Android - III 手机产业链与Design House前文说到,生产手机以前,制造厂家需要预先得到软硬件的产品级设计方案,然后按照设计方案亦步亦趋地做,就可以制造出手机了。软硬件的产品级设计包括以下内容, 1. 主板设计,或者Gerber文件,或者PCB板。 2. 产品级的系统软件。 3. 需要组装的全部元器件的清单(BOM List)。 4. 配套的外壳。 谁负责这些设计呢?答案:大厂有自己的设计部门,例如Motorola,Nokia等等。小厂可以外购设计,不仅芯片厂家能够提供设计服务,而且还可以求助专业的设计公司(Design House)。Design House根据芯片厂家提供的手机参考方案,完成手机的产品级设计然后卖给手机生产厂家。 照理说,合乎常理的顺序是手机经销公司确定手机功能,然后联系制造厂商定货,制造厂商把设计任务交给Design House,Design House确定需要什么样的芯片后,向芯片厂商定货。即,经销商 -> 制造厂商 -> Design House -> 芯片厂商。但是早期的手机制造产品链不是这个顺序,而是正好反过来。芯片厂商制造芯片,提供手机参考设计,然后向Design House兜售这些芯片和参考设计。Design House把参考设计完善成产品级的设计方案后,推销给制造厂商。制造厂商生产出手机后,通过营销公司向市场推销。即,芯片厂商 -> Design House -> 制造厂商 -> 经销商。 为什么会造成这种首末倒置的现象?据传,有人问发明汽车的亨利福特,为什么不重视市场调查,福特的回答是这样的,“如果我问大家想要什么?他们会说,他们想要一匹跑得更快的马。(If I'd asked people what they wanted, they would have asked for a better horse.)[17]”。无独有偶,引领新潮的Apple公司的CEO,Steve Jobs,在谈到Apple公司的创新理念时,他说,“Apple公司的设计宗旨很简单,就是做一个Apple员工自己喜欢的产品”。在技术迅速发展的领域,研究引导制造,制造引导市场。 专业设计公司,Design House,不是一个全新的概念。中国手机的Design House,从曾经昙花一现,到如今惨淡经营,大起大落只有不到短短10年的时间。 中电集团的CECW (CEC Wireless),从99年开始与荷兰Philips合作,到2001年卖下Philips R&D设立中电赛龙,成为中国第一家手机Design House[18]。从那以后尤其是2002年,国内Design House一度雨后春笋般成立的,2003年以后引起广泛注意。除中电赛龙外,国内比较有名的Design House有,经纬科技,龙旗,德信。 微软曾经大力扶持德信,动机或许是企图以此改变微软对台湾的HTC的过渡依赖,也可能是打算控制住Design House,这个手机制造产业链的龙头,进而影响整个产业链。但是不幸的是,德信并没有如愿成长起来。倒是HTC,踏踏实实,一步一个脚印。例如从HTC TouchFlo开始,HTC向Shell方面发力。当时大家都觉得奇怪,WinMobile的Shell已经很不错,作为微软的协作厂商,HTC为什么要搞重复建设呢?当HTC Hero亮丽出场以后,一切都得到了解释。人无远虑,必有近忧,如果德信当年预见到软件的力量,像HTC一样,花大力气积累技术实力,或许时至今日,就不会把自己的陨落归结于产业链升级等等这些外因了。 2003年度,国内Design House的利润率曾经高达70%。但是好景不长,一年以后,2004年平均利润率下降至35%左右。各个Design House为了扭转败局,改变了以往的商业模式,转而采用对制造厂商更为优惠的方式。以往Design House的商业模式是,一手交钱一手交设计方案,收取开发费。现在的模式是,根据销量提成的模式,与制造厂商分摊手机销量不畅的风险。但是,形势进一步恶化,到了2005年,由于更多的公司掌握了手机设计技术,Design House的平均利润率,进一步下降到23%[19]。Figure 26列举了2006年国内主要手机厂商及IC供应商。 Figure 26. 2006年中国主要手机厂商及IC供应商 [20] Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2621/4183861726_79e05c560e_o.jpg 就在Design House冬天即将来临的时刻,2006年,MTK方案进入市场,并且迅速挤兑了其它Design House的市场份额,使得国内Design House的平均利润率,2006年跌至15%,2007年是5.1%,而2008年可能只剩3%[19]。 令人疑惑也令人感兴趣的是,眼看着Design House的严冬即将来临,MTK却似乎极具抗寒能力,而且在其它企业面临萎缩的形势下,却异军突起,2006年一举占据了国内手机芯片市场的40%,见Figure 27。他们的独门秘笈是什么? Figure 27. 2006年MTK芯片方案占中国市场40%份额[20]。 Courtesy http://farm5.static.flickr.com/4045/4183858092_dda7e761ef_o.gif MTK的董事长蔡明介,早年是台湾第二大半导体企业,台联电的打工仔。1995年,台联电调整业务方向,要把蔡明介所在的IC设计部门剥离出去,分炉吃饭。蔡明介就这么被逼上梁山,开始了创业的历程。经过一番波折以后,联发科(MTK)于1997年成立。塞翁失马,焉知非福,不到两年的时间,MTK就赚到了第一桶金。 联发科起家靠的是CD-ROM芯片。CD-ROM的读盘速度以150KB/秒为基数,当时大多数CD-ROM的数据是4倍和8倍,即4x150KB/s和8x150KB/s。MTK迅速推出20倍机型,顺利确定了市场地位。 从1999年底开始,蔡明介频频访问美国加州,他注意到Intel的增长率放缓了,只有5%,而高通的增长率却高达26%。他意识到,为手机设计IC,前景看好。主意拿定以后,立刻采取行动,他从Rockwell挖来了手机基带芯片专家徐至强。徐上岗以后,2001年,MTK正式开始无线通信芯片的研发。 2003年底,第一款MTK基带芯片研发成功。 产品研制出来以后,接下去就是营销。MTK的营销方式称为“Turnkey”,即把手机的关键组成部分,芯片,操作系统,以及一些应用软件,这三者捆绑起来,给手机制造厂商提供“一站式解决方案”。有人戏说,有了MTK以后,只要三个人就可以成立手机公司,一个人接洽MTK,第二个人找代工厂,第三个人做营销。这个说法比较夸张,但是的确也说明了,MTK 大大降低了手机制造的难度。 另外,山寨手机之所以繁荣,除了MTK以外,还离不开配套元器件生产厂商,例如比亚迪(BYD)。BYD提供外壳,柔性线路板,液晶屏,摄像头,马达,键盘等等几乎手机所有配件。除了做手机配件以外,比亚迪现在还制造汽车。 MTK的“一站式解决方案(Turnkey)”,很多人耳熟能详。客观上讲,把芯片,OS和基本Apps,三者捆绑起来,这个主意并不是具有突破性的技术创新。为什么其它公司没有做到,偏偏让一个小公司,一个原本在手机芯片领域名不见经传的小公司,大红大紫呢?MTK在技术上做了哪些贡献呢?具体分析,留给下一节。 Figure 28. MTK董事长蔡明介 [21]. Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2653/4184006050_f485c242fc_o.jpg Reference, [17] Henry Ford's Quote. (http://en.wikiquote.org/wiki/Talk:Henry_Ford) [18] Philips transferred its mobile handset activities to China Electronics Co (CEC). (http://www.online-ma.com/cma/doc.asp?id=23) [19] China Mobile Phone Design House Report 2007. (http://www.researchandmarkets.com/reports/554493) [20] MTK方案及代表手机大揭秘。 (http://blog.163.com/xiaotu_sh2008/blog/static/683125962008111695849617/) [21] 联发科董事长蔡明介。(http://www.esmchina.com)/ART_8800096032_1100_0_0_4200_99d3a820.HTM) [22] MTK发家史 (http://telecom.weaseek.com/2008/0624/45326621_2.shtml) MTK颠覆手机产业链MTK一站式解决方案(Turn-Key)模式出现以前,手机设计开发流程大约可以分成以下6步。 第1步,Design House从芯片厂商那里拿到参考设计。 芯片厂商根据自己的市场部门对手机市场的预测,决定未来几年手机需要哪些功能,然后围绕自己的CPU内核,确定手机的参考设计,宗旨是推销自己的芯片。例如 2003年,MTK最早的MT6205基带芯片,内核为ARM7,只有GSM等等基本功能。可能是因为当时MTK认为,GPRS,WAP,MP3等等功能,市场上可能没有需求,所以决定MT6205基带芯片轻装从简,把这些累赘的功能统统裁剪掉。 等到参考设计的软硬件开发都接近完工了, 芯片厂商的营销人员就挨家挨户地拜访Design Houses,展示新款的参考设计,游说新款方案具有广阔的市场前景。如果Design House同意合作,那么Design House会依据新款的参考设计,设计新款手机的整套方案。然后Design House把新款手机的整套方案,推销给手机制造厂商。制造商一旦决定投产,就会向芯片厂商批量订购芯片,芯片厂商因此获利。 第2步,确定配件元器件。 芯片厂商提供给Design House的是参考设计,而Design House提供给制造厂商的是产品级设计。前文说过,所谓产品级设计,包括以下部分, 1. 主板设计,或者Gerber文件,或者PCB板。 2. 系统软件。 3. 需要组装的全部元器件的清单(BOM List)。 4. 配套的外壳。 芯片厂商提供参考设计,宗旨是推销芯片,尤其是基带芯片。对于其它外围元器件,则留有余地,让Design House自己去选择。Design House选择外围元器件的标准,除了质量以外,还需要考虑成本,以及供货商是否能按时供货等等因素。Design House确定了这些元器件以后,就可以着手设计主板的布局和连线,决定配件元器件的清单(BOM List),系统软件,和外壳等等。 芯片厂商提供的参考设计,往往以开发板的形式出现。所谓开发板,也被称为大板,因为尺寸远比手机大得多,有的大板甚至可以媲美报纸的面积。Figure 29显示的是Samsung的S3C44BOX芯片开发板[24]。这个开发板的参考设计,包括使用HY57V641620 8M SDRAM,HY29LV160 2M Flash。假如Design House认为,8M的内存小了,2M的闪存也小了,需要换成更大空间的RAM和Flash。LCD也可以换成比亚迪(BYD)的产品,性能更好,价格却更便宜[25]。在这个开发板上,可以方便地改变连线,测试选用不同的配件元器件的性能和能耗等等。 Figure 29. Samsung S3C44BOX开发板,内核是ARM7TDMI,一些MTK基带芯片也采用同级别的ARM7EJ-S内核[24]。 Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2573/4194503829_e8cc18b36a_o.jpg 第3步,开发调试驱动程序。 在确定配件元器件的时候,要同时开发及调试相应的驱动程序。 第4步,产品级主板设计。 确定了微处理芯片以及配件元器件以后,Design House着手把大板改成小板,也就是设计产品级主板。产品级主板设计主要是让主板更紧凑,这包括布局和连线,同时加上紧固件以及绝缘和散热材料,使手机更加坚固耐用。 Figure 30. iPhone初版双主板 [26] Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2752/4197014647_c1e51e976e_o.jpg Figure 31. iPhone初版无线主板 [26] Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2659/4197014655_e506f6e60f_o.jpg Figure 30显示的是iPhone初版的主板。iPhone有两块主板,左边是AP(Application Processor)主板,操作系统,用户界面以及应用程序都运行在AP主板上。图中黄色部分是覆盖在芯片上的绝缘膜,四周的铝合金边框使手机更坚固。右边是BP(Baseband Processor)主板,负责通讯功能。Figure 31显示的是BP主板的背面,从图中也可以看到很多用于紧固的铝合金边框。这两张图片[26]显示的是初版iPhone的主板,3G版的iPhone主板,可以参考[27]。 严格说来,在这篇介绍Feature Phone的章节里,用iPhone做例子,是不准确的。因为iPhone是Smart Phone,而不是Feature Phone。但是无论是Feature Phone,还是Smart Phone,从大板到小板的设计过程,却是相似的。 第5步,进一步调试软硬件,使之达到产品级。 所谓产品级的最高标准,是稳定,是不出bugs。当然在现实生活中,完全杜绝bugs是不可能的。但是产品有优劣之分,bugs数量的多寡,是衡量产品质量的一个重要指标。 第6步,Design House设计一些参考外壳,参见Figure 32,然后把从里到外的整套设计演示给制造厂商看。 Figure 32. Ginwave (经纬) Design House的设计样品 [28] Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2503/4197117113_e64c36dfa8_b.jpg 总结一下前面所述,传统的手机设计开发分成6步,这六步均由Design House负责。 1. 从芯片厂商那里拿到参考设计。 2. 确定配件元器件。 3. 开发调试驱动程序。 4. 设计产品级主板。 5. 进一步调试软硬件,使之达到产品级。 6. 设计一些参考外壳,然后把从里到外的整套设计演示给制造厂商看。 MTK 一站式解决方案(Turn-Key)模式出现以前,手机Design House与制造厂商的合作模式,主要是Open BOM模式。在这个合作模式下,Design House提供主板设计的图纸,以及需要采购的配件元器件清单(BOM List)。手机制造厂商拿到主板设计图纸以后,让芯片厂商按图纸制造主板。同时,手机制造厂商根据BOM List,采购其它所需配件元器件。主板和配件元器件到齐以后,手机制造厂商组织生产以及质量测试。然后把生产出来的手机整机交付营销商销售。 MTK 的一站式解决方案(Turn-Key),实质上是把芯片厂商与Design House两家的工作,由MTK一家包揽了。MTK提供给手机制造厂商的不是设计图纸,而是提供已经组装了主要元器件的主板实物(PCBA),以及供参考的BOM List。手机制造厂商,只需要根据BOM List,选择采购与主板兼容的LCD,麦克风,扬声器,以及外壳。然后把这些外设以及主板组装起来,贴牌打包,即可上市销售。 采用Turn-Key模式,手机制造厂商需要采购LCD等等外设,然后组装到主板上。如果手机制造厂商,连这两个步骤也嫌麻烦,MTK甚至可以提供完整的裸机。这种模式,称为整机解决方案(Whole-Set)。采用Whole-Set模式,手机制造厂商只需采购并组装外壳,就可以贴牌打包上市销售了。 Figure 33. MTK提供的主板,组装了外设以后的裸机,以及装上外壳后的手机 [29]。 Courtesy http://farm5.static.flickr.com/4002/4195300972_a1dd764eb8_o.jpg Figure 34. 裸机主板(PCBA)的正面 [30]. Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2625/4194503831_d5fbf67d28_o.png 总之,MTK模式的出现,颠覆了以往的Open BOM模式,取而代之以Turn-Key模式,甚至Whole-Set模式。在Turn-Key模式下,MTK只提供主板,参见Figure 33中,左边那张照片,以及与主板兼容的可供选择的BOM List。在Whole-Set模式下,MTK不仅提供主板,而且连外设也组装好了,手机制造厂商只需要组装外壳,参见Figure 33中,中间那张照片。中间那张已经组装好了外设的主板的反面,参见Figure 34 [30]。图中可以清晰地看见MTK的芯片,MT6225A。 MTK模式的出现,打破以往手机制造大厂,垄断手机市场的局面,催生了众多小资本小规模的手机制造厂商。对于消费者来说,MTK Feature Phone的卖点是,价格低廉,外壳新潮,但是缺点是功能雷同。 MTK模式出现以后,其它Design House并不是无事可做,他们仍然可以在MTK基础上,做一些增值软件开发等等工作,但是这些修修补补的工作,难以重现往日Design House日进斗金的辉煌了。 对比Figure 34中MTK Feature Phone的主板,与Figure 30中iPhone Smart Phone的主板,一个明显的区别是,前者只有一块主板,而后者分为AP和BP两块主板。MTK在Feature Phone时代的成功,是否能够在Smart Phone时代继续发扬光大?要回答这个问题,首先要深入了解Feature Phone与Smart Phone在硬件及软件方面的区别。 Reference, [23] MTK平台发展及各款芯片的功能。(http://bbs.cniso.org/bbs/thread-64473-1-1.html) [24] 增强型Samsung S3C44BOX/ARM7TDMI开发板。(http://www.cediy.com/webHtml/Product/tooles/ARM/ARM7/16420090317111000.html) [25] 比亚迪LCD产品介绍。(http://www.bydit.com/docc/products/lcd_p.asp) [26] 拆解初版iPhone。(http://hkmsyp.com/forum/thread-10198-1-1.html) [27] 拆解3G版iPhone。(http://www.beareyes.com.cn/2/lib/200807/14/20080714332.htm) [28] 手机Design House与制造厂商的合作模式。(http://www.ginwave.com/docc/product/product.asp) [29] MTK平台手机。(http://wujianspace.spaces.live.com /?_c11_BlogPart_BlogPart=blogview&_c=BlogPart&partqs=cat%3D%25e8%25ae%25a1%25e7%25ae%2597%25e6%259c%25ba%25e4%25b8%258e%2520Internet) [30] 山寨手机存活的理由。(http://tech.sina.com.cn/mobile/n/2008-06-12/10122253121.shtml) |