A MediaTek e a Qualcomm estão sentindo a pressão dos chips internos?

Por mais de uma década, Qualcomm e MediaTek têm sido as escolhas padrão para os melhores fabricantes de smartphones . Quase todos os smartphones ou tablets que você vê são alimentados por um chipset Qualcomm Snapdragon ou MediaTek. Mas o tremendo crescimento no desempenho dos dispositivos móveis nos últimos anos implica que mesmo as menores diferenças de desempenho podem afetar significativamente a decisão do comprador. Empresas como a Apple tiraram vantagem disso, elogiando o desempenho de seus chips personalizados em relação aos concorrentes da Qualcomm e MediaTek.

Com enxames de fabricantes de telefones explorando maneiras de projetar seus próprios chipsets de smartphones personalizados em uma tentativa de oferecer uma experiência personalizada aos usuários. o fenômeno parece estar em ascensão. A Qualcomm e a MediaTek sucumbirão a essa pressão das empresas que projetam seus chips internamente?

Samsung e Huawei fabricam chips há algum tempo

As marcas de smartphones já projetam seus próprios chipsets personalizados baseados em ARM – embora em uma escala relativamente menor que a Qualcomm ou MediaTek. A Samsung é sem dúvida a primeira marca que vem à mente quando pensamos em marcas de telefones que projetam ou até desenvolvem seus próprios processadores. Outra marca de telefone que faz isso é a Huawei, que é relativamente menos conhecida por seus chips internos.

Embora seja mais provável que se lembre da linha Exynos de chips para smartphones da Samsung, a empresa fabrica processadores para dispositivos eletrônicos como dispositivos multimídia portáteis, assistentes digitais pessoais e telefones com barra de chocolate há mais de duas décadas. De fato, o primeiro iPhone da Apple usava um processador Samsung – embora a série Exynos não tivesse sido concebida até então. Deve-se notar que as divisões móveis e semicondutores da Samsung são entidades separadas operando sob as mesmas marcas, e a Samsung Semiconductors, que fabrica a linha de chipsets Exynos, também fabrica o Snapdragon 888 / 888 Plus e o mais recente sistema Snapdragon 8 Gen 1 em um chip (SoC).

A marca Exynos foi introduzida pela primeira vez em 2011 com o Samsung Galaxy S II, que rodava em um Exynos 4210, um processador dual-core que apresentava os núcleos Cortex-A9 da ARM e foi construído em um processo de 45nm. Avanço rápido para o início de 2021; A Samsung anunciou o Exynos 2100 apenas dois dias antes do lançamento oficial da série Galaxy S21 . O Exynos 2100 foi elogiado por ser o primeiro chipset ARM da Samsung em vários anos que se equiparou ao chip Snapdragon 88 da Qualcomm em termos de desempenho, mas sua disponibilidade limitada apenas na série principal da Samsung o impediu de dominar Qualcomm ou Snapdragon, e o o mesmo vale para os chips HiSilicon Kirin da Huawei.

Apple alimenta o burburinho em torno do silício personalizado

Em 2020, a Apple provocou o burburinho em torno do “silício personalizado” ao romper os laços com a Intel para sua linha de Mac. A empresa revelou o Apple M1 , o primeiro chipset baseado em ARM para Macs, que consolidou a CPU, GPU, memória e armazenamento em um único chip. É justo dizer que a Apple quebrou a internet escolhendo uma solução personalizada e acabando com sua dependência da Intel. O chip Apple M1 foi visto como oferecendo muito melhor desempenho e eficiência térmica do que os mais recentes chips Intel x86-64 usados ​​nas máquinas Mac anteriores. As versões atualizadas – Apple M1 Pro e M1 Max – lançadas com os mais recentes modelos MacBook Pro de 14 e 16 polegadas de 2021 são muito mais eficientes em termos de desempenho de CPU e GPU e oferecem até 64 gigabytes de RAM integrada.

Embora o desempenho e a eficiência energética dos chips de silício personalizados da Apple sejam algo a ser invejado – e esteja sendo replicado pela Qualcomm por meio de suas soluções ARM – a maior vantagem deste anúncio parece ser o marketing de chips personalizados. Além das empresas chinesas que incluem Oppo, Vivo e Xiaomi, o Google também está nessa onda e anunciou sua entrada no mundo das soluções de silício personalizadas, começando com o chipset Google Tensor anunciado no início deste ano.

Enquanto isso, a Apple também está projetando seus chips personalizados da série A para iPhones e iPads e também está explorando opções para fabricar seus próprios modems 5G depois de adquirir o negócio de fabricação de chips da Intel .

Google Tensor inspira outros fabricantes

Em 2021, o Google lançou seu Tensor de silício personalizado para o Pixel 6 e o ​​Pixel 6 Pro . O chipset compartilha seu nome com as Tensor Processing Units (TPUs) do Google usadas dentro dos data centers da gigante. O Tensor SoC é projetado pelo Google para smartphones Pixel e é produzido em parceria com a Samsung. Embora baseado na plataforma Exynos , o chipset é o primeiro chip não Samsung a usar um modem Exynos 5G e foi projetado para atender aos recursos de IA e aprendizado de máquina no dispositivo. De acordo com o Google, o objetivo por trás do chipset personalizado é contornar as limitações dos chipsets da Qualcomm e permitir cargas de trabalho que anteriormente não eram alcançáveis ​​em plataformas móveis “padrão” por outros fabricantes de silício.

Antes do evento de lançamento do Pixel 6, a Qualcomm podia ser vista desabafando ao subtwittar.

"Decidimos fazer nosso próprio SoC para smartphone em vez de usar o Snapdragon"

— Snapdragon (@Snapdragon) 13 de outubro de 2021

Ao contrário de qualquer outro chipset da Qualcomm, MediaTek ou marcas como Samsung e Huawei, o Google Tensor usa dois núcleos ARM Cortex X1 para threads de alto desempenho para satisfazer os requisitos de IA exigentes, bem como aplicativos de aprendizado de máquina. Essa solução personalizada também permite que o Google use núcleos intermediários de baixa potência e de geração mais antiga na tentativa de manter a demanda de energia e a dissipação de calor sob controle – embora tenha havido inúmeras reclamações sobre superaquecimento . O chipset também usa uma GPU Mali-G78 de 20 núcleos personalizada para priorizar tarefas gráficas, como processamento instantâneo de fotos e vídeos, bem como aplicativos AR.

Empresas chinesas competem para fabricar chips internos

Marcas chinesas de smartphones, como OPPO e Xiaomi, também estão competindo para substituir os chips Qualcomm e MediaTek por seu próprio silício personalizado. A Xiaomi lançou seu primeiro chipset personalizado, chamado Surge S1 , para os smartphones de gama média mais alta. O chipset foi projetado especificamente para o Xiaomi Mi 5C. Embora estruturalmente semelhante ao Snapdragon 660 da Qualcomm, o chip Surge S1 apresentava uma GPU Mali personalizada e foi projetado principalmente para oferecer uma experiência de software mais otimizada na capa Android personalizada da Xiaomi, MIUI, e para ajudá-la a reduzir sua dependência da Qualcomm e MediaTek, especialmente para dispositivos a serem vendidos na China continental.

O Surge S1 deveria ser seguido pelo S2, mas o sucessor proposto nunca se materializou, e a Xiaomi acabou abandonando (via Weibo ) seus esforços para fazer um chip personalizado. No entanto, um ano depois de ter desligado sua linha de chipsets personalizados, a Xiaomi parece estar trabalhando na reconstrução de uma equipe e buscando IP para seu próximo chipset, de acordo com fontes da China (via Android Headlines ).

Ao mesmo tempo, a Oppo também foi informada pelo Nikkei de estar trabalhando com a TSMC de Taiwan para lançar chipsets personalizados em 2023 ou 2024. A empresa já embarcou em sua jornada de silício personalizada com sua unidade de processamento neural MariSilicon X personalizada (NPU), que foi apresentado no evento Oppo Inno Day em dezembro. O MariSilicon X combina essencialmente o NPU com o processador de sinal de imagem e possui um subsistema de memória dedicado. Todos esses componentes combinados darão aos telefones Oppo a capacidade de processar HDR na gravação de vídeo 4K e otimizações de câmera relacionadas à IA em tempo real.

O primeiro dispositivo a apresentar o chip MariSilicon X personalizado da Oppo é o Find X4, que será lançado no primeiro trimestre do próximo ano. Enquanto isso, como a Oppo compartilha sua propriedade com outras marcas de telefones proeminentes, incluindo Vivo e Realme – e foi recentemente ressurgida com OnePlus , podemos esperar ver mais dispositivos dessas marcas também se beneficiando dos desenvolvimentos da Oppo.

Junto com a Oppo, a Vivo também está avaliando diferentes alternativas do Snapdragon. No ano passado, anunciou as versões chinesas do Vivo X60 e do X60 Pro com o chipset Exynos 1080 da Samsung. Enquanto isso, a Vivo também anunciou seu processador de sinal de imagem (ISP) V1 personalizado para seu carro-chefe Vivo X70 Pro Plus . O ISP personalizado – em conjunto com a Zeiss Optics – supostamente oferece fotografias de qualidade profissional com algum processamento de IA a bordo.

Olhando para a legião de empresas chinesas de smartphones, é bastante evidente que elas estão tentando reduzir sua dependência da Qualcomm e da MediaTek. É natural questionar por que isso é tão importante. E para responder a isso, temos duas explicações potenciais sobre por que é obrigatório que as empresas tenham poder de fogo capaz contra a Qualcomm.

Fugindo do monopólio da Qualcomm

Por muitos anos, a Qualcomm e a MediaTek têm sido as pioneiras em termos de participação no mercado de chipsets. Dos dois principais fabricantes de chips, a Qualcomm teve uma posição mais forte, e é fácil correlacionar esse domínio com a noção histórica de que seus chipsets superam a concorrência, incluindo MediaTek, Exynos da Samsung e HiSilicon Kirin da Huawei. No entanto, a história tem mais ressalvas do que se poderia imaginar naturalmente.

Antes de passarmos por essas advertências, aqui está uma breve história da Qualcomm entrando no mercado de chipsets. A fabricante de chips começou sua jornada em 1985 como fornecedora de equipamentos de telecomunicações e comunicações por satélite. Investiu enormemente na renovação e comercialização da tecnologia sem fio CDMA e coletou mais de 100.000 patentes para comunicações sem fio via telefones. A Qualcomm também desenvolveu telefones portáteis baseados em CDMA no final da década de 1990, mas acabou vendendo seus negócios para a japonesa Kyocera Corporation para cobrir as perdas.

A Qualcomm realmente se tornou relevante na indústria de chipsets com a introdução dos chipsets móveis da série Scorpion em 2007. Essa série é o que conhecemos como Snapdragon agora. Ao adotar um design de SoC, a Qualcomm empacotou seu processador de banda base – ou modems – nos chips móveis que eventualmente começou a vender para fabricantes de telefones. Dado o controle da Qualcomm sobre o padrão CDMA, ela conseguiu empregar estratégias agressivas de licenciamento com empresas de smartphones, incluindo controlar sozinho os termos de acordos de licenciamento e ameaçar cortar os suprimentos abruptamente. Essas táticas foram identificadas como parte de uma decisão antitruste contra a Qualcomm em 2019 – um caso que começou inicialmente com a Federal Trade Commission (FTC) processando a Qualcomm por práticas anticompetitivas em 2017.

Dias após o processo da FTC contra a Qualcomm, a Apple processou a Qualcomm por mais US$ 1 bilhão por não pagar os descontos prometidos em taxas de licenciamento se escolhesse a Qualcomm exclusivamente para seus modems. A Apple também destacou a política “sem licença – sem chip” desta última, que implica que as empresas de telefonia tiveram que concordar em pagar taxas de licença para todo o seu portfólio de patentes.

Em vez de apenas vender seus SoCs, a Qualcomm fez acordos de licenciamento para o uso de tecnologias sem fio baseadas em CDMA, onde os licenciados tinham que pagar uma taxa com base no preço dos aparelhos. A Qualcomm obteve um bom lucro geral, independentemente de estar vendendo apenas esses componentes como parte de um SoC ou não.

Apesar de sua vinculação legal, a Qualcomm se recusou a compartilhar suas patentes com concorrentes, incluindo a Intel. Isso significou que a Qualcomm foi por vários anos a única fornecedora de modems CDMA e forçou empresas como a Apple a confiar nela para esses chips. Aliás, ela compartilhou suas patentes com concorrentes menores — na época —, incluindo a MediaTek. Mas como a Qualcomm era a principal fabricante de chipsets de ponta durante os primeiros anos dos smartphones, as empresas de smartphones tiveram que confiar nele para todo o SoC, e não apenas para o modem.

Em alguns outros casos, a Qualcomm também ofereceu descontos em suas taxas de licenciamento para empresas de smartphones se elas concordassem em usar chipsets Snapdragon em pelo menos 85% – e em certos casos, 100% – de seus smartphones. Além dos EUA, essas práticas monopolistas colocaram a Qualcomm no radar de – e pesadas multas de – agências anticompetitivas na Coréia, Japão, China, Taiwan e União Européia.

Com a decisão de 2019 contra a Qualcomm, a fabricante de chips foi forçada a renegociar seus termos de licenciamento com a maioria dos fabricantes de telefones sem ameaçar cortar o fornecimento de modems.

No entanto, com a Qualcomm ainda fornecendo mais de 50% dos modems de chipset (a partir de 2018), seu monopólio dominante é difícil de refutar se as empresas continuarem confiando na linha Snapdragon. Portanto, usar soluções personalizadas é um mecanismo sólido para contornar e frustrar a fortaleza da Qualcomm.

Medo do governo dos EUA

Embora tentar lutar contra seu monopólio seja certamente uma das razões pelas quais as empresas de smartphones estão se preparando para estocar contra a Qualcomm, a guerra comercial EUA-China também pode ter levado as empresas de telefonia – especialmente as chinesas – a se prepararem para qualquer ação repentina contra elas. Um dos maiores golpes na guerra comercial ocorreu quando o governo dos EUA, sob o ex-presidente Donald Trump, emitiu ordens executivas impedindo a Huawei de fazer negócios com qualquer empresa americana por motivos de segurança nacional.

A Huawei, que foi impedida de usar o Android ou se envolver em atividades comerciais com empresas como a ARM, estava devidamente preparada para mitigar o impacto desse golpe por causa de sua linha Kirin de chipsets móveis personalizados. Diante de tal adversidade, os negócios parariam da noite para o dia para qualquer outra empresa que não tivesse sua própria linha de chipsets prontos para substituir as ofertas da Qualcomm.

MediaTek e Samsung se aproximam da Qualcomm

Apesar da vantagem inicial da Qualcomm em computação móvel, os concorrentes MediaTek e Samsung estão se aproximando dela em termos de desempenho do chipset. A Samsung anunciou seu Exynos 2100 no início deste ano com a série Galaxy S21, que ostentava desempenho e eficiência de energia a par do então mais recente chipset da Qualcomm, o Snapdragon 888.

No final do ano, a MediaTek também anunciou o chipset Dimensity 9000 – seu maior chipset principal em muitos anos – que deve competir com o Snapdragon 888 e os chipsets Snapdragon 8 Gen 1 mais recentes. Em 2020, a MediaTek também superou a Qualcomm como maior fornecedora de chipsets para smartphones, e a diferença só vem crescendo a cada trimestre que passa .

Qualcomm diversifica

Enquanto isso, a Qualcomm está se diversificando em vários mercados diferentes além dos smartphones. Está atendendo a chipsets para wearables, como smartwatches e headsets TWS, headsets de realidade estendida (XR), soluções de conectividade 5G e Wi-Fi 6/6e, carros conectados, IA, automação em indústrias e Internet das Coisas (IoT) além do casa em ambientes industriais e médicos.

Apesar do aumento da concorrência, a Qualcomm vem apresentando resultados financeiros melhores do que as previsões. Mesmo com empresas como a Apple lutando para atender à demanda devido à escassez contínua de chips, a Qualcomm avançou com um crescimento de 55% ano a ano na receita no ano fiscal que termina em 2021.

A MediaTek, por outro lado, tem se concentrado em eletrônicos de consumo. Além dos smartphones, a empresa vem trabalhando em seu portfólio de chipsets para Chromebooks, smart e Android TVs, roteadores Wi-Fi e soluções de hot spot 5G. Juntamente com o Dimensity 9000 , a empresa também anunciou os chips Kompanio 820 e 828 para PCs móveis que oferecem maior eficiência de energia em comparação com os equivalentes da Intel, bem como um chip Pentonic 2000 de 7nm para oferecer reprodução de vídeo de até 8K com upscaling de IA e Dolby Vision em TVs inteligentes.

Qualcomm e MediaTek podem ser difíceis de substituir

Conversamos com os principais analistas do setor que compartilharam seus insights sobre por que as empresas de smartphones que se inclinam para o design de chips podem ter dificuldade em desarraigar a Qualcomm e a MediaTek. Todos eles concordam inequivocamente que é difícil replicar o mesmo sucesso da Qualcomm e da MediaTek instantaneamente, pois as empresas podem levar vários anos para obter a mesma experiência que esses gigantes.

Avi Greengart , presidente e analista líder da Techsponential, nos diz: “Projetar seu próprio silício é difícil e caro, mas pode ser uma ótima maneira de diferenciar seu dispositivo e, se os volumes forem altos o suficiente, pode melhorar as margens. No entanto, a concorrência é acirrada: a Apple estabelece um padrão muito alto, e a Qualcomm e a MediaTek estão se esforçando para acompanhar. Se o seu chip interno não fornecer o mesmo desempenho, funcionalidade, conectividade e eficiência de energia do que você pode comprar da Qualcomm, MediaTek ou Samsung, seu telefone será menos competitivo, não mais. ”

Greenheart elabora que os chips limitados a uma única marca podem não apenas ser menos ferozes do que a concorrência, mas também serão mais caros para produzir e escalar. A única empresa bem-sucedida nisso é a Apple, que estabelece um alto padrão de desempenho com seus chips Bionic da série A que usam designs personalizados, em vez de simplesmente renomear IPs da ARM como outras empresas da lista.

Tarun Pathak , diretor de pesquisa da Counterpoint Research, afirma: “Projetar chips é complexo. Eles se tornaram multifuncionais, e integrar CPU, GPU, DSP, ISP com desempenho otimizado é uma tarefa muito desafiadora para qualquer [fabricante]. Depois, há também o desafio de integrar RF e modem com o SoC. [A] resposta curta é que pode levar vários anos e recursos significativos para [os fabricantes] atingirem… o nível para competir com empresas como MediaTek e Qualcomm.”

Pathak também destaca que a proeza da Qualcomm em projetar chipsets que não são smartphones deu origem a oportunidades no valor cumulativo de US$ 10 bilhões . Isso inclui os esforços da empresa em peças de front-end de RF, automóveis e outros componentes de IoT.

Navkendar Singh , diretor de pesquisa da IDC India, diz: “Para players estabelecidos como [MediaTek] ou Qualcomm, não é uma grande preocupação a partir de agora. Trazer chips internos para o mercado e expandir é um processo caro e demorado. E mesmo após o lançamento, exigiu integração, teste e aceitação no mercado. Além disso, marcas como Oppo e OnePlus se fundem, elas podem compartilhar mais recursos e, eventualmente, desenvolver chips também. No entanto, isso ainda requer alguns anos de esforço e investimento, antes que seus próprios dispositivos sejam substituídos por [seus] próprios chips.”

Singh observa que, embora a Qualcomm e a MediaTek se beneficiem de seu vasto portfólio de clientes, os dois fabricantes de chips devem ficar atentos a avanços e pesquisa e desenvolvimento em áreas como IA, aprendizado de máquina e tecnologias de câmera, especialmente quando se trata de soluções personalizadas como o Google Tensores que são capazes de atrair uma população significativa de legalistas. Esse desvio será motivo de preocupação para a Qualcomm e a MediaTek.