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博通(AVGO.US):我不再重要了?

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来自微信公众号“ 半导体行业观察”,作者:杜芹。

如今,定制芯片已成为大型科技公司的赌注,苹果(AAPL.US)的M1芯片已经在处理能力方面证明了其潜力,而现在亚马逊(AMZN.US)、谷歌(GOOG.US)和微软(MSFT.US)正在为他们自己的设备构建自定义处理器。尤其随着云计算和数据中心的繁荣,传统芯片已经不能满足需求,对应的芯片厂商也因为成本等因素惨遭“嫌弃”或者逐渐被抛弃。博通就是受害者之一。

博通(AVGO.US)的业务专注于为苹果公司的iPhone和其他设备等智能手机生产无线芯片。它还生产用于宽带通信,网络,存储和工业应用的半导体。此外,它在数据中心,大型机和网络安全等领域的基础设施软件业务也在增长。

博通的业务主要分为两个部分:半导体解决方案和基础设施软件。2020年其两项业务均表现良好。半导体部门占公司总销售额的74%,收入为49.08亿美元,较去年同期增长17%。基础设施软件业务实现收入17.47亿美元,增长5%。

自研骤起,博通地位逐步削弱

苹果当年因价格嫌弃博通

十多年来,博通一直是苹果公司的主要供应商,其提供的组件最早可追溯到iPhone 3G等旗舰产品,包括射频部件、触摸屏控制器和无线充电模块,以协助这些产品连接到蜂窝和Wi-Fi网络。

每年,Apple都会在射频领域采用创新技术。该公司在其2018年中端旗舰产品iPhone Xr中使用了最新,最先进的过滤器和封装技术,并从Broadcom和Qorvo进行了双重采购。据了解,当时这是苹果为了降低BOM表(物料清单)的一个措施,因为iPhone X价格偏贵,这样做可能对以后的手机价格做一定的调整。

产品和价格优势推动Qorvo成为苹果iPhone手机的下一个受益者。2018年,Qorvo为Xr版iPhone提供了一种pin-to-pin兼容Broadcom AFEM-8092即QM76018的模块。在这个特殊版本中,Qorvo集成了与Broadcom相同的高级功能。第一种是SOI基板上的低噪声放大器(LNA)。第二是PCB基板内部的EMI微屏蔽,以减少模具之间的干扰。由于所有这些创新,Qorvo能够在性能方面提供与Broadcom类似的设备,而且是一种具有非常低输入/输出(I/O)连接数量的低成本组件。

不过在2019年的iPhone 11系列和2020年iPhone 12系列,博通还是苹果最新Apple iPhone系列的多个版本的相同模块的唯一供应商,2019年苹果采用的是博通的AFEM-8100。2020年采用的是AFEM-8200。

苹果自研芯片已是司马昭之心,其追求独立自主的策略不会变。继iPhone的A系列处理器、Mac搭载的M系列处理器,以及基带芯片之后,射频元件是苹果又一关键零组件自主化重要策略。去年12月14日,台湾经济日报报道称,传苹果正自行开发射频(RF)元件,并将自行设计的RF元件全交给砷化镓代工龙头稳懋生产。由苹果直接绑稳懋产能,不再通过博通、Qorvo等芯片设计厂下单。

再一个就是无限充电,当时iPhone X带有无限充电功能也是采用的博通的无线充电控制器和功率放大器模组。但也是由于价格等原因,被ST取代。

因为在2017年年底,ST推出了新一代的无线充电芯片,支持Qi标准的管理者无线充电联盟(WPC)推出了充电更快的Extended Power Profile标准。通过将最大充电功率从5W提高到15W,将移动设备充电速度提升两倍。作为市场首批支持 Qi Extended Power标准的无线充电控制器芯片,意法半导体的STWBC-EP具有同级最高的能效,待机功耗仅16mW,能够把80%的输入功率无线传递到受电设备。

近年来,苹果一直在提高其芯片设计业务,以进一步使其设备脱颖而出。它设计并开发了AirPods中使用的H系列蓝牙芯片和Apple Watch中使用的W系列WiFi芯片,而不是从博通购买。

不过苹果也并未完全抛弃博通,2020年初,博通宣布它已与Apple签订了长期合同,向苹果提供到2023年的各种“无线组件和模块”,除其他消费类设备外,博通还销售智能手机中使用的集成WiFi,蓝牙和GPS芯片以及RF组件。博通表示,这些合同适用于苹果在未来三年半内推出的新产品。

亚马逊开始自研网络芯片

从一个在线书店逐渐转变为云计算巨头的过程中,亚马逊成为了为数据中心提供动力的计算机芯片的全球最大购买者之一。随着其云业务的扩展,该公司越来越专注于设计自己的芯片,而不是通过购买的方式。

在过去的几年中,亚马逊设计了自己的芯片,以提高其云数据中心中服务器的性能以及向客户出售的人工智能服务的性能。例如,亚马逊此前曾与联发科合作为其Echo智能扬声器产品研发芯片,旨在使Alexa更快地做出响应。它还有被称为Trainium的自定义机器学习芯片,该芯片将很快对AWS客户开放。

如今,在迈向控制其关键技术组件的重要一步中,据The Information报道,亚马逊正在为其硬件网络交换机开发定制的芯片。而以前亚马逊的交换机主要依赖向博通采购芯片。如果亚马逊此举行得通,博通或将被边缘化。这也是亚马逊于2015年以3.5亿美元收购以色列芯片制造公司Annapurna Labs的目的之一。

据说这些定制芯片可以帮助亚马逊改善其内部基础设施以及AWS,还可以帮助其解决自身基础架构中的瓶颈和问题,特别是如果他们还定制构建在其上运行的软件时。The Information援引Amazon提供的机器学习软件(目前运行在Annapurna芯片上)的话,他们甚至有可能通过新的交换机提供一些以前无法提供的服务。

尽管亚马逊可能不是智能手机或PC领域的巨人,但它在云计算中却是一个巨头,这似乎是亚马逊着力于使新芯片投入使用的地方。

微软、Facebook、谷歌或将Follow

在网络芯片领域,可以预料,如微软、谷歌以及Facebook这样的云厂商将慢慢跟上亚马逊的步伐。如果他们开始自研网络芯片,那么势必会侵蚀原本属于博通的一些市场。

这三家中微软已苗头显现。据媒体报道,微软早在去年就在以色列秘密成立了一个芯片研发中心,也是投入到网络芯片等产品的研发。据以色列时报报道,该投资将在10亿美元至15亿美元之间。微软在去年表示,此举主要是向以色列客户提供服务,首先是Azure,接着是Office 365。微软最近还加快了对芯片工程师的招聘。

谷歌也正在蓄势待发。Google这些年越来越重视芯片,已聘请英特尔前高管Uri Frank来领导其定制芯片部门。Uri Frank在定制CPU设计和交付方面拥有超过二十年的经验。“我期待在以色列建立一支团队,同时加快Google Cloud在计算基础架构方面的创新,” Frank在LinkedIn上分享。

定制芯片一直是Google构建高效计算系统战略不可或缺的一部分。此外,设计定制服务器芯片将有助于谷歌云与微软Azure和AWS竞争。该公司计划从购买不同供应商的主板组件转向建立自己的“片上系统”或SoC。Google一直在从不同的供应商那里采购CPU,网络,存储设备,自定义加速器和内存。他们认为,与其将组件集成在主板上,不如将其设计成SoC,将多个功能放在同一芯片上或将多个芯片集成到一个封装中。

大约五年前,谷歌推出了Tensor处理单元(TPU)芯片。这些用于驱动深度神经网络的定制设计芯片彻底改变了AI行业。后来,该公司推出了视频处理单元(VPU)和OpenTitan,以使计算更便宜,更安全。谷歌还为其手机设计了诸如Titan M和Pixel Neural Core之类的芯片。在这些领域的成功先例,将为谷歌在关键组件的研发上带来强大的信心。 而Facebook早在2018年就开始寻求设计自己的芯片,当时主要聚焦在AI和Oculus VR耳机。随着亚马逊、微软等厂商先探路,Facebook也将会试图在这一领域赶上。

竞争纷起,博通四面楚歌

除了博通的客户们发起自研定制芯片的潮流之外,博通在网络和交换机等芯片领域还受到来自英特尔、英伟达、MArvell、思科和初创公司Innovium的竞争蚕食,尤其是脱胎于博通的Innovium,这几年穷追猛打收获了不少博通的市场份额。在此,我们主要阐述下思科和Innovium与之的竞争态势。

思科芯片外售

思科是路由先驱和交换机行业的芯片巨头,2019年12月,思科(Cisco)突然宣布对外出售芯片,他们推出了一款Silicon One Q100路由。作为路由先驱和交换机的巨头,思科此举无疑将与博通的这两块业务相抗衡。与竞争对手相比,Silicon One芯片具有更高的性能和更低的功耗。

据思科研究员和Silicon One系列ASIC的架构师Rakesh Chopra称,Silicon One架构的秘诀在于其名称,体现在它具有一个单一的,统一的架构,该架构既涵盖交换和路由,又包含所有设备的所有功能。就构建路由和交换芯片而言,这是一个非常根本的转变。不同于博通以及市场上的其他芯片,Silicon One Q100拥有一个完全可扩展的架构,其中可以包含许多可以随技术节点线性扩展的切片。我们可以完全共享我们的所有内存,而不必复制内存状态。

该芯片已经在Cisco 8000系列路由器中实现了商业化。到目前为止,Rakesh Chopra认为这是Cisco本身唯一基于Silicon One Chippery的产品。

而在此后的15个月的时间里,思科陆续推出了在网络中扮演九种不同角色的交换机和路由器ASIC,这是与Broadcom和其他供应商及其交换机和路由器制造联盟合作的一个很好的开始,思科为此在过去十年里付出了很多努力。

Chopra此前对The Next Platform表示:“在最近的公告中,我们没有宣布任何使用这些芯片的思科产品,我们是思科内部的独立机构,我们的章程是发展Silicon One和替代业务模型的业务。”尚不清楚可能会有多少超大规模生产者、云构建者和开关OEM/ODM制造商使用或考虑使用Silicon One ASIC。但是所有人都在谈论它。

初创企业Innovium虎视眈眈

从某种程度上来说,Innovium是迄今为止市场上唯一一家从Broadcom手中夺得重要份额的公司。它声称占全球50GB/S“ SERDES”(串行器/解串器)出货量的23%,这是高端网络交换机上通常使用的端口数量。相比之下,博通为76%,其他所有网络交换芯片供应商仅为1%。如此来看,Innovium是博通的唯一竞争者。

再看一下其产品的采用情况:2018年4月Innovium推出的Teralynx 7已由包括思科在内的许多OEM和ODM进行转售,后者已将其内置在Nexus 3400-S交换机中。全球“前50名”超大规模应用程序,云构建者和服务提供商中有十多个在其交换机中使用Teralynx 7 ASIC,此外,排名前五的超级扩展程序和云构建器中有两家正在使用Teralynx 7 ASIC。思科的NX-OS运行在该芯片上,微软的SONiC交换机操作系统也运行在该芯片上,超扩展程序中的许多本地网络操作系统也运行在该芯片上。

Innovium是由三位前博通公司的工程高管共同创立的。Innovium认为,网络市场从企业和电信数据中心到云的转变是数十年的转变,面向未来,运行网络的芯片将全部重点放在云和边缘上。与Broadcom多年来销售的芯片相比,这个转变需要一种新型的芯片,这就为挑战者创造了机会。

“过去,这些交换机是基于机箱的更复杂的交换机。展望未来,它们都是紧凑的固定交换机。” Sanyal说,想象一下一个大盒子,它们将占据数据中心电信机架中的10、12、16个插槽,被压缩成一种“1U”比萨饼盒设计。这是新标准,尤其是在“hyperscalers”中,像亚马逊这样的云计算巨头,他们想要购买紧凑,简化的,没有线卡可以交换的盒子。这些云客户代表了网络市场中越来越重要的买家。”Innovium营销部门负责人Amit Sanyal此前曾谈到,

而Innovium这几年也紧跟博通的步伐,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/秒的本机操作,100 Gb/秒的SerDes实际操作,并且在450瓦的功率下,这是一个非常热门的芯片,它将提供大量的端口密度和基数或原始带宽,这取决于交换机制造商如何对带宽进行划分和分配。

随着Broadcom和Innovium的不断发展,两家公司之间的带宽竞赛还没有结束。结果是网络交换市场出现了有趣的竞争,但是这对数据中心市场是健康的。

结语

我们可以从同一个供应商处购买ASIC,软件、计算,存储或网络设备,这是毫无问题的。但是,如果这是唯一的选择,那就有问题了。事实证明,常青树难有,一家独大的格局终将被推翻,他们或是被本家客户内生自研定制化芯片突破,或是被新生势力的崛起所钳制。


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