我国发展TV芯片的必要性.docx
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我国发展TV芯片的必要性
我国发展TV芯片的必要性/紧迫性探讨
我国是电视生产和消费大国。
2011年，全球电视产量约2.5亿台，我国的产量为1.22亿台，占全球比重为48.8%。
同年，我国电视零售量达到4130万台。
但我国电视整机厂商长期采用进口的芯片方案，产品同质化问题严重，产品的利润率极低，缺乏核心技术。
随着电视向数字化、智能化、网络化、高清化、3D化方向发展，电视芯片成为引领电视技术发展的重要力量之一。
本期《芯闻参考》专题聚焦数字电视及相关芯片，在深入调研整机厂商、芯片厂商及行业主管部门的基础上，描述了电视产业价值链及电视芯片的发展现状和发展趋势，分析了我国发展电视芯片的必要性与紧迫性，指出了国产芯片与国际先进水平的主要差距以及发展中存在的问题，并提出了相关的发展建议。
电视产业基本情况
经过三十多年的发展我国电视产业已成为电子信息产业的三大支柱性产业之一，是重要的出口创汇行业。
2011年我国电视产量约1.2亿台，占全球产销量（2.5亿台，1500亿美元）的比重达到48.8%,居世界第一位。
我国电视产业由本土品牌企业和台资代工企业两大阵营组成，本土品牌企业主要包括海信、长虹、TCL、创维、康佳、海尔等；电视代工企业主要以台湾的富士康、冠捷、纬创和瑞轩为主，主要代工对象为外资品牌如索尼、东芝、飞利浦等跨国企业。
我国每年生产的电视中超过50%供应海外市场，但我国的电视出口主要以OEM代工方式为主，自主品牌出口量所占比重不足20%。
近年来随着电视性价比提升、家电下乡和以旧换新等一系列促内需政策的推动，我国已成为全球最大电视消费市场，2011年我国国内市场电视销售量已达4186万台，约占全球电视市场规模的21%，其中国内自主品牌占有率达到了80%。
目前平板电视是电视的主要产品形态，具体包括TFT-LCD液晶电视（约占90%）和PDP等离子电视（约占10%）两类。
2011年，全球平板电视产量占电视总产量的比重超过了90%,各国电视企业已陆续停产CRT电视。
平板电视主要由显示模组、芯片系统、软件系统和配套部件等构成。
以液晶电视为例，各主要部件占电视制造成本的比重约为：
显示模组（包括液晶面板42%和显示模块28%）约占电视整机成本的70%，芯片系统约占15%，软件系统约占6%，其它配套部件、工业设计和外围设备总计约占9%。
随着电视向数字化、智能化，3D化发展，电视产品的IT化特征日益明显，Android4.0在手机上、平板电脑上推出不到半年，就被应用到电视上面。
电视产业正从主要依赖显示器件向日益依赖软件、芯片、内容服务、运营模式等多元素的全产业链系统性竞争演变。
当前全球电视市场竞争主要集中在我国和日本、韩国的品牌间。
以占全球整体电视市场份额超过80%的液晶电视为例，2011年全球液晶电视市场销售量排名前15的品牌中，两个韩国品牌三星和LG的市场份额达到了30.7%，五个日本品牌索尼、东芝、松下、夏普等的市场份额为32.1%，六个中国品牌的市场份额为20.2%。
从全球产业链高端资源的掌握情况来看，美国现在虽然不直接生产电视，但控制着产业链的一些核心环节，美国康宁占有全球TFT-LCD玻璃基板市场60%以上的份额。
在操作系统方面具有垄断性优势，在电视芯片方面也具有一定优势；日本掌控着上游核心原材料和显示面板的前沿技术。
液晶显示方面，夏普投建了全球第一条10代液晶面板生产线，目前正与台湾鸿海公司进行股份合作；韩国在全球电视用液晶显示面板市场占有约50%的份额。
在芯片方面，具有整合设计制造能力。
三星在上游掌握电子产品四成以上的关键零组件，如面板、存储器、快闪存储器与电池等，形成垂直集成优势，不但缩短新产品推出的时间，而且可以大幅降低产品售价；我国台湾地区拥有较强的液晶面板和电视芯片设计、制造能力。
台湾的奇美、友达2011年在全球液晶电视面板的份额之和为36.5%，约占我国大陆市场50%的份额。
在电视芯片方面，晨星和联发科两家企业在电视显示处理器芯片（电视主控SoC芯片）上2011年约占全球57%的销售额和近70%的出货量，在我国大陆市场的销售量占比高达约90%。
相比之下，我国电视企业的核心能力主要体现在大规模的整机制造上，上游关键件资源掌控不足、整机产品定义能力差、操作系统和芯片薄弱等因素在一定程度上制约着我国电视产业的转型升级和创新发展。
全球数字电视芯片情况
数字电视工作过程大致如下：
RF（高频）信号输入后，先由调谐器进行噪声放大、滤波和变频，将RF信号降低为IF（中频）信号，随后经由解调器（Demodulator）完成信道解码，从载波中分离出包含音、视频和其他数据信息的传送流，并进一步降为中心频率为10MHz的基频（Baseband）信号，之后解码器（Decoder）处理这些数字信号，完成信号的解压缩、D/A变换，还原出模拟音视频信号，再经过后段图像处理器插补算法形成逐行扫描信号，通过显示控制电路驱动显示屏显示。
数字电视相关的主要芯片包括：
调谐芯片（Tuner）、解调芯片（Demodulator）、解码芯片（Decoder）、图像处理器和存储器等。
随着数字电视技术的不断发展及功能的增强，数字电视芯片上又加入了丰富的网络及外设接口等。
数字电视的主要产品形态有数字电视一体机和机顶盒+数字电视。
机顶盒是为了使现有的模拟电视能接收数字信号而产生的过渡产品，主要实现数字电视信号接收及数模转换功能。
真正的数字电视必须内置数字电视高频头，可以直接接收和解码数字电视节目源（即将机顶盒做到电视里面），这样的电视一般叫做数字电视一体机。
全球电视显示处理芯片市场分析
电视显示处理器芯片（电视主控SoC芯片）用于电视主板，通常在一个单芯片中集成模拟与数字视频解码器、解调器、中央处理单元和图像处理功能。
据IHSiSuppli公司的研究数据显示，2011年全球显示处理芯片市场的总体规模约为22亿美元。
其中，台湾晨星半导体（MStar）营业收入达8.57亿美元，占总体电视显示处理器市场的39.3%，排名第一。
联发科排名第二，营业收入为3.815亿美元，市场份额为17.5%，如图2所示。
两家台湾公司占据总体市场一半以上。
排在三到五位的都是美国公司，它们是泰鼎（TridentMicrosystemsInc.），营业收入为1.345亿美元，市场份额是6.2%;博通（Broadcom）营业收入为5590万美元，市场份额是2.6%;卓然（Zoran）营业收入也是5590万美元，市场份额是2.6%。
十大厂商中接下来的四家公司，合计份额是4.7%，包括意大利-法国公司意法半导体（STMicroelectronics）、日本瑞萨电子（Renesas）以及台湾的瑞昱半导体（Realtek）和美国逐点半导体（Pixelworks）。
十大供应商中还包括一类垂直整合厂商，也被称为专属供应商，包括韩国的三星电子、日本的东芝和索尼，他们生产的电视芯片用于自己内部生产的电视，这类供应商占27.2%的市场份额。
随着电视SoC市场的竞争日趋激烈，厂商利润率不断被压缩，众多大厂纷纷退出该领域，这些厂商包括美国博通、卓然和英特尔等。
英特尔最初进入电视SoC市场，向其谷歌电视供应芯片，但在与早已进入该领域的大型厂商竞争过程中步履维艰，英特尔已决定专注于利润率更高的领域，比如面向智能手机和平板电脑等移动设备的芯片。
随着几家主要供应商退出电视SoC市场，晨星和联发科未来几年几乎肯定将继续保持在该市场中的优势地位，而与此同时，新供应商也在跃跃欲试，这些厂商包括美国的Marvell以及台湾的联咏科技和凌阳科技。
意法半导体、Marvell和日本Panasonic等厂商设法领先于低成本的台湾厂商推广其解决方案，在集成电路市场中的互联网电视领域，预计竞争同样也会更加激烈。
近期台湾芯片厂商联发科宣布以约合人民币244.26亿元并购竞争对手晨星，此次并购将成为近10年来亚洲芯片业最大的一宗并购交易案。
目前，联发科和晨星两家企业已经占据中国电视芯片市场90%以上的份额。
在两家芯片企业未合并之前，我国电视企业往往还可以通过晨星与联发科之间的竞争，一定程度上对芯片及服务进行议价。
此次并购，电视芯片市场将形成一家独大的垄断局面，打破了此前台湾对大陆供应电视芯片的平衡格局，也将会结束台湾两家企业在电视芯片市场的价格战，从而可能消弱大陆电视整机企业的议价筹码。
但从另一个角度看，此次事件或许会成为国内电视芯片发展的契机，预计国内电视整机企业从分散芯片供应风险的角度，会考虑将部分芯片订单给联发科和晨星之外的芯片供应商。
全球数字电视机顶盒芯片市场分析
按照模块划分
数字电视机顶盒硬件部分多采用模块化设计，一般可分为五个模块：
分别是接收前端模块、主模块、电缆调制解调器模块、音视频输出模块和外围接口模块。
其中，接收前端模块包括调谐器和解调器，该部分可以从射频信号中解调出传输流。
主模块是整个数字电视机顶盒的核心部分，解码部分可对传输流进行解码、解复用、解扰等操作，而嵌入式CPU和存储器用来运行和存储软件系统，并对各个模块进行控制。
电缆调制解调器模块由一个双向调谐器、下行QAM解调器、上行QPSK/QAM调制器和媒体访问控制（MAC）模块组成，该部分实现电缆调制解调的所有功能。
音视频输出模块中对音视频信号进行D/A转换还原出模拟音视频信号，并在常规彩色电视机上输出。
外围接口模块则提供了丰富的外部接口，包括高速串行接口1394、通用串行接口USB等等。
其中最主要的部分是调谐器、解调器、解码器。
这三个部分的差异，很大程度上决定了机顶盒的性能与价格。
机顶盒根据不同的信道标准可分为：
地面、有线、卫星、网络机顶盒。
根据不同的清晰度可分为标清、高清、超清等。
按信道划分（主要针对我国市场）
全球机顶盒芯片市场竞争激烈，欧美相关企业主要针对高端市场，提供高端机顶盒套片方案。
主要厂商有意法半导体（ST）、博通（Broadcom，BCM）、泰鼎（Trident，于2012年1月申请破产）等。
日本厂商主要提供中低端机顶盒SoC，主要厂商有瑞萨、富士通、NEC等。
台湾企业针对高、中、低端市场，主要厂商有扬智（ALI）、晨星（MStar）、凌阳科技（Sunplus）、联咏（Novatech）等。
有线机顶盒芯片市场
在我国有线机顶盒市场，意法半导体（ST）一直保持行业领先地位，无论是高清还是标清机顶盒芯片都以ST方案为主，其产品性能稳定，有线运营商选用较多。
此外，博通（BCM）方案由于北京和深圳在高清双向机顶盒上的大规模推进，市场份额得以大幅提高。
在有线机顶盒芯片市场中，芯片的成熟度、应用终端的广泛性、技术的领先性以及是否能够给客户提供全面的解决方案都是决定芯片厂商市场竞争力的重要因素。
地面机顶盒芯片市场
欧标地面机顶盒芯片主要来源于ST、Ali、NEC等，其中Ali出货量较大。
国标地面市场曾一度出现人人看好的繁荣景象，然而由于国标信号覆盖的不完善，阻碍了产业链的发展。
卫星机顶盒芯片市场
在目前的卫星机顶盒领域，芯片市场的主要参与厂商包括ST、Ali、Conexant等国外及中国台湾地区的公司以及海尔、杭州国芯等中国大陆公司。
直播星机顶盒国内市场主要服务于村村通和户户通工程，国科、海尔、国芯、四联微电子四个厂商获得了国家广电总局关于中国直播卫星高级安全特性解码芯片的授权。
数字电视及机顶盒芯片发展趋势
目前我国数字电视芯片市场的特点是标清、高清并存，以标清为主，中低端芯片、智能芯片并存，以中低端芯片为主。
数字电视芯片的总体发展趋势是高集成度、高性能、低功耗，低成本；向高清3D、智能两个方向发展。
从多芯片向高度整合单芯片SoC发展
多数芯片厂家为了提供价格更加低廉、功能更强大的SoC芯片，将更多的功能模块集成到SoC芯片上。
现在的数字电视或机顶盒SoC芯片已集成CPU、视频解码、信道解调、解复用、图形处理、安全等模块，集成了像USB、EthernetMAC、SATA、HDMI、高速等接口。
以机顶盒芯片解决方案而言，厂商普遍先将MPEG-2、NTSC/PALdecoder、Graphics、CPU等后端核心组件整合为一；进而纳入AudioCODEC等音效组件；之后再追求统一的内存架构（如Broadcom）以节省成本，并将PCI/USB等接口功能整合进来。
后端整合就绪后，才逐步向前整合及接受各种讯号的解调器（Demodulator），目前芯片商因各区域市场与接收方式的差异而支持不同的解调规格，然而，技术实力强劲者已可同时针对地面、有线、卫星推出完整且相对应的解调器（Demodulator）；包括Broadcom、STMTK、Mstar等技术领先群已相继推出整合前后端芯片的SoC产品。
多格式解码
SoC芯片的解码功能越来越强大，几乎主流的各种视频格式都可以解码。
例如，Marvell在2012年CCBN展上展示的ARMADA1500解码芯片支持多种输入方式，解码格式支持H.264AVC/MVCVC-1、MPEG2/4,VP6/8,AVS,H.263,RealVideo8/9等,用户可将家庭中的多个机顶盒和外部资源（如各种家电的遥控器）叠加，实现多个应用同时运行的画中画功能；还可以实现视频和图形的叠加，让用户一边看视频直播，一边调用浏览器进行网页搜索。
芯片软硬件优化并行
强大的软件支撑能力，要求CPU主频越来越高,已超过1GHz，还有各式各样的接入方式适应能力支持高级安全、支持智能影院、支持更强视频显示质量等。
海思展出的芯片除了在硬件的优化上不断提速外，软件的改进也不落后。
比如在硬件方面，实现3D引擎加速、3D视频播放等，软件方面的改进如支持华数视频、游戏、应用商店、DLNA等。
在工艺方面以65nm及以下的高端先进工艺为主
国外主流电视芯片基本已经进入40nm时代，如Mstar、博通、瑞萨等企业的SoC芯片均已采用40nm工艺。
ST的28nm技术芯片StiH416集成ARMCortexA9双核处理和ARMMali四核图形处理器，因而能够管理多重软件环境，如优化内容播放和应用性能所需的Android、HTML5以及3D功能，能在多种屏幕上播放高清内容，并能运行视频电话应用软件。
我国发展电视芯片的必要性与紧迫性分析
电视整机企业有向产业链上游延伸的内在需求
目前，我国长虹、海信、海尔等家电企业都投资成立了旗下专注于电视芯片及方案设计的IC设计公司，电视整机企业涉足芯片领域有其内在的需求。
一方面，电视整机企业积极参与上游产品的研发，可以解决电视整机设计与电视专用芯片研发“两张皮”的问题。
因为随着电视逐渐IT化，芯片加操作系统成为形成整机产品附加值的关健要素，不做专用芯片的研发，只能完成简单的组装，产品难以避免同质化。
另一方面，切入芯片领域能够提升国内电视企业在产业链上的地位，提高产品的附加值。
从整体情况来看，家电企业涉足芯片产业，对企业核心竞争力的提升都起到了一定的推动作用。
但从现实角度来看，数字电视SoC随着处理器性能、电路规模和工艺提升，项目投资数额巨大。
另一方面国内电视整机利润也逐年下滑，靠电视整机的微薄利润已经难以支撑数字电视SoC日益高企的开发成本。
从技术角度来看，数字电视SoC硬件差异化并不明显，创新有难度，面临着台湾和欧美企业竞争，生存压力巨大，需要长期投入和坚持。
台湾大小M合并迫使电视企业找到第二供应商
目前市场上使用的数字电视主控SoC芯片大部分都是进口的，市场份额超过90%，其中Mstar的芯片超过80%的市场份额。
MTK和Mstar的合并，意味着电视整机厂商必须要找到第二供应商，以摆脱对上游单一供应商的依赖，提升议价能力和供应链安全性。
同时也有必要通过自己设计的IC来实现整机的差异化。
事实上包括Samsung、LG、Sony在内的韩日电视厂商都有自己开发主控芯片并用在自己的高端整机上。
同时，从产业发展趋势看，芯片决定电视整机产品定义能力。
电视产业链的发展趋势正在向消费者端移动，电视整机制造商更加关注客户需求，越来越倾向于购买“半成品”甚至是“准成品”迅速完成自己的产品开发。
电视芯片供应商为缩短整机客户开发周期和降低设计的复杂度，从向客户提供芯片转变为向客户提供完整的系统解决方案。
电视整机产品的功能定义目前基本是在电视芯片企业这个环节完成的。
越来越多的电视整机企业选择芯片厂商或分销商的系统解决方案，以应对市场挑战的做法，虽然客观上降低了整机厂商开发成本，缩短了产品上市时间。
但此种趋势使芯片厂商对电视产业链的掌控力明显增强，整机厂商很容易对芯片供应商产生技术依赖，更重要的是由于上游供应商都会把同一个系统解决方案卖给不同的整机制造厂商，导致产品同质化。
如何摆脱对供应商的技术依赖，同时实现产品和服务的差异化，是我国电视整机企业面临的最大挑战之一。
我国电视芯片产业发展现状及存在问题
发展现状
国内数字电视芯片主要企业有深圳海思、杭州国芯、中天联科、北京海尔、上海高清、华亚微电子、希图视鼎、长虹虹微、海信信芯等。
本土企业主要针对中、低端机顶盒市场提供芯片，其中，深圳海思半导体主要针对国内DVB-C市场提供SoC；上海华亚微电子提供数字机顶盒的信源解码芯片和液晶电视处理主控芯片；上海高清主要针对国内DTMB市场提供解调器芯片；杭州国芯、上海澜起、北京海尔等企业主要针对海内外低端机顶盒提供套片方案；湖南的国科广电主要提供ABS-S解调芯片。
整体而言，我国本土芯片企业产品功能相对比较单一，集成度和产品稳定性、可靠性与国际先进水平尚有差距，能实现稳定、规模量产和销售的企业还比较少。
调研发现，我国电视（机顶盒）整机企业部分预研项目中包含了采用基于国产嵌入式CPU核的数字电视SoC芯片研发及产业化应用，其中嵌入式CPU核大多采用龙芯，操作系统采用Linux，进行兼容模拟信号的数字电视一体机设计。
主要差距及存在问题
1、缺乏核心关键技术和IP的积累
国内SoC的研究开发起步较晚，开发SoC所需的IP核的研究储备有限，绝大部分需要依靠国际市场提供,例如核心的CPU、GPU和解码器，高速接口的HDMI、USB2.0、USB3.0、SATA、DDR2、DDR3的PHY，以太网MAC和PHY，高性能ADC和DAC等。
目前65nm工艺已经不能满足要求，而更高制程下相关IP被少数国际巨头垄断，价格非常高。
MStar之所以在数字电视市场占据很高的份额，与其IP积累有很大关系。
例如其DDR2的PHY经过特殊设计，能够非常容易的在2层PCB板上实现800MHz速率，相比之下购买通用IP比较难以实现。
又如其HDMI的PHY面积只有通用IP的1/5到1/3。
在这些方面国内尚有较大差距。
在制成工艺上普遍落后，产品的稳定性有差距
国内芯片与国外主流芯片的差距主要体现在技术水平、集成度、支持的接口种类以及工艺水平等。
国内数字电视芯片企业的主流工艺还停留在90nm，而国际领先水平已达40nm，甚至28nm，此外在整体解决方案方面能力有比较大的差距，产品稳定性有待进一步提高。
国内芯片企业面临的成本压力不断增加
相比于国外芯片，国产芯片进入市场时间短，在市场上的成功案例少，各个电视整机厂商对于国产芯片的接受程度不高，尤其是对主芯片的接受度更差。
造成国产芯片即便已经满足实际应用需求，并且具有非常明显的价格优势情况下，整机厂商也不太愿意用国产芯片方案替换已经成熟的国外芯片。
此外，台湾企业在中低端市场的占有率极大，可以接受较低的利润率，因此不断压低价格，打击对手。
大陆企业相比于台湾企业已不具备明显的价格优势，甚至处于劣势。
随着芯片集成度越来越高及市场的不断成熟，大陆企业将面临更加严峻的成本考验。
整机与芯片的良性互动机制尚未形成
各电视整机厂商与国内芯片厂家没有建立良好的市场和产品互动，没有建立较好的整合低成本模式，国内芯片厂家面临高支出和低收入的尖锐矛盾。
发展建议
就产业现状而言，目前还是双A阵营（ARM和Android），大小M（MTK和Mstar）主导电视芯片产业发展。
我国要发展自主可控的产业体系，推动电视产业转型升级，实现包括芯片在内的关键件资源的本土化供应将是重要的途径之一。
同时也要看到：
双A和大小M已经形成某种程度的市场垄断；国产SoC和OS还需要进一步积累和验证，在大规模产业化应用的道路上尚有较远的路程要走。
目前数字电视行业毛利率较低和成本竞争战略驱动的客观条件，一方面给国产SoC和OS创造了低价进入条件；另一方面在其积累和验证中还需要国家的支持，支持重点放在培育电视芯片产业生态上。
没有自主的SoC和OS，就不可能建立一个从SoC、OS、中间件到应用、云计算的完整的有竞争力的电视产业链或价值链。
因此，建议把SoC和OS的发展目标放在培育国产价值链上，在未来2－3年内形成既有生态链建设又有关键技术突破的局面。
“双轨制”、“两步走”发展我国电视芯片
“双轨制”:
在技术路线上，同时支持基于ARM核的国产SoC芯片和基于自主嵌入式CPU核的电视SoC芯片双轨发展，前者以迅速占领市场，实现国产芯片的产业化应用为目标，使电视整机企业摆脱对上游单一供应商的依赖，提升议价能力和供应链安全性。
后者以提升本土技术能力，建设和完善生态链，带动国产嵌入式CPU核的发展为目标，最终实现电视产业自主可控发展。
“两步走”：
在发展策略上，第一步是“换芯”，即在未来2－3年内基本实现电视主控SoC芯片的国产化，以本土企业生产的基于ARM核的电视主控SoC芯片完成对台湾大小M的替代；第二步是“换核”，即在未来3－5年内基本实现电视SoC芯片嵌入式CPU核的国产化。
发展措施：
依托重大专项，组织国内政、产、学、研、金各领域的优势资源，开发数字电视主控SoC芯片等战略产品。
在项目（课题）组织实施方式上，对基于ARM核的数字电视SoC芯片以实现产业化应用和占领市场为目标，采用“后立项，后补助”的方式。
对于采用国产嵌入式CPU核的数字电视SoC芯片课题，需克服国产嵌入式CPU各方面的技术短板，风险高，市场接受程度低，宜采用“前立项，前补助”的方式，且应在充分考虑企业投入成本的基础上，加大支持力度，提高电视芯片优质企业承担课题的积极性。
强基固本，夯实可持续发展基础
大力扶持高制程重点IP核的研发
SoC产业的基础是相关的IP，例如核心的CPU、GPU和解码器，高速接口的HDMI、USB2.0、USB3.0、SATA、DDR2、DDR3的PHY，以太网MAC和PHY，高性能ADC和DAC等。
目前65nm工艺已经不能满足要求，而更高制程下相关IP被新思等少数国际巨头垄断，价格非常高。
因此，建议大力扶植国内IP设计企业，鼓励IP设计企业与Foundry和SoC设计企业密切合作，提高设计水平，设计、定制出符合要求的IP，尽快形成与数字电视相关的完整IP池。
同时充分发挥公共交易平台的作用，尽可能帮助国内芯片企业降低IP购买成本。
依托于强大的整机制造企业的出货量，使国内的芯片企业在逐步确立优势地位。
加大对40nm以下工艺嵌入式CPU、GPU和解码器，高速接口的HDMI、USB3.0、SATA、DDR2、DDR3的PHY，以太
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