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2019年3月18日 星期一

Infineon 4Q18財報之不完整摘要

2019/2

4Q18營收+11% YoY
BB ratio 1.1

1. Automotive(ATV): -2% QoQ, +10% YoY, BB ratio 1.1
2. Industrial Power Control(IPC): -2% QoQ, +19% YoY, BB ratio 1.1
3. Power Management & Multimarke(PMM)t: -5% QoQ, +13% YoY, BB ratio 0.9
4. Digital Security Solutions(DSS): -9% QoQ, -8% YoY, BB ration 1.3


唯一BB ratio <1 amp="" font="" ndustrial="" ommunication="" omputing="" onsumer="" ower="" segment="" sensors="" style="background-color: yellow;">PMM領域和台灣的重疊度相對比較高。

1Q19 Guidance

Revenues in 1Q19 to remain flat QoQ.
ATV and DSS to grow QoQ, IPC flat QoQ, PMM to decline by a mid-single-digit %

"At the midpoint of the guided revenue range, we expect a segment result margin of 16% of sales, burdened by annual price declines in particularly in ATV and DSS, which usually occur in the first calendar quarter, and some inventory corrections."
即使需求很強(BB ratio達到1.1X and 1.3X)的ATV和DSS segment,還是有例行的年度價格下降和庫存調整 
F2019 Guidance (F2019=4Q18~3Q19)
"Adding together the actual figures for the first(4Q18) and our projections for the second quarter(1Q19), plus our expectations of a decent seasonal recovery in late spring, early summer, we should be able to reach the lower end of the range that we guided for in November, which was 11% plus or minus 2 percentage points. In other words, we expect annual revenue growth of around 9%, meaning that Infineon will again significantly outgrow both the total semiconductor market as well as its particular market segments."
和2018/11月公佈F2019可成長11%的guidance +-2%比較,2019/2的F2019 guidance位於下緣,降到+9% YoY。ATV還是最強,PMM較弱,DSS衰退。
"ATV is expected to grow faster than group average. IPC should see growth at -- and PMM below the average for the group. DSS revenues are expected to decline by a low to mid-single-digit percentage."

2018年底PMM通路庫存上升5~10%,1Q19因此出貨下降,尤其是低電壓low power PMM領域產品,但價格沒有被影響,還是平穩,預期1Q19季底恢復正常
整體CAPEX下降,主要在Dresdent廠和Kulim廠,建設中的Villach新廠不受影響,預計2021年量產
加速投資在high voltage MOS and IGBT相關設備,因為需求很強,still in allocation
PMM雖然demand差,但公司有外包,減輕自有工廠的衝擊(意味先降外包訂單),但是自有工廠還是有受影響而無法滿載, "we do see some underutilization in our own factories, mainly Dresden 200 as well as Temecula a little bit in the back end, but again most of it is at th outsourced  - in the oursourced volumes"
庫存上升主要在PMM領域,low-voltage MOSFETs,需要一到兩季清理
預期汽車數量年度成長只有1%,但是傳統汽車衰退,xEV and ADAS成長,並且content提高
And it's extremely important to highlight that, especially in Automotive, a lot of the second half ramps we are foreseeing really is centered around these fast-growing themes. There is still a significant gap between the customer demand and what we can ship. And by virtue of ramping our capacity for xEV and ADAS and also bringing AURIX up, we can basically deliver the bulk of the growth in ATV. And this is why we are so confident about the second half recovery in ATV. It's not so much driven by an assumption that unit growth will kick back into gear.
We have still products in strong allocation. So there lead times are still rather high, whereas in other areas lead times have come down quite substantially. So it's a spread picture anywhere between regular lead times and still very high lead times for some of our items.
針對吃緊的品項,F2H19(2Q19~3Q19)會擴充更多產能來滿足需求,因為之後lead time也會縮短
And these items are in particular the structural growth drivers that we've mentioned earlier, whereby Dominik said that we will be bringing on more capacity in our, in the second half of the year. And so, therefore, chances are that the lead times will come down later in the year but certainly not now on these areas.
12"(300mm) Dresdon廠現有產能fully loaded,預計到2021年產能呈現線性成長

 
在建中的Villach 12"新廠,將增加明顯得power semiconductors產能,預計2020年中設備移入,early 2021年量產,主要技術產品為IGBT和MOSFET for all end markets,不是只有汽車用,是所有應用領域,表示Infineon並未放棄PMM PC、手機、consumer市場
 
 
 
12"新廠產能逐年擴增,依照Infineon的規模屬於$4bn等級,假設年成長率9%的情況下,五年可以滿載,產出$2bn的營收,超過現在年營收的一半。這個產能擴增是很大的。
 
 
未來五年,Infinieon計劃CMOS邏輯產品外包比例從~50%增加到~70%,但Power類產品,因為foundry產能有限,主要靠自有產能擴建來支應。整體前段晶圓製造外包比例將從~22%提高到~30%。  
 
 
Infieon在:MOSFET的市佔率高達26%,比第二名的ON Semi高出一倍多。

整個二月份Infineon法說釋出的訊息,包括: 看好汽車長期需求成長、汽車和IPC用部分高壓產品,還是屬於供應吃緊,產能分配,但其他一般產品供需鬆動,庫存需要清理,尤其是PMM領域,但Infineon認為一、兩季之後,將恢復正常,下半年會比較好。

2019年2月27日 星期三

Alpha & Omega (AOSL) 4Q18財報之不完整摘要

4Q18財報

營收US$114.9M,flat QoQ, +11% YoY
靠高價值新產品的成長抵抗市場挑戰

MOSFET營收US$93M, +1% QoQ, +10% YoY
Power IC營收US$19M, flat QoQ, +23% YoY
(大部分是MOSFET,和台灣MOSFET design houses很像,只是AOSL是IDM)

Computing 49%, Consumer 16%, Power Supply/Industrial 19%, Communication 14%, Service 2%
(AOSL的應用領域比例,和台灣MOSFET公司非常接近,都是中低壓PC/Consumer應用比較多)
Non-GAAP Gross Margin 29.2% (前季29.7%),去年同期27.4%
不含重慶廠 ramp up costs US$3.5M
Non-GAAP OPEX excluded 重慶廠 pre-production expenses US$3.7M

重慶12"晶圓廠持股51%
1Q19開始ramp up封測生產線,開始product sampling和客戶qualification process

home appliances和smartphone applications需求持續疲弱,1Q19擴展到high-end smartphone需求,客戶在降低庫存,讓AOSL必須調整生產計劃,中美貿易戰也有影響。
4Q18 AOSL在home appliances和smartphone applications市場贏得一些策略客戶訂單、在Computing市場擴大佔有率,並且在high-end Tablet產品BOM表中擴大供貨佔比。
經過這些調整,對AOSL來說,需求還是超過產能,Oregon fab滿載生產,期望ramping重慶廠之後能滿足需求。

AOSL的優勢在於R&D能力、1800個全球專利(包含申請中)、Total solution components(MOSFET、IGBT、Power IC)、deep system-level application know-how。

Computing (48%): 4Q18 +11% QoQ/+26% YoY
Growth by expanding BOM content
Power IC for Vcore
Design wins for latest graphics card platform
New global tablet OEM,切入Communication客戶的Tablet battery protection business.
1Q19還是有 CPU缺貨問題,預期2Q19解決
We are adjusting our forecast of Computing business marginally down for 1Q19.

Consumer (16%), 4Q18 -13% QoQ/+12% YoY
4Q18衰退因為TV季節因素和Chinese home appliance需求疲弱
IGBT仍有斬獲
IGBT 2018全年成長40% YoY,2019年也會有類似的成長
Gainning market sahre in refrigerator applications
New customers for Chinese home appliance market
Design wins for premium TV
We allocate more capacity and expect healthy growth in the Consumer segment for 1Q19

Power Supply and Industrial (20%), 4Q18 +2% QoQ/+7% YoY
Momentum for medium voltage product line
The trend for Quick charger and USB PD charger increasing voltage and current which requires more efficient MOSFET with higher ASP.
Even the near-term softening in the smartphone market,  we expect our quick charger business to expand in 2019.
A slight decrease in this segment in 1Q19.

Communication (14%), 4Q18 -11% QoQ/+10% YoY
需求持續疲弱,中國手機客戶調整庫存,但有得到新的全球手機品牌客戶,3Q18得到一家,4Q18得到第二家,1Q19持續放量,此外也有一些5G電信設備design wins
有信心1Q19是通訊業績的谷底,2Q19回升

1Q19 guidance

營收US$109~113M
Gross margin 25.2%+-1%
Non-GAPP Gross margin  28.5%+-1%
不含重慶廠ramp up cost US$3.2M,另有US$4.4M ramp up cost認列在OPEX

已經看到2Q19客戶訂單有回升,包含中國客戶和全球客戶,手機市場回升,加上CPU不在缺或,讓PC市場也回升

We did see some adjustments in 4Q18 in terms of booking and backlog.
Double booking clean up. Some customers especially in China smartphone customers are adjusting their booking.
Seeing fresh bookings from our new design wins.
Right now, after all those adjustments and then our backlog is still ahead of our capacity at this moment.
For 12" fab, trial production in 4Q18, sampling out in 1Q19, ramping up in 2Q19 maybe or 3Q19 certainly

Currently, our capacity is around US$115M range. The next wave of the capacity increase will depend on the ramp of 重慶12"廠,we want to ramp that fab and gradually in 2019 to fulfill the demand and fuel our growth. Some customers may qualify faster. Even right now, we've already received the first order from customers. We sill need sometime to qualify with customers. So I will say that probably in a quarter or two, we should be able to see some ramp up.

During the ramp up time, I would not expect to see a cost benefit, actually to the contrary. Once we ramp up to that first phase capacity, I would expect our 12" fab wafer cost neutralize with our 8" fab wafers and so.




現有8" fab在美國Oregon,  可創造目前約US$115M per quarter的營收,重慶12" fab Phase 1可創造額外US$150M營收,因為AOSL是IDM,本身有產品和終端客戶,不像foundry需要透過fabless讓產能得到出海口,因此在ramp up的過程,應該會比foundry快些。

2019年2月24日 星期日

世界先進(VIS) 4Q18財報之不完整摘要

4Q18業績

Wafer shipments 590K -3% QoQ/+9% YoY
ASP +2% QoQ to US$424,主要是product mix影響
估計UTR 95% (估計3Q18 UTR=98%)
Gross margin 38%

1Q19 guidance

營收-8~13% QoQ
Gross margin 34.5~36.5%
估計UTR 88%
TV/DDI、Consumer、Smartphone需求非常弱,5G相對強, Industry也比較穩定

2019不確定性增加,謹慎看待2019年產業景氣,但是8"因為很多specialty製程,需求還是相對不錯,2Q19雖然也有可能景氣回升,但3Q19才回升的機率比較大

Power相關產品的需求很好,5G基地台電流變大,Power IC需求增加,如果Power IC整合Logic、Analog,這種會在12"廠做,單純的PMIC還是在8"廠為主

用US$2.36bn買下格芯(Globalfoundries)的新加坡8" 3E廠, 可增加40K/m wafer capacity,裡面有Logic製程設備和MEMS製程設備,Logic部份只買下資產,不包含客戶,MEMS則包含資產、客戶、IP。
現在就可以開始合作接收、認證,2020/1/1就可以開始投片VIS自己的產品
採購成本轉成折舊之後,折舊成本比現有的三個廠高

Raw wafer過去shortage而漲價,2019年shortage舒解很多,現在產業中也沒有所有的8"廠都滿載,有些國際大廠,比較新的客戶,outsourcing某些新的製程產品到VIS,外包到VIS的部分佔客戶整體晶圓需求比重不高,這種訂單會比較穩定,客戶能例也比較強,也比較不受景氣影響






2019年2月20日 星期三

聯電(UMC) 4Q18財報之不完整摘要

4Q18財報

4Q18開始看到整個半導體供應鏈的需求變弱和存貨修正,美中貿易爭議更創造了額外的不確定性(意味中美貿易戰只是加速因素而不是促使本次景氣下行循環的主因)
營收-9.8% QoQ,其中wafer shipment -5.2% QoQ
Gross margin 13%
產能利用率(UTR)從前季94%降到88%
ASP下降因為14nm從前季5%減少為1%,主要是因為加密貨幣IC疲弱
28nm也從前季13%降到10%
2018全年28nm從前一年15%降到13%,14nm從前一年1%增加到3%
2018 CAPEX US$650M,2019 CAPEX US$1bn
2017 CAPEX 25%在8"廠,主要在和艦,75%在12"廠,主要在新加坡Fab 12i增加65nm產能
2019總體產能沒有增加
 
1Q19 guidance

中階和低階手機需求疲弱、加密貨幣需求衰退
wafer shipment -6~7% QoQ,28nm大約持平QoQ,主要是40nm下滑,這是暫時性的,因為有許多65/55nm產品將轉到40nm
ASP -1~2% QoQ
Gorss margin 5% ,比4Q18的13%大幅降低,主要因為產能利用率下降
UTR 80%,8" close to 100%(4Q18 ove 100%)、12" low 70%(4Q18 mid-70%)
8"晶圓需求在4Q18也看到佔實性的手機需求下滑和庫存調整,產能利用率從4Q18的over 100%降到1Q19的close to 100%,長線對8"需求還是正面看待,因為有PMIC、MCU、Automotive、IoT等需求,UMC強化specialty process例如RF、SOI、BCD、embedded NVM
本波庫存修正會持續到1Q19以後
希望2019年營收服和產業
28nm over capacity, 目前UMC tape out的28nm 70%都是High-K,但ramp up還要一段時間
UMC重視投資回收,因此重點在specialty processes on existing nodes,聚焦在specialty and mature technology,RD資源放在diversity of technology area,例如Power IC、Display driver、RF Switch、MCU
UMC先進製程將停在14nm,we have no plans to go beyond 14 at this point






 

要計算8"營收和UTR,90nm比較麻煩,因為8"和12"都可以做90nm,假設UMC 90nm大部分在12"做
3Q18 8" wafer製程比重0.11/0.13um以下,合計38%,3Q18 394E x 38% = 150E
4Q18 8" wafer製程比重0.11/1.13um以下,合計42%,4Q18 x 42% = 149E
4Q18的8" wafer營收大致持平,UMC說4Q18 8" UTR "over 100%", 1Q19 "close 100%",就假設
4Q18 8" UTR 103%, 1Q19 97%,掉6%。

8" wafer capacity合計902K/m,6"+8"=993K/m,分別佔全公司產能1,937K/m的47%和51%

2019年2月19日 星期二

中芯國際(SMIC) 4Q18財報之不完整摘要

SMIC(中芯國際)為全球第四大專業晶圓代工廠,主要股東為大唐控股和國家集成電路產業投資基金(大基金)。主要工廠產能如下:

上海8"廠,109K/m
上海12"廠,10K/m
上海12"合資新廠,建設中,和大基金和上海集成電路基金合資,將導入14nm/12nm先進製程
北京12"廠,42K/m
北京12"合資廠,33K/m
天津8"廠,60K/m
天津8"新廠,建設中,世界最大單體8"廠
深圳8"廠,42K/m,包含10K/m MOSFET產能
深圳12"廠,3K/m
義大利合資LFoundry,42K/m
總產能8"約當451K/m

4Q18業績
營收-7.4% QoQ, 持平YoY
晶圓營收-8.6% QoQ, -6.5% YoY
毛利率17%,下降3.5%
Wafer出貨(8"約當) 1,218K/Q,-7.4% QoQ,+8% YoY
Wafer ASP -1% QoQ,-14% YoY
產能利用率從前季94.7%下降到89.9%

1Q19 guidance
營收-16~18% QoQ
1Q19客戶還在消化庫存,但1Q19應該是2019年谷底,2019年目標符合foundry產業成長率
8"晶圓廠全年可滿載
2019年成長動力為成熟製程,包括PMIC、CIS、Fingerprint、Specialty memory、NOR/NAND Flash、高壓LCD/OLED Driver IC
毛利率20~22%
2019全年毛利率15~20%
4Q18產能利用率90%,1Q19營收-16~18%,推估1Q19產能利用率大約在75%

28nm製程整個產業over supply,將成為SMIC的毛利率的負擔

14nm FinFET製程研發進度順利,12nm也開始進行,12nm將比14nm功耗降低20%、Performance增加10%、面積減少20%,第二代FinFET N-plus 1也在進行,希望在功耗、面積和Performance都有進步,14/12nm目標市場為中階手機AP和消費性產品IC。

2018年CAPEX US$1.8bn,2019年計劃CAPEX US$2.2bn,主要用在上海12"合資新廠的FinFET先進製程設備






4Q18 28nm營收-30% QoQ, -55% YoY,比重下降到5.4%
3Q18 8"晶圓的製程0.25/0.35um+0.15/0.18um+0.11/0.13um大約為51.8%,營收約US$440M
4Q18 8"製程0.25/0.35um+0.15/0.18um+0.11/0.13um=49.6%,稍微下降,營收約US$390M
因此4Q18 8"晶圓營收從US$440M下降到US$390M,-11% QoQ,已經沒有滿載,對照台灣的TSMC、UMC 、VIS 4Q18 8"晶圓大概還是相對滿載,二線廠的SMIC已經先看到8"利用率下滑到至少85~90%,對照全公司1Q19產能利用率約75%,推估8"晶圓產能利用率可能為80~85%。

2019年2月17日 星期日

華虹半導體4Q18財報之不完整摘要

華虹半導體是由華虹NEC和上海宏力合併的晶圓代工廠,屬於中國電子信息產業集團(CEC),有三座8"晶圓廠,在中國大陸僅次於SMIC算第二大純晶圓代工廠,和世界先進(VIS)一樣,目前都是8"廠,12"新廠還在建設中。本文圖表資料來源為公司官網。

4Q18業績:
營收+3% QoQ, +15% YoY
ASP +3% QoQ
毛利率34%

1Q19 Guidance:
營收 -12% QoQ, +5% YoY
毛利率從下降2%到32%

 
8吋晶圓產能174K/m。 4Q18產能利用率從101.5%下降到96.7%,因為1Q19營收-12% QoQ,推估產能利用率大約85%左右。
 

 
 
模擬晶片就是台灣說的類比(analog)晶片,分立器件就是台灣說的分離式(discrete)元件,主要是Power MOSFET和IGBT,非易失性存儲體就是台灣說的非揮發性記憶體NVM,主要是說獨立單顆的NOR Flash,4Q18營收按產品應用區分如下,客戶資料來源為國金證券。

1. Embedded NVM( 包含Smart card IC) & MCU : 40%營收
Smart card IC製程90nm~0.25um,主要客戶:  北京同方微電子/紫光國微、華大半導體、Starchip,因為Smart card包含銀行金融卡、居民身分證、社保卡、健康卡等,都和政府有關,華虹半導體這方面佔有優勢,此外還有SIM卡,合計年出貨量數億顆。
MCU製程90nm~0.13um,主要客戶: Microchip、Cypress、STM、華大半導體。

2. Discrete (Power MOSFET、Super Junction、 IGBT) : 35%營收,成長40% YoY
Power MOSFET製程0.25um、0.35um,IGBT/Super Junction製程0.35um。
主要客戶: 無錫新洁能、中科君芯、江蘇宏微、東微半導體、台灣大中、Alpha & Omega (AOS)、On Semiconductor、Diodes。

3. Analog & PMIC(包含LED driver) : 13%營收
Analog & PMIC製程0.11um~0.35um,主要客戶: 江蘇宏微、東微半導體
LED IC製程0.35um,主要客戶: 晶丰明源

4. Logic & RF : 11%營收,成長44% YoY,
製程90nm~0.25um,主要客戶On Semiconductor、Cypress、Diodes

5. NOR: 1%營收,這一年大幅下滑
製程0.11um~0.18um,主要客戶Cypress



ASP連續兩年提高,從2016年的US$394,提高到2017年的$423,再提高到2018年的$452,主要原因應該是產品和製程組合的改變,造成blended ASP的提高,例如<=0.13um的比重提高,blended ASP就會提高,次要原因是因為8吋晶圓代工這兩年需求不錯,同一製程不再跌價、跌幅減少或極少數製程曾經短暫漲價。

12"晶圓新廠位於無錫,結合大基金和無錫市政府,計劃分4~5年投資US$2.5bn,產能最高達40K/m,預計2019年中期完成廠房建設,2H19設備move-in,初期產能10K/m,預計4Q19量產,公司計劃首先將eNVM和MCU製程推進到12" 90~55nm。研判如果eNVM和MCU順利移轉到12"新產生產的話,原來8"晶圓廠空出來的產能,將可用來接受更多的Power MOSFET/IGBT訂單。

2018年6月6日 星期三

2018 ARM推出新一代Cortex-A76 CPU

2018年Arm推出最新的高階大核Cortex-A76 CPU,比起上一代A75 CPU,除了performace和power efficiency當然有所進步; 和AI機器學習(Machine Learning)性能提升4倍之外,其他的創新,沒有像去年那麼大,去年2017年,Arm徹底修正了使用多年的big.LITTLE大小核雙叢集技術,推出DynamIQ技術,有很大的創新,並推出基於DynamIQ技術的大核Cortex-A75 CPU和小核Cortex-A55 CPU,今年推出的大核Cortex-A76,是基於DynamIQ技術的第二代大核,今年並沒有推出Cortex-A55的下一代小核。

2017年的Arm IP大概會使用在2018年的晶片上,2018年的Arm IP大概會使用在2019年的Arm晶片上,DynamIQ雖然是去年的技術,但因為進步很大,而且應該還會使用好幾年,還是說明一下特點。

1. DynamIQ是Arm公司2017年發表的新一代多核心微架構(microarchitecture)技術,正式名稱為DynamIQ big.LITTLE(以下簡稱為DynamIQ),取代使用多年的big.LITTLE技術。

2. big.LITTLE技術將多核心處理器IP分為兩個叢集(clusters),每個叢集最多4個核心,兩個叢集最多4+4=8核心,DynamIQ則只有一個叢集,同樣可以內含最多8個核心。

3. big.LITTLE大核和小核必須放在不同的叢集,例如4+4(4大核+4小核),DynamIQ只有一個叢集,但可同時包含大核和小核,達到叢集內的異質處理(heterogeneous cluster),而且大核和小核可以隨意排列組合,例如1+3、1+7等以前無法做到的彈性配置。

4. big.LITTLE每個叢集只能用一種電壓,也因此同一個叢集內的各核心CPU只有一種頻率,DynamIQ內的每個CPU核心都可以有不同的電壓和不同的頻率。

5. big.LITTLE每個叢集內的CPU核心,共享同一塊L2 Cache,DynamIQ內的每個CPU核心,都有專屬的L2 Cache,再共享同一塊L3 Cache,L2 Cache和L3 Cache的容量大小都是可以選擇的,各核心專屬L2 Cache可以從256KB~512KB,各核心共享L3 Cahce可以從1MB~4MB。這樣的設計大幅提升了跨核心資料交換的速度。L3 Cache是DynamIQ Shared Unit(DSU)的一部分。

使用big.LITTLE技術的手機AP晶片,通常的做法有幾種:

(1) 4大核 + 4小核,兩個叢集各有不同的工作電壓和頻率
(2) 2大核 + 4小核,兩個叢集各有不同的工作電壓和頻率
(3) 4大核
(4) 4小核 + 4小核,兩個叢集各有不同的工作電壓和頻率,把高頻叢集當作大核
(5) 4小核

改為DynamIQ之後,幾乎可以有幾百種大小核和電壓的組合,大幅度的增加晶片設計的彈性和更多的客製化能力。

去年的重大進步是推出了新的DynamIQ bit.LITTLE技術,以及基於DynamIQ技術的第一代CPU核心: 大核A75和小核A53,今年2018年主要就是推出新的大核Cortex-A76 CPU IP。

Cortex-A76和A75的比較,將基於7nm製程、3GHz的Cortex-A76,和基於10nm製程、2.8GHz的Cortex-A75比較,performance提升35%,能源效率(power efficiency)增加40%,透過更高的整數和向量處理能力,讓Machine Learning性能增加為4倍。Arm被問到如果用同樣製程比較的話,performance提升20~25%,能源效率雖然沒提升到40%,但也有明顯提升。

2017年4月13日 星期四

長篇:聯發科手機晶片面臨的挑戰-2017/3

觀察時點: 2017年3月

Smartphone AP

Smartphone應用處理器(AP;Application Processor)是一個很複雜的SoC,通常內含: 多核心CPU、多核心GPU、ISP(Image Signal Processor)、DSP(Digitral Signal Processor)、Memory Controller、Connectivity(WiFi/BT/GPS/FM)、Display Processor、Video Processor、Modem(可整合到AP或獨立存在)、各種I/O。Apple的AP通常沒有整合Modem,而Qualcomm(高通)、Mediatek(聯發科;MTK)、HiSilicon(華為集團的海思半導體)、Spreadtrum(紫光集團的展訊)的主流AP SoC大多整合了Modem。

CPU核心的種類和架構

如今市場上全部Smartphone AP晶片中的CPU都是向ARM公司授權取得Cortex-A處理器系列IP,目前Cortex-A家族分為高效能(high performance)系列的A73/A72/A57/A15/A17/15、省電低功耗(high-efficienty)的A53/A9/A8、和超級省電(ultra-high efficiency)的A35/A32/A7/A5,如果用2016~2017年常見到的Smartphone AP晶片內的CPU IP,按照performance排列,順序如下:

A73>A72>A57>A53>A35>A7

這幾年很多AP晶片設計是參照ARM公司的big.LITTLE架構,將多處理器核心分為兩群,高性能大核叢集(cluster)用A73、A72或A57,省電小核叢集用A53、A35或A7,當AP執行高性能運算時啟動大核叢集,執行簡單應用時啟動小核叢集,AP也可以只用一種核心,例如只用A53,但以不同的時脈頻率,分別來處理高性能運算和簡單應用。 ARM最新的大核Cortex-A73,比A72性能高出30%,最新的省電小核是Cortex-A35,比A7用更少的電力,性能卻高出6~40%。

資料來源: ARM

ARM授權方式

ARM有不同的授權方式,對IDM/Fabless產品公司、對Foundry製造廠、對Design Service/ASIC公司都有不同性質的授權,對晶片產品公司的授權大致有兩類:

一、標準核心授權

是最普遍的方式,晶片廠商可取得ARM公司開發的各種CPU/GPU/DSP核心IP,加入自己的晶片設計裡面,但不能修改核心本身,標準核心授權讓客戶節省自行開發CPU/GPU/DSP的成本,取得最新的ARM核心設計,快速推出產品,但因為單一核心的設計和別人一樣,差異化有限,只能透過整合更多晶片到AP SoC中來達到來差異化。

二、架構授權(或說指令集授權)

架構授權讓晶片廠商可以修改CPU核心的內部架構,客製化改造成自己需要的CPU核心,但還是維持ARM指令集(例如ARMv8-A指令集)相容,架構授權的費用要比標準核心授權高出許多,除了授權費高之外,晶片廠商還需投入研發成本,設計出自己的客製化ARM相容CPU核心,產品開發要花更多時間。客製化的好處則是可以創造出更符合市場或特定客戶需求的CPU核心。向ARM架構授權後自行客製化的這類產品,例如Apple的各代AP核心CPU、Qualcomm S820的Kyro CPU核心和S835的Kryo 280 CPU核心,2016年Samsung LSI也推出首顆取得ARMv8 ISA(Instruction Set Architecture)架構的Mongeese(M1) CPU核心,用在Exynos 8890晶片中。Apple、Qualcomm、Samsung LSI這些客製化CPU的AP產品都是針對高階旗艦手機設計。Mediatek和HiSilicon則還是使用標準的ARM核心。

CPU核心數目

手機規格只講核心數目不講核心種類是沒有意義的,因為不同的CPU核心性能差異很大,例如,當3Q16(HiSilicon Kirin 960還沒上市)之前,外賣AP市場上性能最強的Smartphone AP晶片,不是眾多的八核心產品、也不是Mediatek的十核心產品,而是Qualcomm的四核心S820晶片,因為S820用的是改造ARM架構的客製化Kryo核心,Kryo單一核心的性能遠勝ARM任何一個單核標準核心。因此,CPU核心數目要跟CPU核心種類放在一起看才有意義,2017年,3G低階市場AP多用雙核A7和四核A7,2H17理論上可以用A35替代A7,4G LTE低階市場多用四核A53,中階市場多用八核A53,中高階市場(middle-high)為四核A72+四核A53、高階市場比較多樣化,有四核A73+四核A53或A35(HiSilicon)、或二核A73+四核A53+四核A35(Mediatek)、或客製化CPU核心(Qualcomm、Samsung LSI)。

2017年AP競爭分析-高端/旗艦市場

下圖是依據各家公司的公開資料,和網路/媒體報導過的產品資訊,加上筆者推測的各家產品規劃,整理組合出來的Roadmap,預測未來的產品,一定會有很多錯誤,需要定期修改。這裡定義的高端手機市場(或旗艦機市場)AP晶片為(1)內核A73以上、(2)總核心數八核以上


資料來源: Richard's Research Blog (2017/3)

一、HiSilicon Kiron 960

1Q17市場上現有最新的高階手機AP是HiSilicon公司去年底上市的Kirin 960,和前一代的Kirin 950/955比較, CPU從四核A72+四核A53,提升為四核A73+四核A53,也是市場上首度量產ARM Cortex-A73核心的AP晶片,GPU從ARM Mali T880(四核)提升為Mali  G71(八核),Modem從Cat.6大舉進步到Cat.12/13。製程沒變,還是一樣用TSMC 16nm製程。HiSilicon不但能率先量產A73的產品,Modem也超越Mediatek,達到和Qualcomm S820同等級的Cat.12/13,技術進步程度讓人印象深刻。

二、Qualcomm S835

2Q17即將上市的是Qualcomm Snapdragon S835(MSM8998),和去年的S820/S821比較,CPU從四核Kryo提升為八核Kryo 280,但到底是八個一模一樣的客製化Kryo 280,還是分為四大核四小核? Qualcomm沒有公布,推測四大核四小核的可能性比較高,GPU從自己開發的Anreno 530,提升為Anreno 540,製程從Samsung LSI的14nm提升為10nm,Modem從Cat.12/13提升為Cat.16/13,傳輸速度達到1Gbps,保持世界第一

三、MTK X30/X35

2Q17幾乎和S835同時上市的會是Mediatek的Helio X30(MT6799),和去年的X20/23/25/27(MT6797/D/T/X)比較,維持CPU十核心三叢集架構,核心更換,從二核A72+四核A53(高頻)+四核A53(低頻),提升為二核A73+四核A53+四核A35,大核從A72改A73,小核從A53改A35,產品邏輯是讓大核更強,小核更省電,GPU從ARM Mali T880(四核)提升到PowerVR 7XTP-MT4(四核),Modem從Cat.6提升到Cat.10,製程從TSMC 20nm(20SOC),推進到TSMC最先進的10nm製程,也是TSMC第一批量產的10nm產品之一。如果今年有X35的話,應該在2H17出現,依照公司以往的作法,X35應該是X30提高時脈頻率的版本。

四、Samsung LSI Exynos 8895

2Q17 Samsung LSI的Exynos 8895也將和S835上市,和去年的Exynos 8890比較,客製化大核從M1(Mongeese)改良到第二代的M2,架構從四核M1+四核A53,提升到四核M2+四核A53, GPU從ARM Mali T880(12核)提升到Mali G71(18或20核),保持市場最多GPU核心數的AP晶片,Modem從Cat.12/13提升到Cat.16/13,和Qualcomm S835一樣快,但有報導說並非六模全網通,必須外加一顆Modem S359才能支援CDMA。製程從Samsung LSI自己的14nm(14LPP)提升到10nm,和S835和X30一樣都是第一批量產的10nm製程產品。

五、Qualcomm S660

2Q17~3Q17,Qualcomm Snapdragon S660(MSM8976+)可能在此期間內上市,S660的產品定位可能有兩種狀況:

(1)最高檔的S835太強大,低一檔次的S653架構又太老舊(產品新推但大部分沿用S652的設計和製程),S660性能介於兩者之間,填補product profolio的缺口。

(2)純粹做為S653的後續產品,打同一個價格帶的市場區隔,如果用類似S653價格,而性能大幅提升,S660將會是一個性價比非常有吸引力的產品。

現在看不出來S660是以上那一種定位,如果把S660和S653比較,CPU從四核A72+四核A53,提升為四核A73+四核A53,GPU從Anreno 510提升到Anreno 512,Modem從Cat.7提升為Cat.9,製程從TSMC 28nm(28HPM)提升到Samsung LSI 14nm(14LPP)。S660有最新的四大核A73、Cat.9、14nm,如果價格合理的話,很適合偏好將高端機種搭配中高端AP(而不是用最高檔次AP)的OPPO和Vivo。

六、HiSilicon Kirin 970

2H17 HiSilicon將推出Kirin 970,CPU架構和Kirin 960一樣,維持四核A73+四核A53,沒有改變,Modem也維持Cat.12/13不變,GPU找不到資料,但因為Kirin 960的Mali G71MP8已經蠻強的,Kirin 970可能也沒有改變的必要,那Kinrin 970最大的改變只是製程從TSMC 16nm推進到TSMC 10nm,隨著良率進步和製程更先進,時脈頻率可能有所提升。

七、Mediatek P35 ?

媒體曾經報導過,今年Mediatek會有一顆非常高階P35出現,不但CPU架構比照最高階的X30: 二核A73+四核A53+四核A35,Modem和X30一樣到Cat.10,也一樣用TSMC 10nm製程,唯一改變的是GPU,將X30用的PowerVR 7XTP-MP4,改為ARM Mali G71MP3,如果報導資料屬實,那P35應該算是X30的GPU降規版,可以理解GPU已經佔了AP SoC很大的面積比例,PowerVR又是高檔GPU,整個SoC  die size不可能小,將GPU降規,降低成本,目標主打次一級價格帶的市場,是有可能的。但P35這個命名方式就怪怪的,以往P15是P10的升頻版,X25是X20的升頻版,這樣P35突然出現,卻不是P30的升頻版,反而變成X30的降規版,有點奇怪,或者型號有誤?

高階/旗艦手機AP晶片市場,產品競爭以performance重要性最高,以上七個產品,預測performance高低排序依序如下:

1. Qualcomm S835: 八核Kyro 280、Anreno 540、Cat.16/13、10nm(Samsung LSI)
2. Samsung Exynos 8895: 四核M2+四核A53、Mali G71MP18、Cat.16/13、10nm(Samsung LSI)
3. HiSilicon Kirin 970: 四核A73+四核A53,Mali G71MP8、Cat.12/13、10nm(TSMC)
4. Mediatek X30: 二核A73+四核A53+四核A35、PowerVR 7XTP-MT4、Cat.10,10nm(TSMC)
5. HiSilicon Kirin 960: 四核A73+四核A53,Mali G71MP8、Cat.12/13、16nm(TSMC)
6. Mediatek P35: 二核A73+四核A53+四核A35、Mali G71MP3、Cat.10,10nm(TSMC)
7. Qualcomm S660: 四核A73+四核A53、Anreno 512,Cat.9、14nm(Samsung LSI)


其中X30和Kirin 970的performance可能很接近,要看用那一種評量標準而定,X30 GPU較強,Kirin 970 Modem較強,CPU很難說,如果ARM最新的Cortex-A73很強的話,有四核A73的Kirin 970可能比只有兩核A73的X30更佔優勢,但也要看Mediatek的CorePoilit 4.0處理異質運算的能力好不好,能否讓強大的GPU來有效分擔CPU的運算工作。

挑戰一(高端產品):X30很難開拓市佔率,影響一個Product Cycle

媒體報導X30的design win並不理想,除了最忠實的客戶Meizu之外,得到的大品牌design win並不多,Mediatek高層在法說會上也承認X30客戶數目和出貨量比去年的X20少,根據本文前面對2017年高階/旗艦市場AP晶片的競爭分析,從Performance角度,X30在今年可能推出的AP中,排名第四,和競爭對手產品同級產品比較起來,並不出色,很難在強調高檔性能的高階/旗艦手機市場嶄露頭角。雖然Exynos 8895和Kirin 970以集團手機自用為主,並沒有和 X30在外賣市場上直接競爭,但Samsung Mobile手機部門和華為手機部門,也是Mediatek的潛在客戶,當Samsung LSI和HiSilicon的高端AP晶片實力漸漸追上甚至超過Mediatek,對Mediatek拓展Samsung和華為高端手機AP晶片業務,也是不利的。

在外賣市場,X30真正的對手只有Qualcomm S835,高端市場最重要的性能(performance)項目上,X30面臨AP運算速度和Modem傳輸速度雙輸的局面。

Mediatek X30如果打不進高端市場,對公司的影響其實沒有很大,因為Mediatek本來在高端/旗艦手機市佔率就很小,X30打不進高端市場,還傷不到筋骨,只是既然這兩年大舉投資Helio產品線,當然會希望Helio X20、X30這個系列晶片能幫助聯發科擴展到高端/旗艦機市場,目前看來到2017年仍無法達到預定的效果,研發費用損失事小,將大批優秀的RD研發人員和資源,投注到一時還無法回收的產品線,對其他主力產品線的資源排擠效果,和競爭力的影響,恐怕是更嚴重的無形傷害。

接下來我們要分析,X20/X30無法擴張高端市場的原因。

聯發科高階AP戰略:用十核心三叢集對抗客製化核心

從去年X20到今年X30,Mediatek高階AP最大的特色就是十核心三叢集CPU,三個叢集(Tri-clusters)的設計,是一項創新,相對別人都是用兩個叢集,理論上,可以將軟體運算需求劃分的更細,更能兼顧性能和功耗的平衡,這個架構從去年X20開始,包括X20(MT6797)、X23(MT6979D)、X25(MT6797T)、X27(MT6797X),這幾顆AP結構都一樣,製程上也都是用TSMC 20nm HKMG的20SOC製程。X20/X25或後來推出的X23/X27差別只有製程良率提升後,時脈頻率的提升。十核心三叢集CPU,和業界普遍使用ARM公司的big.LITTLE雙叢集不同,X20多了一個叢集,變成:快、中、慢三個層級,來達到更高性能和更低功耗的目的,透過最任務調度演算法CorePilot來協調三個叢集CPU運作,系統會花一點時間了解Apps應用軟體對性能的需求程度,再分配給適合的CPU核心叢集執行,各大小核心可以跨叢集啟動協同運算,例如幾個大核A72和幾個A53中核小核一起運算。

X20十個核心分配成三個集群:
第一個集群: 2 x Cortex-A72 (大核)
第二個集群: 4 x Cortex-A53 (小核),高頻
第三個集群: 4 x Cortex-A53 (小核),低頻

X30十個核心分配成三個集群:
第一個集群: 2 x Cortex-A73 (大核), 2.5GHz
第二個集群: 4 x Cortex-A53 (中核), 2.2GHz
第三個集群: 4 x Cortex-A35 (小核), 1.9GHz

X20的GPU使用四核心ARM Mali T880,X20開始導入新開發的雙Imagiq ISP,支援25M pixel和Dual Camera,2160P Video Processor,WQHD(2560x1440) Display Engine。Sensor Processor用ARM Cortex-M4,並整合了四合一的Connectivity(WiFi/BT/GPS/FM)。X20的Modem是六模(mode)全網通,但LTE只有Cat.6,速度不夠快,也無法達到2017年中國移動的2000人民幣以上手機的採購(補貼)標準。

即將於2Q17上市的X30(MT6799),和X20一樣採用Tri-cluster三叢集十核心架構,也都用ARM標準核心,大核從兩個A72改成更新更強的兩個A73,中核維持四個A53,小核從四個低頻A53,改成ARM新推出更低功耗的A35,看起來是希望達到"大核更大(性能更強)、小核更小(更低功耗)"的目的。和X20比起來,X30可更省電50%、性能提高35%。如果2017年還有X35的話,猜測只有時脈頻率提高而已。X30是TSMC代工的第一批10nm產品之一,1Q17投片,2Q17出貨。

X30的GPU有比較大的變動,從ARM Mali T880改用Imagnation的PowerVR 7XTP-MP4,比X20的GPU performance提高2.4倍。Mediatek的Smartphone AP晶片比較少用PowerVR系列GPU,大多使用ARM的Mali系列GPU,只有針對Tablet市場設計的AP才比較常用PowerVR GPU。Memory Controller方面,X20只能用4GB LPDDR3,X30最高支援到8GB LPDDR4,增加支援UFS 2.1規格的記憶卡。ISP更新為Imagiq 2.0,支援28M pixel camera或兩個16M pixel Dual Camera,Video Processor和Display Engine規格都沒變,Display支援WQXGA(2560x1600)。X30的Audio部分增加一個ARM Cortex-M4當作Audio DSP,加上原本的Sensor Processor,共有兩個Cortex-M4。

X30也有減少的東西,不知道是不是因為die size太大怕影響良率,或為了爭取時效,原本X20整合進去的Connectivity,X30把它拉出來改外接了。X30內含的Modem是Mediatek第一顆支援Cat.10的Modem,但同時間Qualcomm S835的Modem也進步到 Cat.16了,X30成為Mediatek第一顆符合中國移動公司補貼採購Cat.7以上規定的AP晶片 。

挑戰二(高端產品):三叢集十核心CPU性能不如對手客製化核心,影響一連串的Product Cycles

去年X20性能輸給S820,今年X30性能輸給S835,雖然對今年的市場競爭有影響,但如果只是輸在個別產品設計上,那下一代product cycle就有機會反敗為勝,影響就只有一年,像X30輸給S835,影響就是2Q17~1Q18這一年,但如果是CPU十核心三叢集整個架構,輸給客製化CPU內核,這種影響就更長遠,如果不改弦更張,可能會輸掉一連串的Product Cycle,也更難翻身。

因為Mediatek從X20就開始採用十核心三叢集CPU架構,先從去年Mediatek X20和同時期的Qualcomm S820開始分析比較。

去年X20創新的十核心三叢集設計,理論上更能兼顧性能和功耗,十核心也是市場最多核心數,但實際上,十核心的X20的運算性能卻輸給Qualcomm只有四核心的S820,也輸給Samsung LSI只有八核心的Exynos 8890(四核M1+四核A53),除了X20用20nm製程稍微不利之外,最可能的因素,就是Qualcomm S820和Exynos 8890都是使用ARM授權客製化加強的核心,而Mediatek使用的是ARM標準核心。

一、 Mediatek X20和Qualcomm S820的比較

Qualcomm Snapdragon 820(S821只是時脈提升版)用Samsung LSI的14nm製程,擁有自行設計客製化加強版的Kyro四核心,不是採用ARM的big.LITTLE 2+2大小核結構,而是Qualcomm自己的Cluser ASMP,將四個大核心分成兩個cluster,各有不同的時脈頻率和不同容量的L2 Cache,藉以兼顧性能和功耗。GPU使用的是Qualcomm自行開發的Anreno 530,各種評測報導顯示,在3Q16之前,S820/S821雖然只有四核心,但性能表現在市場上僅次於Apple A9,性能超越Kirin 950/955、X20/X25、Exynos 8890這些八核心或十核心的AP晶片。

一般性能測試軟體主要是測到CPU和GPU的性能,但看一下S820的晶片die面積分布,Kyro CPU面積並不大,Adreno 530 GPU佔最大塊,旗艦Smartphone Camera的功能和品質要求越來越高,S820更新的Spectra ISP(內含兩顆ISP)和Qualcomm自己的Hexagon DSP,也佔據蠻大面積。

X20內也有DSP,但只用簡單的Cortex-M4做MP3播放等always on功能,並沒有用到太強大的DSP。但S820比較特別的地方是有一大塊區域是DSP。一般來說,CPU是通用型、彈性大的處理器,ISP或Video Processor則用硬體電路(hardwired)做固定用途運算,效率高但彈性小,DSP的效率和彈性介於CPU和ISP兩者之間,Qualcomm在S820上使用了新版的Hexagon 680 DSP,這顆強大的DSP,用來協助其他幾個處理器: CPU、Video Processor、Display Processor、ISP,如何決定、分配、拆分、管理那些運算分給DSP幫忙更有效率,那些運算由原來的處理器獨立執行,應該有外界不容易了解的複雜技術在裡面, 除了這塊大DSP,S820還有一顆小的DSP,稱為low power island,偵測待機觸控等aloway on的功能,此外,Modem內還有一個DSP,整個S820 AP SoC有三個DSP。

S820用了Qualcomm X12 Modem,下載/上傳分別為LTE Catagory 12/13,遠超過其他對手,更超過Mediatek X20的Cat.6。

資料來源: 網路

二、Midietek X30和Qualcomm S835的比較

Qualcomm Snapdragon 835使用Samsung LSI 10nm製程,CPU將820配備的四核心ARM客製化Kyro,提升到八核心Kyro 280,Qualcomm沒有揭露Kyro 280是由八個一樣的單核心組成,還是四大四小構成? 也沒有說明Kyro 280和Kyro單一核心差別在那裡? 推測Kyro 280比較可能是客製化架構的四大核四小核組成,大核可能基於最新的Cortex A73來修改,小核可能基於ARM Cortex A53來修改,大核時脈2.45GHz,小核時脈1.9GHz。除了CPU部分從四核變八核改變比較大之外,S835其他部分比較是性能上的提升,GPU升級到Anreno 540,處理速度比S820的Anreno 530快了25%。S835上市之後,很可能成為市場上performance最強的AP。ISP提升到Spectra 180,內含兩顆14-bit IPS,單顆相機最高解析度32M Pixels, Dual-Camera 支援兩顆16M pixels相機。

S835整合了Qualcomm X16 Modem,速度提升到LTE Catagory 16(downlink)/Catagory 13(uplink),還是一樣遠勝過X30的LTE Cat.10,

三、X20和X30性能輸給S820和S835的原因

1. 半導體製程會影響performance和cost,X20用TSMC 20SOC,並沒有用後來的16nm FF+/FFC,而S820用Samsung LSI的第一版14nm LPE(Low Power Early)製程,S820較佔優勢,但到了X30和S835都一樣用10nm製程,雖然foudnry不同(X30在TSMC、S835在Samsung LSI),但差異應該不至於有決定性影響。X30再度輸給S835就不是製程因素可以解釋的。

2. Kyro和M1分別都是Qualcomm和Samsugn LSI向ARM架構授權之後改良過的客製化ARM核心,不像Mediatek用的是標準ARM核心。2016年以後,在旗艦手機五家AP晶片廠商,有三家都用客製化核心: Apple、Qualcomm、Samsung LSI,只剩下Mediatek和HiSilicon還用ARM標準核心。Mediatek 2017年的新一代X30繼續用ARM標準核心,雖然有更強的A73,但恐怕不易扳倒Qualcomm新一代客製化核心Kyro 280和Samsung LSI新一代客製化核心M2,一個簡單的理由,身為客戶,當Apple、Samsung LSI、Qualcomm和Mediatek四家公司同時收到ARM公司提供的A73資料時,評估一下自己能否做出更好的客製化核心?如果標準核心A73又強又適合目標市場,就直接採用A73,如果發現自己有機會做得更好,就開發客製化核心,保有選擇彈性,例如,Qualcomm的Snapdragon 800用Krait客製化核心,Snapdragon 810改用ARM標準核心(四核A57+四核A53),Snapdragon 820又改回客製化核心Kyro,Snapdragon S835繼續用客製化核心Kyro 280,但內容可能採用較多ARM標準設計,修改幅度可能比Kyro小。具備客製化核心的AP公司,可以在(1)ARM標準核心和(2)客製化核心,兩者之間切換,進可攻退可守。當然這也要有足夠的規模經濟,養得起內部研發單位。 Mediatek少了這個選擇彈性,只能把產品性能的未來,壓寶在ARM身上,如果ARM下一代核心做得好,大家都可以用,討不了好處,如果ARM下一代核心做不好,別人可以做自己的客製化核心,Mediatek就沒辦法。

3. S820的GPU用Qualcomm自己的產品Anreno 530,性能比X20用的ARM標準四核Mali T880 GPU更強,Exynos 8890雖然也是用Mali T880,但是Exynos 8890用了十二個GPU核心,遠多於X20用的四個GPU核心。

4. Mediatek的任務分配演算法CorePilot,主要控制三叢集十核心CPU和GPU的工作分配,其他ISP、Video、Display等處理器就各自獨立運作。Qualcomm S820除了在CPU核心之間使用不同於ARM big.LITTLE的Cluster ASMP技術來分配任務,強大的Hexagon 680 DSP還能支援CPU、Video Processor、Display Processor、ISP等不同處理器的工作,自動將適合的工作劃分給適當的處理器執行,這種高超的異質運算(heterogeneous computing)技術能力,應該也對S820性能勝出有很大幫助。

5. S820/S835和X20/X30功能上最大的差異在Modem,這向來都是Qualcomm的強項,S820已經到LTE Cat.12/13,X20還在LTE Cat.6,S835到Cat.16,X30只到Cat.10,落差很大。這也是Mediatek在2H16~1H17這一年期間輸掉中國手機客戶中高階市場佔有率的最主要原因,因為中國移動手機採購要求人民幣2000以上的手機都要有Cat.7以上的Modem,Modem功能落後不只影響X20,Mediatek整條中高階產品現都受影響,1H16的Helio P10還賣的很好,到了2H16的P20,就只有少數公司繼續採用,2017年二月發表的P25,只是P20系列的升級版,Modem還是只有Cat.6,註定2017年很難賣中國市場。

聯發科在高階AP晶片市場會有幾個長期的挑戰,包括CPU和GPU基礎能力不足,太過依賴IP公司的標準化產品、異質運算能力不夠強。至於Modem的性能和成本,則不只影響高階產品,而是影響高中低全線產品的競爭力,從短期到長期都有影響。

挑戰三(高端產品):對手CPU技術強,聯發科是否建立自主CPU技術?

建立客製化CPU核心的能力,要長期投注龐大的研發資源,Mediatek推出十核三叢集核心的創新架構 + 標準ARM核心,希望用相對少的研發資源、更快的時間,打入高階AP晶片市場,但去年X20性能輸給S820和Exynos 8890,今年預測X30性能也將輸給S835和Exynos 8895,連續兩輪產品都輸,大概表示,十核心三叢集的CPU架構,無法和客製化CPU內核的對手競爭。Mediatek X30輸給Qualcomm S835,只輸一個product cycle,但十核三叢集標準ARM核心,如果performance在結構上輸給Qualcomm和Samsung的客製化核心,就會輸掉一連串的product cycle,任何廠商,在高端/旗艦AP晶片市場,如果沒有自己的CPU能力,除非對手自犯嚴重錯誤,否則可能長時間都很難建立有優勢的產品。

以前只有Qulacomm一家公司有客製化CPU核心能力,Samsung LSI在投資研發多年之後,去年也推出第一顆客制化ARM架構的M1核心,用在Exynos 8890上當作大核(四核M1+四核A53),今年推出新一代的客製化核心M2,用在2Q17上市的Exynos 8895上(四核M2+四核A53)

CPU能力: Qualcomm > Samsung LSI > Mediatek=HiSilicon

CPU基礎能力問題,恐怕比當年度業績好壞更值得深思。Mediatek將面臨一個非常困難的抉擇,是否要投入資源建立自己的CPU客製化能力?決定投入,等於是進入CPU領域,投入的RD人力、資源、時間都很巨大,還不一定有成果,而且資源有限,Mediatek也不像Samsung還有集團內手機部門可培養in-house AP晶片,但如果不做,除非Qualcomm自犯錯誤,否則Mediatek要用ARM標準核心的排列組合,在注重performance的高階AP晶片市場打敗Qualcomm或Samsung LSI,將會非常困難。

要建立一流的自主CPU設計能力,是一項大工程,根據Samsung官網對Exynos 8895的說明,第二代客製化CPU核心向ARM授權ARMv8 ISA,重新設計CPU微架構(micro-architecture),包括分支預測(branch predition)、提取(fetch)、解碼(decode)、調度(dispatch)和執行單元........讓8895有更強的執行速度(enhanced performance)和更好的省電效率(energy efficiency),基本上,就是要有整顆CPU自主設計能力,才有能力修改ARM核心,不用自己的CPU IP而選擇授權修改ARM IP,只是為了軟體相容和更快速進入市場(time to market)。

挑戰四(高階產品):是否建立自主GPU技術?

影響AP SoC晶片性能的,還有GPU和DSP,Qualcomm早年向AMD(ATI)買下Imageon GPU技術後,更名為Adreno,多年來持續不斷的研發演進,當其他手機AP晶片廠,向ARM授權Mali GPU或向Imagination授權PowerVR GPU,Qualcomm則一直都用自己的Adreno GPU,近年Smartphone性能越來越強、螢幕越來愈大,遊戲、影像等高階應用越來越多的時候,GPU對於AP SoC晶片性能的重要性也越來越大,高端AP SoC產品中,GPU電路往往比CPU更大更複雜,可知GPU的重要性,Qualcomm Adreno GPU一向表現良好,對AP整體性能有很大幫助。最近Apple宣布下一代AP晶片將不再採用Imagination的GPU IP,看來Apple已經建立了自主GPU技術,其他AP晶片廠商都沒有自己的GPU,Samsung LSI Exynos 8890和Mediatek X20系列一樣都用ARM Mali T880,但X20用四核,Exynos 8890卻不計成本使用了十二核心Mali T880 MP12,2Q17年即將上市的Exynos 8895,不但GPU用更新到ARM G71,更把核心數加到 十八(或二十)核心,靠著強大的繪圖性能,推測Exynos 8895的performance可能再度超越Mediatek X30

Qualcomm的Hexagon DSP也是自有專屬架構,不像其他人也是向ARM授權。也就是說Qualcomm不但有自己的CPU技術,也有自己的GPU技術和DSP技術,基於指令集要和ARM相容,並tim-to-market目的,Qualcomm還會向ARM取得架構授權,打造客製化CPU,但GPU和DSP和軟體相容無關,Qualcomm也不需要架構授權,完全走自己的路。

和CPU一樣,要建立自主GPU技術,也是龐大的投資,所幸GPU IP授權來源不只一家,還有一些差異化的機會。但GPU影響的不只有性能,因位高階GPU電路複雜,佔了整個AP很大的die size,如果自有GPU技術,會有更多機會在設計上最佳化,這也是Qualcomm獨家的優勢。

DSP部份,Mediatek從feature phone整合的ISP開始、到ODD/DVD、到LCD TV、到現在AP裡面複雜的Camera ISP,都有豐富的DSP相關經驗,2012年購併Coresonic之後,LTE Modem中也用自己的DSP,理論上 Mediatek的DSP技術不會落後Qualcomm太多。

挑戰五:加強異質運算(Heterogeneous computing)能力

現代AP SoC內含多核心CPU、多核心GPU、 DSP、ISP、Video Processor、Display Processor等,依照到特定工作用途排序,CPU是一般通用型用途(general purpse)處理器,Video Processor、Display Processor是特定用途的專用處理器,負責影音編解碼和螢幕輸出運算,ISP主要是Camera專用,但還是有彈性, DSP介於通用和專用中間,GPU則可支援CPU和其他處理單元中有關繪圖加速的部份。不同的處理單元如何協同運作、分擔工作、提高效率,是設計複雜Smartphone AP SoC晶片的重要能力之一。例如,CPU如何和GPU共享記憶體空間,避免資料搬運的延遲、不同處理單元的cache快取如何設計等,以往PC時代,這個議題大家侷限在CPU多核心之間的運作,APU之後加入CPU核心和GPU之間的運作,但都還是以CPU為重心的運作方式,到Smartphone AP SoC,CPU以外的各個處理單元更加重要,異質運算能力挑戰也更大。Mediatek和Qualcomm都是Heterogeneous System Architecture (異質性統架構HSA)基金會的創始成員之一,雖然HSA有制定一些標準規格,但各家似乎還是有各自的獨特技術。

Mediatek介紹X30用的CorePilot  4.0演算法,管理分配任務到CPU十個大中小核心三叢集運算,以及調配CPU和GPU的工作負荷,分為三個子系統: (1)任務調度系統、(2)溫度管理和電量分配系統和(3)用戶體驗監控系統。演算法能預測各任務的電量使用,進行優先排序處理,將任務分配到合適的CPU叢集中,調整合適的頻率和電壓。著重在CPU三叢集各核心之間的任務分派和電量管理,沒有說明CPU和GPU的如何協同運算,但既然CorePilot被稱為異質運算技術,應該也可以管理CPU三叢集和GPU之間的任務分派和工作負載調節。

Qualcomm介紹S820,不但CPU各核心使用Cluster ASMP技術來分配任務,Symphony System Manager技術,在 Snapdragon820 的異質運算架構下,CPU、GPU、DSP及 Spectra  ISP 等處理器單元之間,能共同分攤更多的任務。意味可結合SoC的多項處理器單元來共同完成任務。Qualcomm自有技術的Hexagon 680 DSP能支援CPU、Video Processor、Display Processor、ISP等不同處理器的工作,將適合的多媒體和感測信號分給適當的處理器單元執行,對比ARM Cortex-A系列CPU使用NEON SIMD技術加速多媒體和感測信號處理,每個核心都有NEON SIMD引擎,Qualcomm卻另外使用強大的Hexagon DSP,協助CPU/NEON處理多媒體信號,NEON SIMD引擎是在單一CPU個別核心裡面,單一核心有自己的L1 Cache,好幾個核心組成一個叢集(cluster),叢集內的所有核心共享L2 Cache,兩個叢集組合的多核心CPU,透過共同的介面和其他運算單元交流資料,Hexagon DSP在CPU單元外部,卻能協助CPU單一核心內的NEON SIMO處理多媒體信號,這種高超的異質運算(heterogeneous computing)技術能力,真是很難揣測其原理。

以現在手機多媒體應用越來越重要,Qualcomm Hexagon DSP在AP SoC中發揮的效果更重要,Qualcomm獨特的用Hexagon DSP協助其他運算單元運算多媒體訊號,橫跨多個CPU大小核心、DSP、ISP雙核心、Display processor、Video processor各種異質運算單元,相對Mediatek只強調CPU內部各叢集各核心之間,或CPU和GPU之間的異質運算,應該有很大的進步空間。

 資料來源: ARM

資料來源: Qualcomm

挑戰六(中高端產品):缺乏四大核四小核產品,很難面對S653和S660競爭

Mediatek Helio X系列用十核心,P系列八核心,乍聽之下很合理,但X20或X30十核心是包含兩個大核2xA72或2xA73,P系列的八核心都是八個小核A53,用電壓和時脈頻率來區分big.LITTLE兩個叢集,X系列和P系列之間的performance差距大,中間欠缺四大核四小核的產品,讓產品線有缺口,參考前面的Smartphone AP Roadmap圖,去年Qualcomm的S652/MSM8976(四大核A72+四小核A53,Cat.7)、Kirin 950(四大核A72+四小核A53,Cat.6),今年Qualcomm S653/MSM8976Pro(四大核A72+四小核A53,Cat.7),S660/MSM8976+(四大核A73+四小核A53,Cat.9)性能比去年更強,有往上威脅X30的實力,這幾款AP晶片很適合常將高端機種用降一檔次AP的OPPO/Vivo,或想從一大堆八核A53產品中往上提升做差異化的手機客戶。而Mediatek則完全沒有這塊市場區隔的產品。

Mediatek能不能用去年的X20十核心舊產品往下打競爭對手今年的四大核四小核產品? 不適合,一來X20/23/25/27的Modem只有Cat.6,和中高端市場所需的傳輸速度不吻合,二來十核心和20nm的成本結構也不適合中高端市場,無法勝過S660的14nm(14LPP)成本結構。如果要用X30最高端產品,往下打中高端市場,來和S660競爭,自我降級,應該也不是Mediatek所樂見的。

媒體曾經報導過2H17 Mediatek會有一顆四核A72+四核A53的產品(Helio P30?),如果真的有的話,就可以填補這個中高端市場的產品缺口,但公司還沒公布,無法確定。

挑戰七(中端產品):P25將被S626橫掃,靠MT6750/T力抗S435和SC9860

Mediatek的主流產品,也是過去最有優勢的產品區隔,不是高端(十核和客製化核心),不是中高端(四大四小),而是中端(八小核)和低端(四小核)市場,幾乎所有晶片廠商在八小核這個市場,都是用八核A53,A53本來被ARM定位為小核,但各廠常將八個A53分成兩個叢集(cluster),各有四核心,兩個叢集分別用不同的電壓驅動不同高低的時脈頻率,達成類似大小核分工的效果。

Mediatek在八小核中端主流市場,有兩條產品線,一條是行銷上和Helio X系列同樣被定位在高端市場的Helio P系列,但其實P系列的performance只能算是(中端-中高端)市場,2H16上市P20(MT6757),1H17上市的P25(MT6757T),P25只是P20的小改款,規格差不多,CPU都是八核A53、GPU是Mali T880MP2,24MP ISP(支援Dual Camera)、Modem是Cat.6 2xCA,因為2017年中國移動公司4G補貼採購機規定2000元人民幣以上機種需要有Cat.7以上傳輸速度,這個價格帶正是Helio P系列的目標市場,因此當P25發表Modem還是只有到Cat.6的時候,大概這條產品線就注定要賣不好了,不用和對手的產品競爭,自己就先被門檻刷下來了,因此P20/P25的市佔率,應該會比去年P10/P15的市佔率來的低,如果我們把同系列新產品市佔率變小,稱為失敗的話,P20/P25的失敗,從OPPO主力機種R9從P10轉到R9S的S625,是一個明顯的例子。

Qualcomm在(中端-中高端)八核A53的S625(MSM8953)和S626(MSM8953Pro)在這個市場區隔中,預料2017年將橫掃整個市場,一來規格好(CPU八核A53、GPU Anreno 506,Cat.7/13),二來採用Samsung LSI的14nm(14LPP)製程,三來主要對手Mediatek P20/P25沒有支援Cat.7未戰先敗,Samsung LSI Exynos 7870/7880製程一樣14nm但GPU較弱,而且外賣市場客戶也很少,威脅不大,HiSilicon 650只有華為自用,而且Modem也只有Cat.6,規格上唯一可和S625/S626競爭的,是Spreadtrum的SC9860系列(八核A53、Mali-T880MP4、Cat.7、TSMC 16nm),但Spreadtrum的形象定位無法在這個市場區隔和Qualcomm抗衡,可能會打到下一層級(中端-中低端)的Mediatek MT6570/T和Qualcomm S435。

X30市佔率低於X20系列,P20/25市佔率低於P10/15系列,代表了Mediatek這幾年無論是研發和行銷上都重金投入的Helio高階產品線,在2017年將遭遇挫折。

至於Mediatek最重要的(中端-中低端)八核A53產品,在1H17都在賣去年的舊產品,包括MT6750和6750T,主要規格: CPU八核A53、GPU Mali-T860MP2、16MP ISP、HD720或FHD(T)、Cat.6 2xCA,在TSMC用28HPM製程,還有兩年前更舊產品MT6753。MT6750/T在2017一整年都還會是Mediatek手機事業部最重要的產品線之一,價格定位大多在人民幣2000元以下機種,不一定需要Cat.7,產品定位介於Qualcomm Snapdragon 600和400之間,比S626差但比S435好,如果晶片訂價得宜,有機會維持原本的高市佔率。主要對手是Qualcomm的S435(MSM8940):八核A53 CPU、Anreno 505 GPU、Cat.7/13、28nm(28LP)製程,和Spreadtrum SC9860:八核A53 CPU、Mali-T880MP4、Cat.7、TSMC 16nm製程,如果僅從規格來看,SC9860最好,GPU最強、Cat.7、製程也最強(製程先進對速度、成本和功耗都有幫助),但晶片廠形象定位最差,MT6750/T性能規格比S435好,而且400系列讓消費者有自降到第三級的感覺(次於800系列和600系列),MT6750/T如果價格合理,應該還是有相當的競爭力。

MT6750/T的缺點和其他產品一樣,Modem只有Cat.6,到2017年12月中國移動公司的4G補貼機種Cat.7門檻,將從2000元人民幣降到1500元人民幣,對MT6750/T將產生威脅,這個不只影響這一代機種,還會影響下一代機種,因為客戶會猜想2018年中國移動何時會繼續下降補貼門檻呢(更低價機種也需要Cat.7以上)? 何況主要對手產品S435和SC9860的Modem都已經達到Cat.7了。

基於以上討論, Mediatek應該也必須要在2H17將MT6570/T系列的Modem提升到Cat.7以上,或推出全新的產品,目前沒看到任何公開資料關於MT6750/T後續晶片的細節,以外行的角度推測,一定會有一款這樣的產品,例如MT675x(暫定),猜測規格是:八核A53 CPU(至少到2.5GHz)、Mali-T860MP2 或Mali-T880MP2、Cat.7或Cat.9、支援Dual Camera,用TSMC 16nm(16FFC),用T860或T880取決於SC9860用T880四核,MT675x是不是至少要提升到T880雙核? Modem Cat.7是基本,但為了防範未來補貼政策修改的風險,以及對抗S435下一代產品對Modem再提升的可能性,是否乾脆用到Cat.9? 但相對die size變大也會影響成本競爭力。最完美的狀況,就是,基於MT675x已經是Mediatek第三款使用TSMC 16nm製程的產品(之前有P20和P25),對design rule、製程參數、良率風險越來越有掌握,可以挑戰更具成本競爭力的設計,而Modem這一塊,也開發更新的架構,在傳輸速度和die size的trade-off中有更佳的平衡,也就是說,這條產品線主打性能規格不輸別人,但成本競爭力強的C/P值策略。

挑戰八(低端產品):競爭力佳,挑戰在於獲取更大市佔率,彌補高端/中高端市場的損失

Mediatek在四核A53的低端市場,應可維持穩定的競爭力, 2017年只要競爭在於MT6738/T對抗S427(MSM8920),MT6737/M/T對抗S425(MSM8917)兩組產品的競爭。Mediatek MT6738/T(T版支援FHD)規格:四核A53 CPU、Mali-T860MP2 GPU、Cat.6、28nm製程,Qualcomm S427規格:四核A53 CPU、Anreno 308 GPU、Cat.7/13、28nm製程。MT6378/T的GPU較強,Modem較弱,但低端市場,Modem速度差一點應該不會太嚴重,如果價格合理,MT6738/T應可維持優勢。另一組Mediatek MT6737/M/T(標準版HD730/1.3GHz, M版較低qHD/1.1GHz, T版較高FHD/1.5GHz)GPU用次一級的Mali-T720MP2,Modem只有Cat.4,S425規格也和S427差不多,主要也是Modem只有Cat.4,在這一組MT6737和S425產品性能規格應該很接近,Mediatek應該有成本優勢和價格吸引力。

四核低端產品市場,Mediatek維持市佔率應該問題不大,但因為2017年Helio X30在高端市場流失市佔率,四大核四小核中高端市場也沒有產品, Helio P20/P25在中端-中高端市場也流失市佔率,MT6750/T穩定,但2H17的deisng win受到Modem只有Cat.6和2018補貼政策風險影響、新產品MT675x還沒公佈細節,變數大,因此Mediatek在競爭力穩定的四核低端市場,應該要思考如何盡量擴大市佔率,來彌補其他產品線流失的市佔率。

挑戰九:基頻Modem速度業界最慢,DSP疊床架屋需要重整

從以上的討論,Mediatek的4G LTE產品,無論是高端、中端、低端,Baseband Modem(基頻數據機;基頻處理器)速度都輸給Qualcomm,越高端的產品,Mediatek的Modem傳輸速度輸得越多。 雖然Baseband Modem一直都是Qualcomm的強項,也是4G LTE的技術領導者,但Mediatek應該是漸漸追上來,而不是落後越來越多,再說,當去年1H16 Samsung LSI的Exynos 8890內含的Modem已經進步Cat.12/13,追上Qualcomm當時最新的S820,4Q16 HiSilicon Kirin 960的Modem從Kirin 950的Cat.6一舉推進到Cat.12/13,也追上Qualcomm S820,差不多時間4Q16 Spreadtrum的SC9860的Modem也提升到Cat.7,也超過了Mediatek,Mediatek一直到1Q17最新的P20/P25 Modem還是Cat.6,也就是說, 從第一款Cat.6 Modem的P10於4Q15上市場,到最新一款1Q17上市產品P25最先進的Modem還是Cat.6,整整大約一年半的時間,Mediatek的LTE Modem幾乎毫無進展,不但落後Qualcomm,也落後Samsung LSI、HiSilicon、Spreadtrum,如果把供應Apple iPhone的Modem晶片的Intel也算進來,六家競爭廠商中,Mediatek的LTE Modem速度排最後一名,全世界手機晶片出貨量第二名的廠商, 到1Q17為止已上市產品中,其LTE Modem速度卻是世界最後一名,已經成為Mediatek全線產品的致命傷,甚至無法進入中國移動補貼機市場

2Q17 Mediatek即將上市的X30將Modem提升到Cat.10,但同時上市的Qualcomm S835卻已進展到Cat.16,Samsung LSI同時上市的Exynos 8895也進展到 Cat.16,雖然今年HiSilicon Kirin 970 Modem大概還是停留在去年的規格Cat.12,但還是超過X30的Cat.10,今年Meidatek的LTE Modem速度只勝過Spreadtrum一家。

到底Mediatek的Baseband Modem研發部門是出了什麼事? 從各種公開資訊等蛛絲馬跡稍為猜測一下,首先看管理階層的公開講話:
(1)2017年margin(毛利率)還是在調整的一年,成本優化的產品有機會在2H17推出,Margin可小幅提升
(2)2H17將推出第三代Modem架構,改變設計更優化、die size小很多,也會採用適當製程cost down,前幾代Modem落後競爭者,新一代Modem和競爭者接近,AP其他部分也會導入新的設計方法論,有些地方比競爭者好一點。

一、LTE規格演進,Modem處理性能增加好幾倍

無線通訊頻譜有限,需要調變技術(Modulation)和多工技術(Multiplex),Baseband Modem(基頻晶片)用來進行類比數位轉換ADC/DAC、壓縮/解壓縮(Decoding)、頻道編碼/解碼、交錯置/解交錯置(De-interleaving)、加密/解密(De-ciphering)、格式化/解格式化(De-formatting)、多工/解多工(De-multiplexing)、調變/解調變(De-modulation)、多重輸入多重輸出(MIMO)、管理通訊協定、I/O控制等。LTE-Advanced 更需處理高達3~5X載波聚合(CA), 其中大部分工作由DSP處理,通訊協定和I/O控制由CPU(特別是real time processor)處理。Qualcomm的資料顯示,當今Spapdragon X16 modem的下載速度高達1Gbps,是第一代LTE modem的10倍,對Modem中的DSP處理器performance需求也是好幾倍的成長。

 資料來源: Qualcomm

二、Mediatek併購的Coresonic DSP,面對好幾倍增長的Modem處理能力,競爭力能否跟上Qualcomm和CEVA,不無疑問

Qualcomm的Modem使用自己的DSP,去年發展到QDSP6 V6,用於S820的Modem中,今年的S835,速度達到最快的 LTE Cat.16約1Gbps,可能也會更換新版的QDSP6 V7 DSP。Qualcomm的LTE Modem DSP業界第一,沒有疑問。

其他廠商包括Intel、Samsung LSI、HiSilicon、Spreadtrum的大部分產品都是使用CEVA公司的 DSP IP為主,小部分產品曾經用Candence Tensilica的DSP,Intel原本自己的2G/3G Modem用的是CEVA DSP,併購Infineon手機晶片部門後,因為Infineon的LTE Modem使用Tensilica DSP,Intel直接將LTE Modem獨立合併到2G/3G Modem中,變成兩套DSP分開運作。CEVA幾乎囊括了Qualcomm、Mediatek以外全部的廠商LTE Modom中的DSP市場,達到經濟規模,產品競爭力維持Qualcomm亦步亦趨,緊跟在後。
資料來源:CEVA

Mediatek自從2011年開始用Coresonic的DSP設計LTE Modem,2012年宣布購併這家瑞典公司,Coresonic的CEO Johand Lodenius也成為聯發科的首席行銷長,這應該是一個很好的購併案,花費不多,但掌握LTE DSP技術後,幫助Mediatek的AP SoC快速攻城略地,成果非凡。但當年LTE Modem的下載速度只有100Mbps,和今天要求的1Gbps,差了十倍,Modem內所需的DSP perormance也增加好幾倍,這幾年的發展,Mediatek的Modem速度從跟隨Qualcomm,變成世界倒數第一,讓人不禁懷疑,是不是Coresonic DSP推陳出新的競爭力,已經不敵原本就超強的Qualcomm  DSP和其他競爭者合力支持、具有經濟規模的CEVA?

三、Mediatek Modem內部包含多顆DSP,影響競爭力

根據Mediatek的產品說明,Modem內部有多顆CPU和DSP,例如,有一或兩顆ARM Cortex-R4當realtime processor,2G/3G部分用智原FD216 DSP,4G LTE部分用Coresonic DSP,後來向VIA取得CDMA技術受權之後,為了快速推產品,很可能直接將VIA CDMA整塊加到自已的Modem裡面,原本VIA CDMA中的CEVA DSP也直接隨著CDMA block加到Modem中,後來Cat.6 Modem,ARM R4又從一顆變兩顆,此時CEVA DSP不知道有沒有被整併,也就是說,到了2016年的AP SoC主力產品中的 Cat.6 Modem,裡面有一或兩顆ARM Cortex-R4  + 可能有一顆CEVA DSP(CDMA) + 一顆FD216 DSP(GSM/EDGE/WCDMA/TDSCDMA) + 一顆Coresonic DSP(LTE-FDD/TDD),因為手機同時間只會聯結一種網路,多顆DSP中只會有一顆在運作,其他DSP閒置即使不考慮Coresonic高檔DSP可能的performance競爭力問題,多顆DSP同時存在Modem中,對AP SoC的die size和成本很不利,以前LTE速度要求不高的時候,Modem block面積不大,問題還沒有那麼凸顯,但到了LTE要求速度達到Cat.10、13、16時候,Modem電路面積變很大,Mediatek就面臨了要追求速度還是成本的兩難局面,推測這也許就是Medaitek Modem落後到世界最後一名的原因。換句話說,Mediatek不是不能把Modem做更快,而是現有的Modem DSP架構之下,更快的Modem可能會造成die size變很大,成本將沒有競爭力。

四、重新設計Modem中的DSP結構是當務之急

依據以上分析,目前看來,Mediatek AP SoC中的Modem內含多顆DSP和CPU,對照競爭對手只用一顆最新或最適合的CEVA  DSP + 一顆強大的ARM Cortex R7或R8,別人兩大顆,MTK Modem可能內含4~5顆較小DSP+CPU,當初這樣做,可能式為了time to market盡快達到六模全網通(world mode),快速打入Verizon/韓國/中國電信的網路,當初這樣做可以理解,但當LTE速度要求大幅增加時,要用更大的DSP,就面臨成本die size和performancem的無效率和衝突,如果這個分析推論正確的化,Mediatek當務之急是要全部重新整理Modem的DSP結構,使用一顆較強的DSP + 一顆較強ARM core,用軟體演算法達成彈性的programable solution來切換六模(mode): GSM/WCDMA/TDSCDMA/CDMA/LTE-TDD/LTE-FDD,只在需固定密集運算的部分用硬體電路執行。這很可能就是Mediatek管理階層所謂的新的cost down結構Modem。

至於Coresonic DSP到底有沒有競爭力問題? 其實問題不大,因為CEVA的授權費用不高,如果Mediatek發現Coresonic最新的DSP IP輸給CEVA,也可以向CEVA授權,或者同步進行,高階Modem用CEVA DSP,中低階用Coresonic DSP。何況Mediatek產品線眾多,其他產品線應該也有授權CEVA部分DSP,本來就是既有客戶。

聯發科資源雄厚、人才眾多、經營出色,2018再起機會大

Mediatek2017年面臨這麼多挑戰,面對Qualcomm這種各方面都很強的對手,以上分析,還沒有觸及Samsung、華為/HiSilicon、小米自製AP晶片的威脅,也沒有談到中國大陸政府對本地IC設計公司的支持,看來困難重重,但Mediatek人才眾多、資源雄厚、長年經營績效出色,相信公司早有因應之到,我們回顧Mediatek的成長歷史,每一仗的對手,在當時看起來,無論規模、技術、專利、資源,都是不亞於現在的巨人Qualcomm,每一次遇到的困難,比起現在也多有過之而無不及,當年ODD面對OAKDVD-Player面對ZoranESSDTV晶片面對Trident,這些對手都已經不見了,2G/3G晶片面對TI,接著開發ISPWi-FiGPSBTPMICRF各種晶片整合到Baseband SoC,到4G Smartphone AP面對Qualcomm一路打到現在,除了Qualcomm還有硬仗要打之外,2G/3G/4G多少手機晶片競爭對手已經被打敗消失了? 在全球有點規模的FablessIDM中,進入新產品事業BU,印象所及,成功率(站穩Top 3有獲利可以生存下去)最高的就是Mediatek,新產品成功率幾乎100%,長期經營績效世界第一流。
短期內,Mediatek如能更新Modem DSP結構,則Modem成本和傳輸速度將大幅改進,中、低端主流AP新產品競爭力就可增強,從4Q17開始有機會重起成長動能,1H18如能推出S660等級四大核四小核產品,堵住產品缺口,往中高端市場走,中期內,如能加強CorePilot異質運算能力,配合翻新後的新Modem結構在傳輸速度上追上領先群,即使繼續用ARM標準核心,2H18年也有機會做出高性價比的高端AP產品,雖然還不能打敗Qualcomm,但至少可突破2017年高端市佔率幾乎是零的窘境,並回收一些研發投資,長期看,如要在5G時代打敗Qualcomm,則必須投資研發或購併建立自主CPU和GPU技術,並擴大DSP投資,要同時在CPU、GPU、DSP、異質運算、5G、專利布局六大基礎能力上追上Qualcomm,恐怕還要花好幾年的時間,才有機會靠實力全面的、戰略性的打敗Qualcomm,在此之前,只能靠產品策略、製程策略,短暫的在特定時點中戰術性的擊敗Qualcomm。

隨便想定一個假設,Mediatek以前偏好用較成熟製程,利用良率和wafer價格優勢,做先進的產品, X30是首度用最先進10nm製程,Qualcomm則向來喜歡用最先進製程,也就是說,以前Mediatek和Qualcomm的先進製程產能沒有衝突,今年雖然都用10nm,但一來,Mediatek在TSMC做,Qualcomm在Samsung LSI做,二來X30也沒什麼量,還是不會有產能競爭問題,但2018年如果Mediatek產品改進先進製程投片量變大,TSMC這邊,7nm使用多重曝光Immersion搭配少量EUV的方案,對決Samsung LSI和Intel全EUV的7nm製程方案,如果,只是如果,TSMC 7nm勝出,Qualcomm回來TSMC 7nm投片,TSMC要支持Apple和相對忠誠的客戶聯發科,爭取產能上,聯發科就會以逸代勞比Qualcomm佔優勢,取得這種特定時點,暫時性的戰術勝利,還是有很多可能性的。