如今，定制芯片已成為大型科技公司的賭注，蘋果的M1芯片已經在處理能力方面證明了其潛力，而現在亞馬遜、谷歌和微軟正在為他們自己的設備構建自定義處理器。尤其隨著云計算和數據中心的繁榮，傳統(tǒng)芯片已經不能滿足需求，對應的芯片廠商也因為成本等因素慘遭“嫌棄”或者逐漸被拋棄。博通就是受害者之一。

　　博通的業(yè)務專注于為蘋果公司的iPhone和其他設備等智能手機生產無線芯片。它還生產用于寬帶通信，網絡，存儲和工業(yè)應用的半導體。此外，它在數據中心，大型機和網絡安全等領域的基礎設施軟件業(yè)務也在增長。

　　博通的業(yè)務主要分為兩個部分：半導體解決方案和基礎設施軟件。2020年其兩項業(yè)務均表現良好。半導體部門占公司總銷售額的74％，收入為49.08億美元，較去年同期增長17％。基礎設施軟件業(yè)務實現收入17.47億美元，增長5％。

　　自研驟起，博通地位逐步削弱

　　蘋果當年因價格嫌棄博通

　　十多年來，博通一直是蘋果公司的主要供應商，其提供的組件最早可追溯到iPhone 3G等旗艦產品，包括射頻部件、觸摸屏控制器和無線充電模塊，以協助這些產品連接到蜂窩和Wi-Fi網絡。

　　每年，Apple都會在射頻領域采用創(chuàng)新技術。該公司在其2018年中端旗艦產品iPhone Xr中使用了最新，最先進的過濾器和封裝技術，并從Broadcom和Qorvo進行了雙重采購。據了解，當時這是蘋果為了降低BOM表（物料清單）的一個措施，因為iPhone X價格偏貴，這樣做可能對以后的手機價格做一定的調整。

　　產品和價格優(yōu)勢推動Qorvo成為蘋果iPhone手機的下一個受益者。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。在這個特殊版本中，Qorvo集成了與Broadcom相同的高級功能。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類似的設備，而且是一種具有非常低輸入/輸出（I/O）連接數量的低成本組件。

　　不過在2019年的iPhone 11系列和2020年iPhone 12系列，博通還是蘋果最新Apple iPhone系列的多個版本的相同模塊的唯一供應商，2019年蘋果采用的是博通的AFEM-8100。2020年采用的是AFEM-8200。

　　蘋果自研芯片已是司馬昭之心，其追求獨立自主的策略不會變。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，射頻元件是蘋果又一關鍵零組件自主化重要策略。去年12月14日，臺灣經濟日報報道稱，傳蘋果正自行開發(fā)射頻（RF）元件，并將自行設計的RF元件全交給砷化鎵代工龍頭穩(wěn)懋生產。由蘋果直接綁穩(wěn)懋產能，不再通過博通、Qorvo等芯片設計廠下單。

　　再一個就是無限充電，當時iPhone X帶有無限充電功能也是采用的博通的無線充電控制器和功率放大器模組。但也是由于價格等原因，被ST取代。

　　因為在2017年年底，ST推出了新一代的無線充電芯片，支持Qi標準的管理者無線充電聯盟（WPC）推出了充電更快的Extended Power Profile標準。通過將最大充電功率從5W提高到15W，將移動設備充電速度提升兩倍。作為市場首批支持 Qi Extended Power標準的無線充電控制器芯片，意法半導體的STWBC-EP具有同級最高的能效，待機功耗僅16mW，能夠把80%的輸入功率無線傳遞到受電設備。

　　近年來，蘋果一直在提高其芯片設計業(yè)務，以進一步使其設備脫穎而出。它設計并開發(fā)了AirPods中使用的H系列藍牙芯片和Apple Watch中使用的W系列WiFi芯片，而不是從博通購買。

　　不過蘋果也并未完全拋棄博通，2020年初，博通宣布它已與Apple簽訂了長期合同，向蘋果提供到2023年的各種“無線組件和模塊”，除其他消費類設備外，博通還銷售智能手機中使用的集成WiFi，藍牙和GPS芯片以及RF組件。博通表示，這些合同適用于蘋果在未來三年半內推出的新產品。

　　亞馬遜開始自研網絡芯片

　　從一個在線書店逐漸轉變?yōu)樵朴嬎憔揞^的過程中，亞馬遜成為了為數據中心提供動力的計算機芯片的全球最大購買者之一。隨著其云業(yè)務的擴展，該公司越來越專注于設計自己的芯片，而不是通過購買的方式。

　　在過去的幾年中，亞馬遜設計了自己的芯片，以提高其云數據中心中服務器的性能以及向客戶出售的人工智能服務的性能。例如，亞馬遜此前曾與聯發(fā)科合作為其Echo智能揚聲器產品研發(fā)芯片，旨在使Alexa更快地做出響應。它還有被稱為Trainium的自定義機器學習芯片，該芯片將很快對AWS客戶開放。

　　如今，在邁向控制其關鍵技術組件的重要一步中，據The Information報道，亞馬遜正在為其硬件網絡交換機開發(fā)定制的芯片。而以前亞馬遜的交換機主要依賴向博通采購芯片。如果亞馬遜此舉行得通，博通或將被邊緣化。這也是亞馬遜于2015年以3.5億美元收購以色列芯片制造公司Annapurna Labs的目的之一。

　　據說這些定制芯片可以幫助亞馬遜改善其內部基礎設施以及AWS，還可以幫助其解決自身基礎架構中的瓶頸和問題，特別是如果他們還定制構建在其上運行的軟件時。The Information援引Amazon提供的機器學習軟件（目前運行在Annapurna芯片上）的話，他們甚至有可能通過新的交換機提供一些以前無法提供的服務。

　　盡管亞馬遜可能不是智能手機或PC領域的巨人，但它在云計算中卻是一個巨頭，這似乎是亞馬遜著力于使新芯片投入使用的地方。

　　微軟、Facebook、谷歌或將Follow

　　在網絡芯片領域，可以預料，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。如果他們開始自研網絡芯片，那么勢必會侵蝕原本屬于博通的一些市場。

　　這三家中微軟已苗頭顯現。據外媒報道，微軟早在去年就在以色列秘密成立了一個芯片研發(fā)中心，也是投入到網絡芯片等產品的研發(fā)。據以色列時報報道，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，首先是Azure，接著是Office 365。微軟最近還加快了對芯片工程師的招聘。

　　谷歌也正在蓄勢待發(fā)。Google這些年越來越重視芯片，已聘請英特爾前高管Uri Frank來領導其定制芯片部門。Uri Frank在定制CPU設計和交付方面擁有超過二十年的經驗。“我期待在以色列建立一支團隊，同時加快Google Cloud在計算基礎架構方面的創(chuàng)新，” Frank在LinkedIn上分享。

　　定制芯片一直是Google構建高效計算系統(tǒng)戰(zhàn)略不可或缺的一部分。此外，設計定制服務器芯片將有助于谷歌云與微軟Azure和AWS競爭。該公司計劃從購買不同供應商的主板組件轉向建立自己的“片上系統(tǒng)”或SoC。Google一直在從不同的供應商那里采購CPU，網絡，存儲設備，自定義加速器和內存。他們認為，與其將組件集成在主板上，不如將其設計成SoC，將多個功能放在同一芯片上或將多個芯片集成到一個封裝中。

　　大約五年前，谷歌推出了Tensor處理單元（TPU）芯片。這些用于驅動深度神經網絡的定制設計芯片徹底改變了AI行業(yè)。后來，該公司推出了視頻處理單元（VPU）和OpenTitan，以使計算更便宜，更安全。谷歌還為其手機設計了諸如Titan M和Pixel Neural Core之類的芯片。在這些領域的成功先例，將為谷歌在關鍵組件的研發(fā)上帶來強大的信心。

　　而Facebook早在2018年就開始尋求設計自己的芯片，當時主要聚焦在AI和Oculus VR耳機。隨著亞馬遜、微軟等廠商先探路，Facebook也將會試圖在這一領域趕上。

　　競爭紛起，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，博通在網絡和交換機等芯片領域還受到來自英特爾、英偉達、MArvell、思科和初創(chuàng)公司Innovium的競爭蠶食，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份額。在此，我們主要闡述下思科和Innovium與之的競爭態(tài)勢。

　　思科芯片外售

　　思科是路由先驅和交換機行業(yè)的芯片巨頭，2019年12月，思科（Cisco）突然宣布對外出售芯片，他們推出了一款Silicon One Q100路由。作為路由先驅和交換機的巨頭，思科此舉無疑將與博通的這兩塊業(yè)務相抗衡。與競爭對手相比，Silicon One芯片具有更高的性能和更低的功耗。

　　據思科研究員和Silicon One系列ASIC的架構師Rakesh Chopra稱，Silicon One架構的秘訣在于其名稱，體現在它具有一個單一的，統(tǒng)一的架構，該架構既涵蓋交換和路由，又包含所有設備的所有功能。就構建路由和交換芯片而言，這是一個非常根本的轉變。不同于博通以及市場上的其他芯片，Silicon One Q100擁有一個完全可擴展的架構，其中可以包含許多可以隨技術節(jié)點線性擴展的切片。我們可以完全共享我們的所有內存，而不必復制內存狀態(tài)。

　　該芯片已經在Cisco 8000系列路由器中實現了商業(yè)化。到目前為止，Rakesh Chopra認為這是Cisco本身唯一基于Silicon One Chippery的產品。

　　而在此后的15個月的時間里，思科陸續(xù)推出了在網絡中扮演九種不同角色的交換機和路由器ASIC，這是與Broadcom和其他供應商及其交換機和路由器制造聯盟合作的一個很好的開始，思科為此在過去十年里付出了很多努力。

　　Chopra此前對The Next Platform表示：“在最近的公告中，我們沒有宣布任何使用這些芯片的思科產品，我們是思科內部的獨立機構，我們的章程是發(fā)展Silicon One和替代業(yè)務模型的業(yè)務?！鄙胁磺宄赡軙卸嗌俪笠?guī)模生產者、云構建者和開關OEM/ODM制造商使用或考慮使用Silicon One ASIC。但是所有人都在談論它。

　　初創(chuàng)企業(yè)Innovium虎視眈眈

　　從某種程度上來說，Innovium是迄今為止市場上唯一一家從Broadcom手中奪得重要份額的公司。它聲稱占全球50GB/S“ SERDES”（串行器/解串器）出貨量的23％，這是高端網絡交換機上通常使用的端口數量。相比之下，博通為76％，其他所有網絡交換芯片供應商僅為1％。如此來看，Innovium是博通的唯一競爭者。

　　再看一下其產品的采用情況：2018年4月Innovium推出的Teralynx 7已由包括思科在內的許多OEM和ODM進行轉售，后者已將其內置在Nexus 3400-S交換機中。全球“前50名”超大規(guī)模應用程序，云構建者和服務提供商中有十多個在其交換機中使用Teralynx 7 ASIC，此外，排名前五的超級擴展程序和云構建器中有兩家正在使用Teralynx 7 ASIC。思科的NX-OS運行在該芯片上，微軟的SONiC交換機操作系統(tǒng)也運行在該芯片上，超擴展程序中的許多本地網絡操作系統(tǒng)也運行在該芯片上。

　　Innovium是由三位前博通公司的工程高管共同創(chuàng)立的。Innovium認為，網絡市場從企業(yè)和電信數據中心到云的轉變是數十年的轉變，面向未來，運行網絡的芯片將全部重點放在云和邊緣上。與Broadcom多年來銷售的芯片相比，這個轉變需要一種新型的芯片，這就為挑戰(zhàn)者創(chuàng)造了機會。

　　“過去，這些交換機是基于機箱的更復雜的交換機。展望未來，它們都是緊湊的固定交換機?！?Sanyal說，想象一下一個大盒子，它們將占據數據中心電信機架中的10、12、16個插槽，被壓縮成一種“1U”比薩餅盒設計。這是新標準，尤其是在“hyperscalers”中，像亞馬遜這樣的云計算巨頭，他們想要購買緊湊，簡化的，沒有線卡可以交換的盒子。這些云客戶代表了網絡市場中越來越重要的買家。“Innovium營銷部門負責人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/秒的本機操作，100 Gb/秒的SerDes實際操作，并且在450瓦的功率下，這是一個非常熱門的芯片，它將提供大量的端口密度和基數或原始帶寬，這取決于交換機制造商如何對帶寬進行劃分和分配。

　　隨著Broadcom和Innovium的不斷發(fā)展，兩家公司之間的帶寬競賽還沒有結束。結果是網絡交換市場出現了有趣的競爭，但是這對數據中心市場是健康的。

　　結語

　　我們可以從同一個供應商處購買ASIC，軟件、計算，存儲或網絡設備，這是毫無問題的。但是，如果這是唯一的選擇，那就有問題了。事實證明，常青樹難有，一家獨大的格局終將被推翻，他們或是被本家客戶內生自研定制化芯片突破，或是被新生勢力的崛起所鉗制。