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发表于 前天 01:56 | 查看: 2| 回复: 0

2nm半导体技术与手机芯片巨头宣传图

手机、芯片巨头一号位。图片经由AI生成。

2026年9月的智能手机产业更新节奏超出以往任何一个时期。从手机到芯片,各家的年度旗舰先后排队上线,腾讯科技特别推出“手机连连看”系列策划,记录智能手机产业进化,本文为该系列第一期。

“都得抢着早发布、早开卖,”一位前手机厂商战略研究员说,“之前为了避开iPhone,安卓新品发布普遍安排在10月。”

手机厂商之间“神仙打架”,既有“黄金周”“双11”假期的考量,也有国产高端旗舰与iPhone正面对决的因素,还有小米17 Pro留下的“成功方法论”。

“去年只有苹果和小米在9月发布,小米正好出了个背屏,天天拿来宣传,整整早卖了一个月,今年大家都吸取了‘教训’。”前述研究员补充道。

无论驱动因素是哪一种,都足以说明智能手机市场竞争已经进入白热化阶段。

整个9月,华为和小米同日发布新品:前者拿出了新一代三折叠Mate XT2,小米则推出了中折叠旗舰小米18 Fold。随后,苹果发布了iPhone 18 Pro系列以及首款折叠屏iPhone Duo。如果将OPPO、vivo等品牌也计算在内,整个9月的新品发布会接近10场。

价格层面,高端旗舰普遍突破10000元,部分型号甚至冲到了20000元。与此同时,更底层的芯片也升级到了最新一代:华为麒麟9050、小米玄戒O3、苹果A20 Pro、联发科天玑9600 Pro、高通第六代骁龙8至尊版系列悉数登场。

可以说,手机厂商们带着内存涨价的压力,一头扎进了2nm芯片争夺战当中。而这中间还有一个非常明显的变化:芯片厂商正在集体“All in AI”。

2nm 争夺战

关于2nm芯片,2025年联发科是最早进行传播的。联发科CEO蔡力行先是在2025年Computex上做了预告,随后9月对外官宣全球首个2nm SoC启动流片。

不过,流片领先并不等同于量产领先。

真正的2nm手机芯片战,直到今年9月随着苹果A20 Pro的亮相才正式打响。“采用最新的2nm工艺技术打造,A20 Pro为移动计算树立了全新的标杆。”苹果在官方新闻稿中如此强调。

从量产上市的时间维度看,苹果是当仁不让的2nm首发;从客户体量来说,苹果也必然会拿到2nm的首发权益。

“台积电今年2nm晶圆产能差不多100K,苹果占了其中70K左右。”长期跟踪台积电产能的蓉和半导体咨询CEO吴梓豪透露,“联发科出货量不大,(天玑9600 Pro)这颗芯片几千片晶圆就够了,高通大概10K左右,再加上AMD差不多20K,总共在100K左右。”

海通国际资深分析师Jeff Pu此前预测,苹果今年Q3、Q4要为包括iPhone Duo在内的新品备货7800万台。不考虑装配报废的情况,单月对A20 Pro的理论需求是1300万颗。

知名评测机构极客湾测算的数据显示,苹果A20 Pro的die size为98.8mm²。假设台积电2nm良率为85%,以此推算,A20 Pro这颗手机芯片对产能的需求预计在25K左右,而剩下45K的需求,则会被分配给同样采用2nm工艺的M6芯片。

从客户重要性的角度看,受AI需求影响,苹果已经从台积电第一大客户的位置上滑落,被英伟达反超。但GPU并不追求最尖端的工艺,现阶段苹果依旧是2nm的核心客户,这在过去多年都是如此。而苹果之所以能拿到这样的权益,既有张忠谋时代建立起来的深度合作关系,也有iPhone全球市场销量作为需求支撑。

联发科虽然高调官宣流片,但手机SoC对2nm的需求量要小得多。按照5K片晶圆的需求量、134.02mm²的die size以及85%的良率来推算,单月天玑9600 Pro的出货量大概在200万颗。

值得注意的是,联发科也在联合谷歌设计推理专用的2nm TPU,预计2027年底出货。后续进入量产环节,有可能大幅拉升联发科对台积电2nm的需求。

吴梓豪评价道:“虽然高通、联发科、苹果同台发布2nm芯片,但联发科的高端相对较少。尽管它现在是全球最大的手机芯片出货商,对应的是颗数最多,但也都是中低端为主。”

2026年Q2全球智能手机芯片市场份额数据

根据Counterpoint Research的跟踪数据,到2026年第二季度,联发科在全球智能手机芯片市场份额为31%,环比一季度下滑2%。作为对比,高通和苹果分别为23%和19%。

另一个值得关注的话题是:2nm虽然是今年主流工艺制程,但它和内存一样,价格也涨了。正因为这个原因,高通在二季度业绩会上就预告,从9月1日开始涨价。

最终,晶圆代工涨价会像内存涨价一样,传导至终端手机上。消费者最直观的感受就是:手机价格又涨了。

涨价、扎堆发布,也折射出一个非常严肃的现实——存量竞争。

“整体大盘不好。”前金立手机副总裁俞雷坦言,“销售额其实没跌,跌的是台数,这几年都是如此。”

在俞雷看来,这种涨价一方面与供应链价格上涨有关,另一方面也与供应链国产替代、技术进步有关。一个直观的变化就是,屏幕、CIS、存储、射频、电源管理,这些都在逐步实现国产替代,进而让国产手机进化加速,最终将“日系”“韩系”手机打得遍体鳞伤。

而国产进化的另一个方向,就是我们接下来要聊的手机芯片自研。

自研新势力

以高通、联发科为代表的2nm芯片是一种解决方案,以苹果、华为和小米为代表的自研则是另一种解决方案。

苹果的自研芯片之路,充分证明了这条路径的价值。华为、小米也成为自研路上的践行者。不过,由于代工受限,相比苹果,华为和小米的自研之路更加困难重重,但某种程度上又显得难能可贵。

9月7日,华为正式发布Mate XT2三折叠,搭载基于韬定律和逻辑折叠的麒麟9050 Pro芯片。这款芯片采用了W2W(Wafer to Wafer,晶圆对晶圆)技术,将传统的单层平面逻辑单元改为双层垂直堆叠,俗称在芯片里加装电梯。

逻辑折叠,是华为自研芯片在工艺制程受阻的情况下,一种全新的解题思路,也是“韬定律”落地探索的重要成果。巧合的是,小米也采用了相同的W2W方案——推出了6nm工艺的玄戒O100芯片。

华为和小米的共性在于:先进封装为芯片设计厂商打开了压榨性能的大门。

不过,两家的差别也很明显:华为的W2W聚焦逻辑单元的堆叠,而小米的W2W是逻辑单元和存储单元堆叠。前者主要解决物理制程微缩瓶颈,后者想要改善的是内存墙造成的数据搬运效率瓶颈。

苹果、高通和联发科这些主流手机SoC今年都上了2nm,小米目前还停留在3nm。这里面其实有多重因素,我们过去讨论过很多,其中一个关键因素是GAA架构的限制。当前的2nm制程,三星和台积电都切换到了GAA架构,而该架构对应的设计软件、晶圆代工都受到严格限制。

“小米最多就能用3nm。”前述战略研究员说。

实际上,从规模的角度来说,现阶段的玄戒芯片即便上了2nm也未必是一笔划算的生意,根源就在于出货量的规模化。

以苹果为例,仅iPhone这条产品线,每年对自研芯片的需求量就在上亿颗的水平。目前,玄戒O1的出货量也刚过100万颗。我们去年也做过类似测算,真正能够产生规模化效益,可能需要出货量冲到1000万颗。从这个角度来说,国产自研芯片才刚刚起步。

但小米在这个3nm的玄戒O3上探索的思路,远比粗暴导入2nm更有价值。

根据小米披露的数据,玄戒团队对晶体管底层最小逻辑单元Standard Cell进行了重构,从O1的480个提升至当前O3的2400个。同时,玄戒O3采用了称之为Channelless的沟道消除技术,取消了过去SoC为了布置BUF单元来加强供电而预留的沟道,同时将BUF单元移动至其他模块,实现了5%的晶体管密度提升。

如果让我来说它的价值:过去摩尔定律靠晶圆厂工艺制程迭代,实现单位面积晶体管数量18个月甚至24个月翻一倍。现在工艺制程进化速度放缓,很多人说“摩尔定律”已死、“摩尔定律”失效,但华为和小米,在制程受限的背景下,用另外一种方式让“摩尔定律”重新焕发青春。

中国的芯片设计团队非常了不起,这一点必须承认。

都在 All in AI

不管是苹果的2nm,还是玄戒的3nm,今年有一个非常明确的共识——AI已经融入到各个核心的IP当中。CPU、GPU、ISP等不同核心都参与到AI推理任务的分摊中来,SoC正在从“一颗单独NPU负责全部AI”走向全子系统异构AI算力网络。

从这个角度说,All in AI,一点都不夸张。

在这种算力网络下,大模型重负载依然优先跑NPU,短延迟轻AI任务直接跑CPU-AI或者GPU-AI,分担碎片化、低延迟的小AI任务,减少片上的数据搬运开销。

此前玄戒O3沟通会上,玄戒团队披露的数据显示:CPU包含了两个新的矩阵计算引擎单元,采用SME2指令集,提供3.5TOPS的算力,处理轻量级的AI工作负载。GPU子系统中则采用了8核心NX神经加速单元,总算力36TOPS,可以在GPU内部实现对图像渲染的AI超分和插帧。

“大家都在做布局尝试,当前手机上的场景和价值上还不足。”一位资深芯片设计专家告诉腾讯科技,“从技术演进趋势上说,GPU内嵌AI是明确的,看NV就知道,游戏场景上需要实时性强的场景也合理。CPU内嵌AI是做小处理,可能大家还是看苹果干了以及ARM想推这个能力。这些都是确定的方向,具体方案上还可以不同。”

根据此前披露的信息,苹果采用的路线是CPU(AMX硬单元)+GPU(内置神经网络加速器)+独立NPU,三级异构AI算力。联发科的底层IP和玄戒O3同源,全计算子系统都增加了专用AI硬件单元,是今年手机SoC里走得最彻底的全模块AI化。

前述战略研究员也认同向苹果“抄作业”的思路:“苹果CPU核心中的AMX主要做向量计算和矩阵加速,跑简单算法以及一些RNN模型,但不能并行计算。高通和ARM在去年就支持了QMX/SME,基本上就是照着苹果这个功能来做的。”

在他看来,这种设计理念的核心是为了优化计算“成本”。“NPU计算需要计算核心传输调度任务,这里面有不少成本。所以,一些简单的计算能在本地(核心内部)进行就尽量在本地进行。”

将AI任务“就近计算”,一方面提高了效率,另一方面缩减了开销,会带来整机能效比的提升,也有机会让手机厂商基于不同IP的AI特性,探索个性化能力。“OPPO做了一些主动智能的投入,可能会做出差异化来。”前述战略研究员说。

趋势和方向是确定的,探索则还处于早期,路线也尚未统一。

“当前做得都还不太好,但以后AI融合可能会越来越多。(具体方案上)是在GPU内部内嵌AI,还是GPU+GPU外的NPU做紧密协同,都可以。”前述芯片设计专家说。

也就是说,All in AI声量很大,行业也有共识,但真正让消费者为这些创新额外买单的,是可靠、稳定、高频使用的场景和能力。




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