此在過(guò)去十年里付出了很多努力。

Chopra此前對(duì)The Next Platform表示：“在最近的公告中，我們沒(méi)有宣布任何使用這些芯片的思科產(chǎn)品，我們是思科內(nèi)部的獨(dú)立機(jī)構(gòu)，我們的章程是發(fā)展Silicon One和替代業(yè)務(wù)模型的業(yè)務(wù)?！鄙胁磺宄赡軙?huì)有多少超大規(guī)模生產(chǎn)者、云構(gòu)建者和開(kāi)關(guān)OEM/ODM制造商使用或考慮使用Silicon One ASIC。但是所有人都在談?wù)撍?/p>

初創(chuàng)企業(yè)Innovium虎視眈眈

從某種程度上來(lái)說(shuō)，Innovium是迄今為止市場(chǎng)上唯一一家從Broadcom手中奪得重要份額的公司。它聲稱(chēng)占全球50GB/S“ SERDES”（串行器/解串器）出貨量的23％，這是高端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上通常使用的端口數(shù)量。相比之下，博通為76％，其他所有網(wǎng)絡(luò)交換芯片供應(yīng)商僅為1％。如此來(lái)看，Innovium是博通的唯一競(jìng)爭(zhēng)者。

再看一下其產(chǎn)品的采用情況：2018年4月Innovium推出的Teralynx 7已由包括思科在內(nèi)的許多OEM和ODM進(jìn)行轉(zhuǎn)售，后者已將其內(nèi)置在Nexus 3400-S交換機(jī)中。全球“前50名”超大規(guī)模應(yīng)用程序，云構(gòu)建者和服務(wù)提供商中有十多個(gè)在其交換機(jī)中使用Teralynx 7 ASIC，此外，排名前五的超級(jí)擴(kuò)展程序和云構(gòu)建器中有兩家正在使用Teralynx 7 ASIC。思科的NX-OS運(yùn)行在該芯片上，微軟的SONiC交換機(jī)操作系統(tǒng)也運(yùn)行在該芯片上，超擴(kuò)展程序中的許多本地網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)也運(yùn)行在該芯片上。

Innovium是由三位前博通公司的工程高管共同創(chuàng)立的。Innovium認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)從企業(yè)和電信數(shù)據(jù)中心到云的轉(zhuǎn)變是數(shù)十年的轉(zhuǎn)變，面向未來(lái)，運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的芯片將全部重點(diǎn)放在云和邊緣上。與Broadcom多年來(lái)銷(xiāo)售的芯片相比，這個(gè)轉(zhuǎn)變需要一種新型的芯片，這就為挑戰(zhàn)者創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

“過(guò)去，這些交換機(jī)是基于機(jī)箱的更復(fù)雜的交換機(jī)。展望未來(lái)，它們都是緊湊的固定交換機(jī)?！?Sanyal說(shuō)，想象一下一個(gè)大盒子，它們將占據(jù)數(shù)據(jù)中心電信機(jī)架中的10、12、16個(gè)插槽，被壓縮成一種“1U”比薩餅盒設(shè)計(jì)。這是新標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在“hyperscalers”中，像亞馬遜這樣的云計(jì)算巨頭，他們想要購(gòu)買(mǎi)緊湊，簡(jiǎn)化的，沒(méi)有線卡可以交換的盒子。這些云客戶代表了網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)中越來(lái)越重要的買(mǎi)家?！盜nnovium營(yíng)銷(xiāo)部門(mén)負(fù)責(zé)人Amit Sanyal此前曾談到，

而Innovium這幾年也緊跟博通的步伐，例如博通在2019年12月推出了“Tomahawk 4”StrataXGS系列芯片之后，2020年初，Innovium推出了Teralynx 8芯片。Teralynx 8芯片具有112 Gb/秒的本機(jī)操作，100 Gb/秒的SerDes實(shí)際操作，并且在450瓦的功率下，這是一個(gè)非常熱門(mén)的芯片，它將提供大量的端口密度和基數(shù)或原始帶寬，這取決于交換機(jī)制造商如何對(duì)帶寬進(jìn)行劃分和分配。

隨著B(niǎo)roadcom和Innovium的不斷發(fā)展，兩家公司之間的帶寬競(jìng)賽還沒(méi)有結(jié)束。結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)交換市場(chǎng)出現(xiàn)了有趣的競(jìng)爭(zhēng)，但是這對(duì)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)是健康的。

結(jié)語(yǔ)

我們可以從同一個(gè)供應(yīng)商處購(gòu)買(mǎi)ASIC，軟件、計(jì)算，存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這是毫無(wú)問(wèn)題的。但是，如果這是唯一的選擇，那就有問(wèn)題了。事實(shí)證明，常青樹(shù)難有，一家獨(dú)大的格局終將被推翻，他們或是被本家客戶內(nèi)生自研定制化芯片突破，或是被新生勢(shì)力的崛起所鉗制。

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