小米造芯：一个失败者重整旗鼓

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1楼帖子 大中小发表于 2025-5-28 15:31

小米造芯：一个失败者重整旗鼓

古希腊哲学家赫拉克利特说：人不能两次踏入同一条河流。如果他见过雷军，他可能会改变这个想法。

小米并非意外闯入集成电路产业的新兵，也不是出手即巅峰的童话故事。在 SoC 设计这件事上，小米也曾不自量力。

2017 年铩羽而归的澎湃 S1 曾是伴随了公司整整八年的 “黑历史”。2020 年的十周年的演讲，雷军罕见谈及芯片研发，说小米 “走了一些弯路”[2]。

四个月之后的 2021 年 1 月，已经决定进军汽车工业的小米同时，开启了另一项前路未知的计划：重启手机?SoC?的设计研发。

这个研发项目对外高度保密，以至于给团队招人制造了困难：没人相信小米研发 SoC 的战略决心与定力。更大的反对声则来自公司内部：

作为曾经的失败者，为什么这一次就能成功？

前车之鉴

对于研发三年，生命周期六个月的澎湃 S1，小米内部复盘中对自己的评价是：低估了芯片设计的难度与复杂性，无知无畏。

2017 年 3 月，搭载澎湃 S1 芯片的小米 5C 上市，这枚芯片基于联芯科技的技术平台开发，采用 28nm 工艺生产，即便考虑中端定位，也上市即落后。后续产品澎湃 S2 遭遇难产，主体公司松果进行改组，业务转向 IoT 芯片。

2017 年 2 月，小米发布澎湃 S1 芯片

小米用三年时间和 10 亿元研发成本换来了两个教训：

一是孤注一掷的心态不一定成功，但瞻前顾后的犹豫一定会失败。

对 SoC 研发来说，各个业务部门的战略定位必须高度统一，松果作为独立公司存在于小米 “体外”，注定很难与 “体内” 的业务部门打配合。

二是如果没准备好至少三代芯片的投入，那干脆第一代就别开始。

做芯片和做手机不同，手机的研发是基于产品的项目管理，但芯片设计是一种连贯性的技术能力建设，以每年迭代的产品的为表征，远非当时的小米能够驾驭。

澎湃 S2 项目中止，但小米的芯片设计团队没散伙，而是转向了 “小芯片” 业务。

一部手机里会搭载上百颗芯片，最核心的 SoC（System on Chip）是一个集成了多个功能模块的 “片上系统”。把 SoC 当成一套大平层，功能模块就是对应的客厅、卧室、厨房。装修一个洗手间和装修一套大平层，无论投资规模还是技术难度都不能同日而语。

苹果的 A18Pro 芯片，是一个集成了

CPU/GPU/NPU/?内存?/ISP?等模块的复杂片上系统

所谓 “小芯片” 战略，可以类比为先试着把厨房装好，按雷军的说法 [2]，“不断练手、积累经验”，至少下一次别砸了承重墙。

后来，小米开发的 ISP 芯片和影像算法（阳台），就被集成进了玄戒 O1（大平层）。

2021 年 SoC 研发重新提上日程时，小米的营收相比 2014 年翻了 4 倍，手机销量跻身全球前三。一个直观对比是：2017 年澎湃 S1 上市时，小米手机部和松果一共有 500 名员工。今天，玄戒开发团队有 2500 人，小米手机部有 13000 人。

但小米面对的不确定性并没有降低，因为集成电路是一个以年为单位不断成长的产业 —— 你进步的时候，别人也没闲着。

小米诞生的第一个十年是集成电路产业链发展最快的十年，英伟达的市值翻了 36 倍，芯片制程从 45nm 跨到了 5nm，一颗指甲盖大小的芯片里能集成的晶体管规模从 10 亿提高到了 150 亿。

这个过程中，小米和同行在芯片设计能力上的差距不是变小了，恐怕是变大了。在汽车业务刚刚起步、财务压力骤然增加的背景中，小米面对的问题是：当年花 10 亿买到的教训，要不要花 100 亿再买一次？

反复的讨论中，小米决策层逐渐形成了一种共识：重启?SoC?研发是个必然的选择。

一方面，如果小米的手机业务想更进一步，无论研发 SoC 存在多少不确定性，它都是个务实的决策；另一方面，包括手机和汽车在内的愈发多元的终端产品线，必然需要一个统一的计算平台，以及对应芯片设计能力的支撑。

因此，真正变化的是芯片设计之于小米的定位：澎湃 S1 是一个 “项目”，玄戒 O1 是一个 “战略”。

验收一个项目的标尺是结果，只有成功和失败；推进一个战略的核心是过程，积累比成败更关键。如果总是因为失败的潜在代价踯躅不前，“孤注一掷” 就只是个口号。

想在数学考试拿满分，就不要逃避最后一道题。

孤注一掷

SoC 研发项目重启时，小米决策层定下了两个规则：

一是锚定 “高端旗舰 SoC” 的定位，在晶体管规模、核心参数和工艺制程上力争与行业第一梯队齐平。从实际结果看，玄戒 O1 的大部分参数规格，可以对齐苹果的 A18 Pro。

二是玄戒研发团队隶属于手机部门，实际运作中与手机部门是一个团队。由副总裁朱丹直接挂帅，他是小米 54 号员工，很可能是小米在社交媒体粉丝最少的高管。

雷军对芯片设计的精力投入仅次于汽车业务，玄戒 O1 项目原则上每周开一次会对齐目标，实际上每周开 3-4 次，雷军几乎从不缺席。

芯片设计是一个技术问题，也是一个战略问题，更是一个集合了财务控制、流程规划、项目管理、公司治理的系统性问题。

旗舰机型的研发，一般需要手机部门在机型上市的前 8-12 个月左右拿到芯片，进行软硬件的适配。考虑到小米 15S Pro 与公司 15 周年绑定，延期的后果比老板握手我插兜严重得多。因此，手机部门必须在 2024 年 5 月左右拿到芯片。

如果要 “对标同代旗舰芯片”，设计团队需要 “推测” 旗舰 SoC 在 2024 年底能达到什么样的规格，并以此指定自己的目标。就像一场超纲的数学考试，不仅自己要拿足够的分数，还得猜对同桌考了多少分。

英伟达在 2025 年 GTC 公布的路线图，产品已经规划到了 2028 年

玄戒 O1 提出 “频率达到 3.9GHz” 的技术目标，就是基于 “旗舰 SoC 超大核 + N3E 工艺下，频率达到 3.6GHz” 的假设，提出的进一步研发指引。

0.3GHz 的频率提升是个非常激进的目标。作为对比，桌面级 CPU 的主频从 3.0GHz（Intel Pentium 4）提高到 5.7GHz（AMD 9950X3D），用了整整 20 年。

芯片设计真正的难点，在于 “按时交付” 和 “成本可控” 两个限定条件：芯片部门一失误，手机部门就完不成 OKR。

芯片开发可以大致拆解为架构设计与规划、验证仿真、IP?集成、物理实现、流片、回片等多个步骤，时间跨度在 18-36 个月，每个步骤都可能遇到反复修改、推倒重来的情况，一旦某个环节出现问题，很容易引发连锁反应，导致全面失控。

这个流程的凶险之处在于 “没有中间结果”：芯片开发没有进度条，流片成功前，一切都是未知数。相当于高中三年没有模拟考，读完直接参加高考，家长心里肯定没底。

所谓流片（Tape-out），可以理解为芯片电路设计完成后，转换为物理芯片的过程，即芯片的 “试产”。回片（Bring-up）指芯生产完成，集成到终端设备上进行验证和测试。

流片环节的特点是 “容错率为零”：巨大和微小的设计失误都会导致流片失败。考虑到先进制程的流片费用，很容易造成财务失控。

笔记本电脑可以先评估 BOM 成本、再制定零部件方案、接着评判外观设计，每个环节都是止损窗口。但芯片设计是一场没有前线战报的大规模战役，只有战役打完，指挥部才知道自己派出去的是赵云还是赵括。

2024 年 5 月，玄戒 O1 一次流片成功后回片，雷军、卢伟冰和曾学忠相继接到了研发团队通过工程样机拨打的电话，小米内部对玄戒 O1 最终表现的评估结果是 “比较超预期”。

如果玄戒 O1 是一个项目，它可能是成功的；如果玄戒 O1 是一个战略，它才刚刚开始。

晶体管的世界没有爆品模式，小米要趟的河还有很多。

直面复杂

2010 年 1 月，乔布斯在 iPad 发布会上第一次公开了苹果 A 系列芯片的开山之作 A4。在超过一小时的发布会上，A4 得到的戏份还不到 20 秒。

这颗芯片的里程碑意义在日后被反复渲染，但问世之初，业界对 A4 的态度反而是以 “套壳三星” 为代表的贬低和嘲讽。

A4 芯片采用 ARM 的 Cortex-A8 内核，频率 1GHz，45nm 工艺生产，性能十分突出，唯一缺点是跟三星的 “蜂鸟 S5PC110” 太像 —— 三星的芯片采用了 Intrinsity 的技术，后者又被苹果收购，导致两颗芯片技术同源。

2010 年 iPad 发布会，A4 芯片被寥寥数语草草带过

A 系列芯片的质变要等到第三代产品 A6：Apple Silicon 团队用基于 ARMv7 架构的 Swift 内核替换了公版内核，参数规格开始对齐同业。2013 年，第四代 A7 成为首款 64 位移动处理器，彻底甩开了安卓阵营。

苹果的路径此后成为了一套标准模板，在发布会上吊打过苹果的友商，都心照不宣的拿起了这套参考教材：

从公版方案入手，基于自己的技术目标，不断迭代产品。

这种范式源自被台积电和 ARM 改变的产业规则。

90 年代前，几乎所有半导体公司都包揽设计 - 制造 - 封测三大环节。但芯片规模越来越大，对应的投资水涨船高，中小公司无力负担三个环节的开支，出现了英伟达和台积电这类只做设计 / 制造的公司。

AMD 创始人 Jerry Sanders 曾用?“有晶圆厂才是真男人（Real men have fabs）”?讽刺 90 年代雨后春笋般只做设计的芯片公司，结果接班人 Hector ruiz 迫于财务压力，反手甩卖了自家晶圆厂，即后来的全球第四大芯片代工厂格罗方德。

AMD

创始人 Jerry Sanders

台积电的代工模式逐渐被接受，ARM 的出现进一步拉低了芯片设计的入场门槛：ARM 不参与芯片设计，而是专注架构与?IP?的研发验证，并将其授权给芯片设计公司。

原因与 AMD 甩卖晶圆厂类似：从零开始设计全新的架构和?IP?成本巨大，强如苹果也栽过跟头。

苹果 A 系列芯片的 GPU 架构一直由自英国公司 Imagination 提供授权，2017 年，家大业大的苹果宣布弃用 Imagination 的 PowerVR 架构，并且不太厚道地在消息公布前从 Imagination 挖走了一批工程师，转向自研架构。

Imagination 的股价当天就跌了 75%，公司丢掉大客户后，被卖给了中资背景的财团 Canyon Bridge。但离开 Imagination 的苹果过的也不好，由于自研架构进展不顺，双方于 2020 年破镜重圆，苹果续上了断缴两年的授权费。

芯片设计是一个 “入门容易精通难” 的门类，小米并不特殊。

把芯片比作大平层，ARM 和 Imagination 这些公司提供的是户型 + 硬装 + 软装的设计方案，并由台积电完成具体的施工和装修。但芯片设计还需要完成两个工作：

一是?ARM?只提供?CPU?和?GPU?的架构，相当于只有客厅和卧室。手机公司还需要自行将处理影像的 ISP（阳台）和处理 AI 计算的 NPU（书房）等模块集成进去。由于小米的 5G 基带还在开发，玄戒 O1 只能外挂联发科的方案。

二是?ARM?提供的是标准化样板间，不可能同时满足丁克家庭和三孩家庭的需求。这是推动手机公司研发芯片的最核心因素，所有公司都会基于公版架构定制化开发。玄戒 O1 在通用方案的基础上设计了两个超低功耗核心，明显指向了特定场景的体验优化。

房子不完美可以先凑合住，但芯片不量产就卖不出去。芯片研发过程不产生任何现金流，拖垮财务的隐患巨大。因此，所有手机公司的造芯模式都是 “以贩养吸”，一边卖芯片一边做芯片：

以产品代际为单位，逐步替换通用的公版?IP?和架构；以十年周期为尺度，打造一艘忒修斯之船。

早在 2015 年，高通就在骁龙 820 芯片中引入了 Kryo 架构，这款应对苹果 A7 的仓促之作因为功耗问题翻了大车。直到 2021 年，高通收购苹果芯片架构师 Gerard Williams 创办的公司 Nuvia，基于后者技术推出 Oryon 架构，自研架构才走上正轨。

Nuvia 的三位创始人：John Bruno、Gerard Williams III、Manu Gulati

三星的命运更加多舛。2015 年，三星推出 Mongoose 架构的 Exynos 8890 挑战高通 ——Mongoose（猫鼬）是高通老架构 Krait（金环蛇）的天敌，挑衅意味明显。结果 Exynos 8890 同样遭遇功耗爆炸问题，被欧洲手机用户联名要求换成高通，回旋镖狠狠扎了回来。

华为的造芯之路同样坎坷。从骂声一片的 K3V2，到第一款集成 4G 基带的麒麟 910，再到全球第一颗 5nm 工艺 SoC 麒麟 9000，同样历经十年。直到今天，集成了 153 亿晶体管的麒麟 9000 都代表着国内芯片设计的最高水平。

《首尔之春》里黄政民扮演的全斗焕有句台词：失败才是叛国，成功就是革命。芯片工程师唯一的敌人是物理学，你有足够的时间把伤口变成勋章，把黑历史变成来时路。

跨过壁垒

社会舆论对芯片的认知往往存在两个误区：一是高估了集成电路产业的壁垒；二是低估了集成电路产业的壁垒。

所谓 “高估产业壁垒”，并不是指被台积电和 ARM 这些金牌乙方拉低的入场门槛，也不是指芯片设计的投资规模存在水分，而是集成电路产业一个有别于其他产业的鲜明特征：后发者可以从中间环节切入。

玄戒 O1 问世后，一种疑问认为，小米没有任何 5nm/7nm 和更成熟制程的芯片设计经验，为什么能直接从最先进的 3nm 工艺起步 —— 但这其实并不奇怪。

由于摩尔定律的存在，芯片的参数会呈指数级提升：2010 年至今，单位芯片上堆叠的晶体管规模扩大了 20 倍，十年前的车还能开，十年前的手机已经卡的不能用了。

这个过程中，新旧技术的切换让后来者可以从中间环节切入市场，甚至直接进入先进的技术环节：韩国面板产业的起步，就绕开了日本的 1/2 代线，直接从 3 代线做起；金融危机后中国大陆投资面板产业，也直接瞄准了 5/6 代线。

日本晶圆厂 Rapidus 决定跳过所有制程，直接从 2nm 开始生产

所谓 “低估产业壁垒”，在于集成电路产业经过漫长时间的分工与整合，产业链上下游的各个环节，存在着 “互相适配” 的绑定关系。

一颗芯片从设计到封装完成，需要用到 ARM 的指令集和架构、Cadence 的?EDA?工具、Toppan 的掩模版、ASML 的光刻机、东京电子的刻蚀机、KLA 的封测设备、信越化学的硅晶圆、霍尼韦尔的靶材、东京应化的光刻胶等等。

在摩尔定律的推进过程中，每个环节的研发和改进都需要上下游环节的配合协作、相互适配，由此形成了环环相扣的共同体。这个过程中积累的 Know How 会成为某种意义上的 “标准”，进一步拉高行业门槛。

俗话说 “一流企业做标准”，但标准不是被 “制定” 出来的，而是在市场充分竞争中不断磨合推敲形成，最终演化为产业心照不宣的规则。

每一个芯片设计领域的新兵需要做的都不是一颗芯片、一种架构、一个解决方案，而是证明自己有能力融入这套森严有序的规则，并有能力成为标准的推动者。小米要做的还有很多。

中国大陆集成电路产业的薄弱，一个重要原因是在产业技术高速迭代的周期参与度不足，导致错过了产业标准和规则的适配过程，在高附加值环节的存在感有限。

尤其是芯片制造环节的短板，很容易让人低估芯片设计环节的重要性。在集成电路产业链上，设计与制造其实同样重要。

作为全球顶级的晶圆代工厂，台积电的高附加值其实是 “特殊性” 的。台积电的高利润率来自与同业恐怖的技术差距，但并没有改变芯片制造重资产、高资本开支的特点。

而芯片设计的高附加值是 “行业性” 的，大部分芯片设计公司都有非常高的毛利空间与附加值。原因在于，芯片设计环节直接对应着消费市场的需求，定义了一块硅晶圆在消费市场的价值，也是牵引产业发展趋势的最终环节。

“首颗国产 3nm” 并不是简单的口号，它是一张奢侈的入场券，它提供了另一种可能性。

尾声

玄戒 O1 发布的尾声，雷军以 “后来者” 和 “追赶者” 自居：“这个世界终究不会是强者恒强，后来者总有机会。”

雷军在小米 15 周年战略新品发布会

集成电路产业不是一家公司以一己之力浇筑的摩天大楼，而是一代又一代的汗水与智慧以纳米为尺度勾勒的超级工程。工业史上最复杂的链条与分工，孕育过不计其数的伟大公司，也埋葬过数不胜数的未竟理想。

但物理学的国境线足够绵延，供后来者丈量新的边疆。

来源：饭统戴老板

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