AMD、高通、英伟达、博通、联发科“割据”芯片设计 海思已淡出
▲ 2018 年-2021 年以营收计算全球前十大芯片设计公司排名（数据来源：TrendForce、IC Insights，注：TrendForce 排名高通仅计算 QCT 部门营收、英伟达扣除 OEM / IP 营收、博通仅计算半导体部门营收，与公司财报数据存在一定差异）
2021 年，前五大芯片设计公司营收在 336 亿美元-164 亿美元，TOP10 中后五名营收在 48-15 亿美元之间。排名第五的 AMD 营收需要第六-第九的芯片设计企业营收相加才能抗衡。
十年里，第六-第十名的变化不仅更大，且近三年来 TOP10 中前五大厂和后五大厂的营收差距越来越大。2019 年第五 AMD 的营收为第六赛灵思的一倍以上，相差 35 亿美元；2021 年仍为第五名的 AMD 营收，已是第六联咏科技的两倍以上，差距达到了 116 亿美元。
仅看 2021 年，前十大芯片设计公司合计营收达 1274.05 亿美元，其中前五名占比超过 85%。
更重要的是，近两年，原本排名第十的 Dialog 被日本半导体巨头瑞萨吞并、第九的赛灵思将被 AMD 收购。随着巨头收购继续改变半导体格局，这种断层正在逐步加大。
今年 2 月，AMD 已完成对第九大芯片设计公司、FPGA 龙头赛灵思的收购，2022 年双方营收将进行合并。届时，AMD 一家公司的营收极有可能将高于 TOP10 中后五大芯片设计公司的总和。
01. 十年间，全球 Top10 芯片设计巨头换了人间
根据 IC Insights 排名，2012 年，全球前十大芯片设计公司分别为高通、博通、AMD、英伟达、联发科、美满电子（Marvell）、艾萨华（LSI）、赛灵思（于 2022 年被 AMD 收购）、Altera（于 2015 年被英特尔收购）和安华高（AVAGO）。
当时第五名联发科与第六名美满电子的营收分别为 33 亿美元和 31 亿美元，仅相差 2 亿美元。2021 年，第五名 AMD 和第六名联咏科技的营收差距已拉开到 116 亿美元，第六名联咏科技 + 第七名美满电子 + 第八名瑞昱 + 第九名赛灵思的年营收之和，仅为 165 亿美元，较 AMD 多 1 亿美元。
▲ 2012-2021 年第五大芯片设计公司和第六大芯片设计公司营收差距
今年 2 月，由于各国监管部门均已批准 AMD 收购赛灵思，AMD 已宣布完成收购，其营收将再次暴涨，AMD + 赛灵思的营收已高于后四大芯片设计公司的总和。
十年间，不断有新的芯片设计公司出现在榜单中，华为海思、展讯（后被紫光集团收购，与锐迪科合并为紫光展锐）、联咏科技、Dialog 等都是其中的典型企业。
不过这些新出现的企业大多排名较低，高通、博通、联发科、英伟达四大巨头则从未掉出过前五名，早早确立了自己的领先优势。AMD 则一直在第三名到第六名之间徘徊，自 2019 年以来连续进入 TOP5。
五大芯片巨头中，高通为智能手机 SoC 与射频前端龙头，也拥有大量的通信专利。2021 年，高通营收 335.66 亿美元，主要的收入增长包括智能手机产品、射频产品以及物联网产品，蝉联全球第一大芯片设计公司。
英伟达是全球 GPU 市场的绝对龙头，其 2022 财年营收达 269.1 亿美元，为全球第二大芯片设计公司。
博通是美国老牌半导体巨头，在机顶盒 SoC、有线网络芯片、射频前端、Wi-Fi 芯片等各类半导体产品和相应软件服务领域占有较高的市场份额。2021 年，博通营收 274.5 亿美元，排名第三。
联发科是高通的主要竞争对手，在智能手机 SoC、TWS 耳机芯片、物联网芯片等领域均有布局。2021 年，联发科营收为新台币 4934.15 亿元（约合人民币 1127.95 元），是智能手机 SoC 出货量第一大厂。
不过虽然如今的前五大芯片设计公司早在十年前就已经是行业龙头，但第五名和第六名的营收断层却是近三年才出现的。
02. 背靠关键市场，半导体并购加剧断层出现
从 2019 年开始，前五大芯片设计巨头和 Top10 中后五大厂商营收开始逐渐拉开差距。这不仅是因为前五大芯片设计巨头较早地在市场上取得了优势，更是因为其所处于智能手机、数据中心、5G、PC 等快速增长的市场。
根据数据统计公司 Statista 的数据，从 2020 年到 2030 年，智能手机都是全球半导体市场中最大的细分领域，2020 年智能手机半导体市场达 1160 亿美元，到 2030 年这一数字可能将变为 2100 亿美元。
排在智能手机之后的则是 PC、服务 ?数据中心和存储市场（Servers,data centers,and storage），2020 年两类半导体的销售额分别为 1000 亿美元和 760 亿美元，这也恰好是高通、英伟达、博通、联发科和 AMD 五大芯片设计公司的业务范围。
▲ 以市场划分的全球半导体销售额（图片来源：Statista）
2018 年-2021 年，有 3 家排名前十的芯片设计公司掉队，但这些公司掉出榜单却并非因为市场竞争或者被其他芯片设计厂商快速增长的营收所挤下榜。事实是，华为海思、Dialog 和赛灵思分别因为被美国制裁或被其他行业龙头收购等因素不再出现在榜单中。
2018 年，华为被美国政府列入实体清单，具备设计 14nm 智能手机 SoC 的华为海思却难以获得台积电等晶圆厂的产能。麒麟 9000 成为华为 5G 手机 SoC 的绝唱，华为手机之后只能采用 4G SoC。
2020、2021 两年，前十大芯片设计公司中的美国 FPGA 龙头赛灵思和英国老牌模拟芯片厂 Dialog 先后被发起收购，如今两项收购均已完成。
2020 年 10 月，AMD 对赛灵思发起收购，收购金额达 350 亿美元。2022 年 2 月，国家监管总局有条件地批准 AMD 收购赛灵思。之后，AMD 宣布正式完成对赛灵思的收购。
▲ AMD 宣布完成收购赛灵思
2021 年 2 月，日本汽车芯片巨头瑞萨电子宣布以 60 亿美元收购 Dialog。2021 年 8 月，瑞萨电子宣布完成对 Dialog 的收购。并于同年 10 月 1 日起 Dialog 的原高级副总裁兼总经理 Vivek Bhan 接任瑞萨电子的高级副总裁兼汽车解决方案业务部副总经理。
2021 年，Dialog 已经不在全球前十大芯片设计公司之列，取而代之的是中国台湾显示驱动芯片设计公司奇景光电。2022 年，AMD 实现和赛灵思的合并后，其营收规模或将进一步提升，再次拉开全球前五大芯片设计公司和第六名至第十名之间的差距，前五大芯片设计巨头的断层将再次加大。
03. 前五大芯片设计巨头打造传奇故事
除了市场和并购因素，前五大芯片设计巨头也都是从重重竞争中脱颖而出，并有着自己的传奇故事。
1、高通：从通信起家，击败德仪成为手机 SoC 王者
前五大厂中，高通最早是一家无线通信技术公司，成立于 1985 年。1989 年和 1993 年，高通分别推出分多路复用技术（TDMA）和分多路复用技术（CDMA），打造了 2G 和 3G 时代的通信标准。
2000 年，高通将手机与网络设备业务出售，专注于通信技术与手机 SoC 的研发。由于其通信领域的积累和专利墙，2007 年高通超越德州仪器成为全球第一大无线芯片供应商。
2021 年，高通继续稳坐全球第一大芯片设计公司，其非授权业务收入达 270 亿美元，主要的收入增长包括智能手机产品、射频产品以及物联网产品。
根据 2021 年财报，由于苹果和其他 OEM 厂商对 5G 产品需求增加，高通智能手机产品增长了 63.69 亿美元，其中 36 亿美元是因为高通的 SoC 出货量增长。
此外，高通的射频产品营收增长了 17.96 亿美元、汽车产品增长了 3.31 亿美元，IoT 产品增长了 20.30 亿美元。
▲ 高通 2021 年各业务营收（数据来源：高通 2021 年财报）
2、英伟达：押注人工智能，成为 AI 计算龙头
英伟达创建于 1993 年，其初衷是研发 PC 电脑中的图像渲染芯片。1995 年英伟达推出了首个产品 NV1，但是销量不佳。
1997 年后，通过 NV3、TNT 和 TNT2 等后续产品，英伟达击败了在图像渲染芯片领域最初的竞争对手 3DFX，确立了自己的市场地位。随着游戏和视频需求不断提升，1999 年英伟达推出了第一款 GPU（图形处理器），该产品广受好评。
2004 年，英伟达创始人黄仁勋发现 GPU 在并行计算上的效率远超 CPU。于是，英伟达开始研发 CUDA 编程工具，为 GPU 成为通用处理器打下了坚实的基础。2012 年，在多伦多大学的 Geoffrey Hinton 提交了名为 AlexNet 的深度卷积神经网络算法，在 ImageNet 计算机视觉挑战赛上获得第一，该算法即采用了英伟达 GTX 580 GPU 进行训练。其错误率仅为 16%，第二名的错误率则超过 56%。
由于 GPU 在人工智能算法和并行计算上的优势，GPU 逐渐成为了人工智能计算和数据中心领域的通用芯片。早早布局人工智能的英伟达更成为了人工智能时代的大赢家。
英伟达 2022 财年营收达 269.1 亿美元，同比增长 61%，其中最主要的原因是英伟达的游戏、数据中心和专业可视化业务。
在 2022 财年，英伟达的游戏业务同比增长 61%，达 124.6 亿美元；其数据中心业务收入同比增长 58%，达 106.1 亿美元；专业可视化业务营收增长 100%，达到 21.1 亿美元；汽车和机器人业务则增长 6%，达 5.66 亿美元。
这些英伟达的业务中，游戏业务、数据中心、专业可视化三个最主要的收入均创下新的营收记录，帮助英伟达超越博通成为第二大芯片设计公司。
▲ 英伟达 2022 财年年各业务营收（数据来源：英伟达 2021 财年财报）
3、博通：安华高以小吞大成“新”博通
博通成立于 1991 年，是通信领域的行业龙头。2000 年，博通展开了疯狂收购，在通信领域进行了五笔以上的收购，总金额超过 60 亿欧元。
之后，博通在多媒体和存储业务上都完成过并购交易，包括 14 亿欧元收购 Silicon Spic、28 亿欧元收购 NetLogic Microsystems 等。
不过“收购狂人”博通也有被收购的一天。在以 66 亿美元收购美国芯片供应商 LSI 后，安华高在 2015 年以 370 亿美元收购了博通，完成了半导体行业著名的以小吞大。此后，新的博通继续保持着自己在通信、多媒体等领域的龙头地位。
2017 年 11 月，博通还向高通发起收购要约，提议以 1050 亿美元的金额收购高通的全部流通股，之后还将收购报价提升到了 1210 亿美元。不过 2018 年 3 月，美国监管部门以国家安全问题为由，否决了博通收购高通的计划，这次惊天收购最后以失败告终。
2021 年，博通营收 274.5 亿美元，其主要产品有机顶盒 SoC、有线网络芯片、射频前端模块、Wi-Fi 芯片等各类半导体产品和软件服务。
▲ 博通产品及终端市场（图片来源：博通 2021 年第四季度财报）
4、联发科：由 DVD 芯片开始，已成智能手机 SoC 出货量第一
联发科由中国台湾的蔡明介创建，他是中国台湾最早引进半导体技术的人，绰号“台湾 IC 设计教父”。1997 年，联发科创建于中国台湾新竹科学园区。
联发科最早依靠光盘存储技术和 DVD 芯片起家，将原本价格高昂的视频和数字解码两颗芯片集成在一起，并提供软件方案，极大地降低了 DVD 的价格。2001 年，联发科占据了 DVD 芯片市场的 60%，并同年于台交所上市。
2003 年，联发科进军手机芯片行业，同样通过高度集成，能够低成本地提供手机芯片以及软件方案，其方案被很多山寨手机所采用，行业人称“山寨机之父”。
智能手机时代，联发科通过高性价比策略，被华为、中兴等国产手机品牌所选用，打入中低端智能手机市场，成为了高通的主要竞争对手。
2021 年，联发科营收为新台币 4934.15 亿元（约合人民币 1127.95 亿元），增长 53.2%，连续两年创历史新高，净利为新台币 2316.05 亿元（约合人民币 529.45 亿元），同比增长 63.6%。
据联发科 CEO 蔡力行，其产品已应用于 20 亿台电子设备，所有业务都实现了增长。在智能手机业务上，联发科的主要收入增长来自于 5G 智能手机销量的增长，并预计 2022 年其在中国之外的 5G 出货量将翻一番。
根据市场咨询公司 Counterpoint 的数据，2021 年联发科出货量占安卓智能手机 SoC 的 46%，高通则为 35%。其中联发科大部分的市场份额增长来自手机价格低于 299 美元的中低端市场，高通则在 399 美元以上的中高端机型中的 SoC 和射频前端中占据主导地位。
▲ 2021 年按价格区分的安卓手机 AP / SoC 芯片组份额（图片来源：Counterpoint）
5、AMD：与英特尔纠葛五十年，苏妈带领重焕生机
AMD 成立于 1969 年，其创始人 Jerry Sanders 和英特尔创始人同样来自仙童半导体，只不过是销售高管，并非技术大佬。用 Sanders 自己的话来说：“英特尔 5 分钟就拉来 500 万美元风投，而 AMD 却花了 500 万分钟才拉来 5 万美元。”
由于有着同事之情，英特尔联合创始人罗伯特?诺伊斯（Robert Noyce）为 AMD 进行了融资，并授权 AMD 销售英特尔处理器。于是 AMD 作为“第二供应商”主攻性价比，与英特尔分别攻占高端和低端市场。
1981 年，英特尔开创性的 16 位 8086 处理器获得 IBM 订单。据悉由于产能有限，IBM 要求英特尔授权 AMD 共同生产。
不过两家合作的时间并不久，英特尔和 AMD 在授权上产生了巨大的分歧。双方在 1987 年-1994 年进行了一场长时间的诉讼。最终 AMD 胜诉，获得了 x86 授权。
尽管 AMD 胜诉，但 1993 年英特尔推出了性能大涨的 586（奔腾），将 AMD 甩在了后面。之后，AMD 开始推出自研处理器，开始和英特尔进行技术层面上的对抗。
这期间，AMD 和英特尔的产品互有胜负，成为了一对“死敌”。2005 年 3 月英特尔 IDF 开发者大会上，AMD 甚至资助飞行表演队在其上空拉出了 AMD“Turion 64”的字样。
▲ AMD 飞行表演队在空中写下“Turion 64”
2006 年，AMD 以 54 亿美元收购当时的 GPU 老二 ATI，横跨 CPU 和 GPU 两大市场。然而两年不到，AMD 将 ATI 移动业务部 Imageon 的产品线以 6500 万美元卖给了高通，错失了移动市场，逐渐落入下风，最落魄时甚至考虑卖掉公司总部大楼。
2014 年，苏姿丰接任 AMD CEO，通过打造更好的产品、加强客户合作并简化业务流程等措施，专注于游戏、数据中心和嵌入式设备等市场，重新焕发了生机。
2020 年 10 月，AMD 对美国 FPGA 龙头赛灵思发起收购，交易金额达 350 亿美元。2022 年 2 月，在各国监管部门同意后，AMD 宣布正式完成对赛灵思的收购。
2021 年，AMD 营收为 164 亿美元，增长 68%，主要得益于计算和图形（Computing and Graphics）以及企业、嵌入式和半定制（Enterprise，Embedded and Semi-Custom）两个部门收入的增长。
其计算与图形部门收入 93.32 亿美元，增速达 45%；嵌入式和半定制部分收入 71.02 亿美元，增长 113%。
▲ 2021 年 AMD 各业务营收占比（图片来源：2021 年 AMD 财报）
04. 结语：摩尔定律推动寡头垄断，芯片设计行业新节点将至？
近两年来，由于新冠肺炎疫情影响，智能手机、数据中心、PC 等领域的芯片需求快速增长，高通、英伟达、博通、联发科、AMD 等芯片设计巨头的营收也呈快速增长的趋势。为了保证自身技术实力和产品竞争力，这些芯片设计巨头都在开辟新的产品线：高通开始加强汽车、AR / VR 业务；英伟达推 GPU+CPU+DPU 的数据中心战略，还要收购 Arm；AMD 收购赛灵思加强 FPGA 等。
对芯片设计行业来说，一方面，5G、人工智能、大数据等新兴技术正快速发展，芯片的性能、功耗要求持续提高。但另一方面，当前摩尔定律面临瓶颈，先进制程的芯片设计费用不断提升。因此，只有足够大的芯片市场才能容纳先进制程芯片，只有行业龙头才有动力、有能力进行产品迭代，促使了寡头垄断市场与芯片设计公司断层现象的出现。
未来，随着各国保障自身半导体供应意识的加强，其对半导体巨头并购将更加警觉。后摩尔时代与后疫情时代，已呈现寡头竞争的芯片设计产业或将进入新的节点。
