五大寡头“割据”芯片设计
芯东西（公众号：aichip001）
作者 | ?高歌
编辑 | ?Panken
芯东西5月6日报道，全球前五大芯片设计巨头营收正出现断层，高通、博通、联发科、英伟达四大芯片巨头已经连续十年进入前五大芯片设计公司，AMD则在十年里7次名列TOP5。去年全年AMD的营收足足比第六名多了116亿美元。
▲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。随着半导体巨头收购，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。
一、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。
二、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，华为手机只能采用骁龙8作为智能产品的备选方案。
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。
三、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）
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。
