Get a comprehensive understanding of mobile SoC chips, interpreting Xiaomi's mysterious ring

本文觀點來源 : 公眾號創芯觀察

猝不及防，雷軍突然官宣，小米憋了十年的大招——自研手機 SoC 芯片 “玄戒 O1” 要來了！

雷軍又發了條動態，寫到：十年飲冰，難涼熱血，道盡了做芯片的心酸啊。小米造芯路，已經走了十多年，都知道做芯片難，那為什麼手機 SoC 芯片難上加難？聽小編帶你詳細解讀！

01 什麼是 SoC

首先，SoC 是什麼，20 多年前，小編曾和同事討論，國外有一種新的芯片技術，叫 SoC，也就是 System on Chip，應該如何翻譯。其實就是我們做一個電子產品，不同的功能，都需要不同的芯片來實現，SoC 將這些不同的功能整合在一起，做到了一個芯片上，實現了一個小系統，比如之前需要五個、十個芯片實現的功能，現在只要一個芯片就夠了，這對於芯片用户來説，簡直是一個福音啊，之前需要看十個芯片的技術資料，看看到底怎麼設計，怎麼做電路板，現在只要搞清楚一個芯片就行，大大節省了工作量。

基於這個原理，我們後來把 SoC 翻譯成片上系統，也叫做系統級芯片。

02 SoC 都有哪些功能？

那麼下面我們看看手機 SoC 都會集成哪些功能呢？

小米的玄戒 o1 還沒有具體公佈性能指標，我們就以去年高通發佈的旗艦手機 SoC 芯片為例，來説説這款芯片都包括哪些主要功能：

首先最核心的肯定是處理器全家桶啊！CPU 就像大腦管運算，GPU 專門搞圖形渲染讓你打遊戲賊流暢，現在還有專門的 NPU 處理 AI 任務，比如拍照時的場景識別什麼的。

然後存儲系統也特別關鍵，例如處理器的各級高速緩存，用來臨時存儲數據。和處理器配合起來才能讓手機不卡頓。

另外，手機上最重要的與外部通信的功能也集成在了 SoC 上，包括我們用的 5G 通信，Wifi、藍牙等功能。

電源管理單元 ：可以通過動態調整芯片的供電電壓和頻率，電源管理單元可以實現低功耗運行，延長手機的電池壽命。

其他功能模塊 ：根據應用需求的不同，SoC 芯片還可能包含其他功能模塊，如音頻處理器、影像單元、安全模塊等。

03 為什麼手機上一定要採用 SoC 芯片呢？

其實驅動手機不斷發展的方向，主要的就那麼幾個路數：性能越來越高、越來越輕薄、待機時間越來越長、還是挺符合 SoC 的特點的。

相比傳統多芯片方案，SoC 憑藉高度集成化設計，在性能、功耗、成本等方面優勢顯著：

1. 體積小，節省空間

將所有核心模塊集成到一顆芯片上，大幅減少電路板面積。例如，手機可以做得更輕薄，同時為電池、攝像頭等部件騰出更多空間。

2. 功耗低，續航提升

模塊集成後，數據在芯片內部傳輸路徑更短，減少了信號延遲和能量損耗。例如，蘋果 A 系列芯片通過 CPU、GPU、NPU 協同計算，顯著降低 AI 任務功耗。

3. 性能更強，協同高效

集成化的設計允許各模塊共享內存、總線等資源，並通過統一調度優化算力分配。例如，華為麒麟芯片的 NPU 與 ISP 協同，可實現實時視頻背景虛化。

4. 成本更低，量產優勢

對於單芯片來説，封裝、測試成本遠低於多芯片組合。這樣就降低了整體硬件成本，而且對於手機開發人員來説，也降低了開發複雜度，加快了新手機面世的時間。

SoC vs 傳統 CPU：本質區別

04 做 SoC 需要解決的問題

看看這些功能，就知道做 SoC 有多難，而其中很多難題並不是靠技術就能解決的。

想造出一顆能打的手機芯片，簡直像在針尖上跳舞——技術難、燒錢狠、週期長。幾個大頭問題：

首先就是技術難度大，需要把各種處理器、基帶、接口等這些模塊全塞進指甲蓋大的芯片裏，不光要 “裝得下”，還得讓它們不打架、不發熱、協同工作、發揮最佳的效能。還不能半路熄火，難度可想而知。

其次，要想實現功耗低，性能強，比競爭對手有優勢，具有更大商業價值，那就必須採用最先進的工藝製程。據報道，蘋果針對台式機、平板電腦應用的 M3 系列三款芯片，採用台積電最新的 3nm 工藝製造，在設計和流片上就耗費了高達 10 億美元。更扎心的是，最先進的生產線還卡在別人手裏。不是你想用就能用的。

手機芯片設計領域的專利問題就像一場看不見硝煙的戰爭，直接決定了廠商的生死存亡。舉個真實案例——當年蘋果和高通的 5G 專利戰，最終蘋果低頭，支付了至少 45 億美元給高通，並簽訂了為期 6 年的專利授權協議。可見專利的殺傷力。

全球 95% 的手機芯片都基於 ARM 架構，每年得交數億美元專利費。

華為累計申請專利超過 20 萬件，過去 5 年超過 20 億台手機獲得華為 4G、5G 專利許可。在 5G 專利聲明中，華為的 5G 專利高達 14%，位列全球第一，2022 年，華為全球授權專利費用為 12 億美元。

05 回顧小米造芯之路

小米此前的造芯之路總體分為兩個階段。2014 年，小米成立芯片品牌 “松果”，並啓動造芯業務，歷時近三年，小米於 2017 年發佈澎湃 S1 手機芯片，首發搭載於小米 5C。

澎湃 S1 定位中端手機芯片，採用台積電 28nm 工藝，不過，當時這款芯片被認為工藝製程相對落後，且存在基帶能力不足、功耗和發熱問題突出等問題，最終僅應用於小米 5C 一款機型便黯然退場。據網傳消息，後續研發的澎湃 S2 芯片經歷了五次流片失敗，小米不得不暫停了主芯片研發工作。

小米造芯隨即邁入第二階段，轉戰 “小芯片” 方向，陸續推出了自研影像芯片澎湃 C 系列，充電芯片澎湃 P 系列，以及自研電池管理芯片澎湃 G 系列等。

雷軍曾表示，研發芯片是手機科技的制高點，小米必須掌握這一核心技術才能躋身全球頂級手機廠商行列。

據內部消息，後續研發的澎湃 S2 芯片經歷了五次流片失敗，加之 5G 基帶研發門檻極高，小米最終暫停了手機 SoC 項目，轉向研發藍牙、射頻等外圍芯片。

根據公開信息，小米早在 2024 年已成功流片國內首款 3nm 手機系統級芯片。流片作為芯片研發的關鍵環節，意味着小米已完成從設計到樣品測試的完整流程，而此次官宣的玄戒 O1 極有可能正是這款採用 3nm 工藝的芯片。

目前小米還沒有公佈玄戒 O1 詳細的規格參數，不過根據各種曝光消息，其 CPU 可能採用 “1+3+4” 八核設計，性能對標驍龍 8Gen1，是相對成熟、可靠的方案。

人民網 15 日高度評價小米自研芯片的意義，稱 “最近一年，小米在新能源汽車、國產芯片等領域接連帶來突破創新。這證明了，只要堅定實幹，就沒有不可逾越的高山；只要奮起直追，後來者永遠有機會。”