作者：许志远
出版社：电子工业出版社
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移动互联网：模式创新的力量试读：
前言
移动互联网改变了一切。
移动互联网不仅改变了互联网，甚至在改变整个信息产业，并给社会生活带来巨大影响：移动互联网终端可与收音机、电视和PC相媲美，是人类历史上最重要的新型终端并引发了媒体变革；移动互联网的发展速度远远超越摩尔定律的产业周期，已形成纵向一体化的产业发展平台和生态体系，完全颠覆桌面系统的技术产业体系；全产业链条——服务、终端、流量的爆炸性增长，不断向ICT其他领域延伸的技术和模式创新；等等。当前，业界仍然看不到移动互联网延伸的边界、发展速度的极限以及未来发展的止境。在短短几年中，所有没有主动适应移动互联网发展趋势的企业都被迅速淘汰或边缘化，新的市场格局和主导力量迅速形成并不断更迭。在移动互联网发展的过程中，其模式的创新甚至比技术的变化更引人注目——产业组织模式、业务创新模式乃至硬件（开放）和软件（开源）的发展模式等。在此背景下，我们推出《移动互联网——模式创新的力量》一书，探讨新形势下移动互联网发展状况、发展模式与趋势，以期与业界分享，共同推动我国移动互联网的技术创新与产业发展。
本书由许志远、周兰、黄伟、路博、王跃、崔颖、王琼、丁道勤、逄淑宁、闵栋、李婷、刘东明编写，其内容主要来自工业和信息化部电信研究院规划所、标准所和政策所同事的研究成果，部分内容也参考了业界专家的观点，在此一并表示感谢。编著者2014年4月于北京第1章 移动互联网带来的模式变革
本章要点√ 移动互联网对信息产业的整体影响√ 移动互联网带来的模式变革1.1 移动互联网对信息产业的整体影响
移动互联网让互联网进入新的产业周期。一是互联网的接入终端形态发生变化，并成为产业的基本要素。2012年，移动智能终端销量业已超越PC销量的两倍，移动终端的独特性让移动互联网改变了互联网产业的基本要素——终端成为关键环节。二是互联网业务的发展重心、用户消费方式和业务组织模式发生了重要变化。互联网业务及信息逐步从以PC为中心转变为以手机为中心；五年之内移动应用下载次数超过了1000亿规模，在业务的爆发性发展下，以应用程序为中心的应用商店模式改变了用户使用、购买互联网服务的方式，让应用程序与浏览器平分了用户的业务入口；在业务组织方面，应用商店的影响更为深远，其改变了互联网业务的开发、提供和产业链组织方式，形成了以终端和互联网为中心、基于接口开放和开发者广泛参与的新的互联网业务模式。移动互联网跨越了产业之间、产业链上下游之间的壁垒，让互联网公司、消费电子公司、电信运营商、终端厂商甚至芯片厂商之间形成短兵相接的竞争，使互联网延伸至更广泛的领域，产生更深远的影响。
移动互联网对移动通信产业的基本业务模式、商业模式和资源发展模式产生巨大冲击。应用商店模式成为移动通信（数据）业务的主导业务模式，以I-Mode和移动梦网为代表、以移动网络为中心的模式被颠覆和超越，电信运营商在通信领域仅存的贴近用户和理解用户感知的优势逐渐被边缘化。不仅如此，移动终端的融合性把移动VoIP、移动即时消息与互联网服务融为一体，正在替代基本的移动通信业务，使电信运营商原有的商业模式面临巨大威胁。同时，移动互联网带动了移动网络流量的爆炸性增长，导致无线网络资源的加速消耗和服务质量的急剧下降，无线资源的稀缺性和无线环境的突变性导致带宽资源矛盾更加尖锐、长远，传统的资源构建和发展模式面临重大挑战。
移动互联网推动了移动终端产业跨越式发展，终端能力、形态和服务的关系都发生了巨大变化。移动智能终端产业链在移动互联网的驱动下迅速进化，在谷歌Android影响下，移动终端操作系统开源、开放和免费的趋势风靡，极大地调动了开发者、硬件厂商的参与热情，终端系统软件、硬件适配成本大幅度降低，低端移动智能终端的成本迅速降低到100美元以下。不仅如此，移动互联网的跨界融合还诞生了新的终端类型，苹果开创了平板电脑的新时代，带来与PC、上网本、手机完全不同的用户体验。同时，应用商店与终端软件平台一体化耦合模式凸显，应用商店和网络应用服务成为终端的必备要素，移动终端制造和互联网业务服务的关系已经发生变化；在整机、软件和应用爆发性发展的带动下，几乎所有的移动终端硬件——终端核心芯片、屏幕、存储器、传感器件都被推入加速创新通道。
总之，移动互联网改善了整个社会使用信息技术（IT）的基本方式，扩展了虚拟世界和现实世界的互动方式和情境，充实了信息社会的发展图景，并带来新一轮信息技术和业务发展浪潮。移动互联网成为信息产业发展新的周期已经成为共识。1.2 移动互联网带来的模式变革1.2.1 整体（产业组织）模式——垂直一体化
垂直整合成为当前信息产业运作的基本规律。与PC产业过去20年的高度水平化发展模式不同，移动互联网呈现深入垂直整合的特点，具体表现在两方面：一是软硬件深度整合，操作系统本身已将内核、中间件、应用平台整合，而系统软件与芯片平台、终端外设也进行了深度整合，以满足快速创新和个性化业务创新的需要，用最短的时间实现最佳的用户体验，从而使移动操作系统拥有者的运作方式极大地影响了整个硬件生态。二是应用生态高度依附于系统发展，围绕操作系统平台形成了应用和产业生态系统。目前，苹果和谷歌两大阵营均是通过系统应用接口、应用开发环境和应用程序商店的立体布局，构建了操作系统加应用商店的移动互联网应用与产业体系。1.2.2 硬件模式——从垂直到水平
PC时代，英特尔独揽基础架构、芯片设计、芯片制造三大环节并封闭发展，仅授权AMD和威盛进行少量X86芯片生产，其他企业／国家难以进入。移动智能终端时代，ARM对全产业开放基础架构技术，任何企业均可在缴纳一定费用、取得许可之后，进行芯片设计，ARM授权企业已达300多家。产业开放推动水平分工进一步细化，在制造和设计分离的基础上，继续分化出专注于IP核研发的企业，从而降低了芯片设计技术门槛，推动其快速繁荣。由于分工的水平化，我国企业也越来越多地参与到芯片设计与制造当中。1.2.3 软件模式——开放与开源
开源成为移动操作系统技术发展和生态维系的主导方式。以Android为代表，移动操作系统改变了PC时代微软封闭授权的模式，形成了开源化发展的新局面，并呈现以下新特点：一是系统内核基于开源Linux，并在系统中间件以及应用组件中大量采用开源软件。二是基于开源协议对操作系统源代码开放，允许第三方依据自身应用及功能发展需求进行修改和定制，从而在开源操作系统平台上调动硬件、软件和服务企业等在内的全产业链，最大程度地集聚产业力量。Android正是通过这一模式向产业界提供了开源系统和开放接口，最终扩展形成了当前全球最大的操作系统的商用生态。1.2.4 业务模式——App Store以及未来的HTML5
苹果、谷歌应用商店的迅猛成长表明，应用商店模式深入结合了移动智能终端的移动计算能力与互联网的业务开放能力，通过终端的能力开放和利益分成，让开发者摆脱了传统梦网模式花园围墙的束缚，释放出巨大的创新能量，其创造的海量应用，极大满足了用户应用个性化和长尾化的需求。“应用商店”取代“封闭花园”是生态系统走向开放的重要一步，然而从本质上讲“应用商店”仍然是一种“有限开放”的模式。生态系统的主导者由“封闭花园”模式下的运营商变为“应用商店”模式下移动智能终端平台的掌控者，价值的生成主体——应用服务提供商在服务与终端平台紧耦合的约束下仍处于明显的弱势地位。在这一背景下，下一代Web技术HTML5与云计算技术为构建更加开放的新型生态系统奠定了技术基础，跨终端平台通用应用技术与在线服务模式成为当前业界探索的焦点。
从长期来看，随着HTML5技术与云计算技术的不断发展成熟，高效率跨平台的移动Web运行环境很可能取代操作系统而成为移动互联网竞争的新的制高点，业务模式也将继移动梦网、应用商店之后发生新一轮重大变革。1.2.5 发展速度——超越摩尔定律
移动互联网把整个ICT产业拖入快速发展通道，产业迭代周期由PC时代的18个月（摩尔定律）缩减至6个月。在过去20年间，微软和Intel所组成的Wintel阵营作为产业轴心，依照摩尔和安迪比尔两大定律，共同推动计算机产业以18个月为周期升级演进。移动互联网产业发展则呈现出自身独有的特色：移动芯片设计和制造的分离、SoC模式与Turnkey模式、多样化的传感器件和交互方式等推动移动智能终端硬件平台的更新换代速度已由摩尔定律的18个月缩短到6～12个月甚至更短，软件平台尤其是操作系统近乎与其同步，iOS和Android两大系统平台的版本升级也提速至每年一个大版本、数月一个小版本。同时，应用生态的跟进也在加快，不管是应用种类、数量、下载量、使用量等各个方面均加倍递增，而网络整体流量也在以每年100％～200％的增速增长。总之，当前终端硬件、软件、应用、流量都以惊人一致的速度——6个月的短周期升级或增长。1.2.6 模式变化给我国带来的机遇
当前移动互联网的发展导致信息产业的基础技术——操作系统、芯片的发展模式都发生了变化，而且我国已经有了良好的发展基础，因此把握好当前互联网带动信息产业发展模式的变化机遇，就有可能使我国能够大幅度缩短学习曲线，实质性参与到核心基础技术的研发和产业化当中。特别是以开源为路径，以生态系统为目标实现我国移动智能终端操作系统的创新突破，依靠智能终端和移动通信的已有基础，聚焦移动芯片产业，推动集成电路产业和技术进一步提升，从而在移动互联网时代掌握移动智能终端操作系统和芯片两大核心技术，实现信息技术产业从追随到领先的突破和技术产业的转型升级，建立新的竞争优势。第2章 从视窗到“苹果与机器人”，软件发展模式的颠覆
本章要点√ 移动OS前史√ iOS崛起√ 谷歌称霸√ 三大平台，三种模式√ 移动OS为技术创新主线，意义重大√ HTML5兴起，移动OS的Web化√ 我国发展现状2.1 移动OS前史2.1.1 Windows Mobile
说起WM的发展史，可谓乱世英雄，理念超前。
2000年混沌初开，伴随PPC概念提出，微软率先进入移动操作系统开发领域。2000年2月15日，微软公司首席执行官史蒂夫-鲍尔默公布了手机操作系统Windows Phone，该系统将Xbox LIVE游戏、Zune音乐等整合至手机中。之后微软宣布将该系列全部合并为一个系统，该系统名为Windows Mobile。同年4月，微软发布了Pocket PC2000系统，这就是后来Windows Mobile系统的雏形，在当年这也算上是便携设备上一大创举了。微软希望Pocket PC能够成为手机当中的Windows系统，事实上，它做得确实非常不错。Pocket PC2000如图2-1所示。图2-1 Pocket PC2000
2003年，微软发布了WM的第一个版本Windows Mobile 2003。随后微软对Pocket PC进行了新一轮的升级，不仅包括了后续类XP风格的Pocket PC 2002，同时还有Windows Mobile 2003。从这个版本开始，微软开始对整个系统进行分支，包括支持全键盘的Smartphone以及支持触控屏幕的PPC，同时在软件版本上有了很多的分支来满足不同硬件和应用的需求。此时，微软的Windows Mobile系统已经初具规模，消费者已经开始注意到这个庞大的系统。PPC和Smartphone系列都是基于Win CE基础上开发出来的，WM系统的原形是简单的Windows CE系统。
2005年Windows Mobile 5.0（WM5.0）发布，WM横空出世。该版本改进了电源管理和存储模式，并且内置了.net framework 2.0，加入Office，增加了GPS以及WiFi功能。大部分的国内用户都是从WM5.0系统开始接触到这个系统的。
WM5.0的成功让人们更加期待新的版本，2007年2月12日，微软在巴塞罗那推出Windows Mobile 6.0，其系统操作和Windows Vista相似，微软期望WM能让用户在手机上体验到计算机般的操作，并且统一手机和计算机，将大量计算机操作系统的元素一次性引进WM中，6.0系统总共分为Standard（全键盘）、Professional（触控设计）、Classic（不带通信模块）。这时智能手机这个概念才刚刚兴起，人们还有很多顾虑，Windows Mobile 6.0易用性问题已经开始被人质疑，为后面的快速衰败埋下了导火线。随后苹果公司发布了iPhone，其独特和创新的用户体验，使得WM在与iPhone的战斗中失败。2009年2月，在巴塞罗那移动世界通信大会上，微软发布了Windows Mobile 6.5，开始和iPhone一样支持电容屏技术，并且效仿iPhone的App Store模式在WM内增加了“WindowsMarketplace”电子市场。
但这并没有改变Windows Mobile 6.5衰败的命运，当Windows Mobile 6.5发布时，苹果的iOS已经受到了消费者的认可，而Android也已经开始被人们看好。WM6.5成为微软的最后一搏。只可惜虽然WM加入了应用商店，更改了UI界面，不过过于低下的效率以及形同虚设的BUG提交机制彻底让用户失去了对它最后一点兴趣，2009年之后再也没有厂商推出一款让大家眼前一亮的WM产品。
当英雄末路时，凤凰涅磐浴火重生。在2010年CES大展上微软终于痛下决心斩断WM的最后一丝希望，推出了全新的Windows Phone 7，彻底告别WM的时代，也放弃了当时1.8％的市场份额重新开始。全新的平台Windows Phone完全是重新编写的一套新的程序，强大的UI界面配合微软的服务可以说给我们一个新的希望。五款HTC产品、两款三星、两款LG、一款戴尔出品，全部1GHz处理器，微软这一次破釜沉舟准备大干一场了。
截至目前，经历3年跌宕起伏，微软Windows Phone已占据全球市场约4％的份额，并于2013年9月正式与诺基亚签订收购协议。Windows Phone的长路旅行由此开启，无论结果如何，相信这个PC行业的霸主都不会让自己在同一个地方摔倒两次。
Windows Mobile的组件如表2-1所示。表2-1 Windows Mobile的组件2.1.2 移动Linux
林纳斯·托瓦兹作为Linux的内核之父，于1991年10月正式发布了Linux第一版本。严格来讲，术语Linux只表示操作系统内核本身，但通常采用Linux内核来表达该意思。Linux则常用来指基于Linux内核的完整操作系统，包括GUI组件和许多其他实用工具。由于这些支持用户空间的系统工具和库主要由理查德·斯托曼于1983年发起的GNU计划提供，因而自由软件基金会提议将该组合系统命名为“GNU/Linux”。
早期的Linux还是作为可支持英特尔X86架构的PC自由操作系统，可运行在个人计算机、服务器和其他大型平台上，如大型主机和超级计算机。世界上500台最快的超级计算机90％以上运行Linux发行版或其变种，包括最快的前10名超级计算机运行的都是基于Linux内核的操作系统。但是由于微软Windows在个人及家庭PC市场方面的长期压制，Linux始终未有大规模的发展。
苹果iOS的出现将公众的视野第一次关注于类UNIX，而移动智能终端操作系统Android的开源壮举，则真正将人们的目光聚焦于Linux，为其在移动智能终端领域的发展带来质的改变。目前，除Symbian、Windows Phone、Blackberry等少数移动智能操作系统内核系外，大多操作系统均在UNIX/Linux基础上进行二次开发，系出同源。
主流移动操作系统内核如表2-2所示。表2-2
谷歌的Android操作系统内核是在Linux 2.6.32开源版本的基础上修改而成的，其继承了Linux内核的主体架构和功能，同时为了适应嵌入式硬件环境和移动应用程序的开发。Android操作系统在文件系统、进程间通信机制、内存管理、电源管理等方面进行了适应性修改，添加了相关的底层硬件驱动程序和必要的终端使用功能，使其更适应移动设备的需求。
MeeGo1.1与Android操作系统类似，它是在Linux2.6.35开源版本的基础上开发出来的，MeeGo利用英特尔Moblin和诺基亚Maemo的优秀底层架构和终端设备优势，在单一的开源中进行优势整合开发，实现了基于Qt的简易开发环境以及性能优化的面向小型平台及移动设备的Linux架构。
受众人追捧的苹果iOS操作系统则是在Darwin的基础上开发出来的，而Darwin是一种类UNIX操作系统，其拥有对称多处理器、高性能的网络设施和支持多种集成的文件系统的优点。惠普的Palm WebOS、中国联通的WoPhone等多操作系统也均基于Linux的不同版本进行研发。2.2 iOS崛起2.2.1 体验创新
1997年，戴尔公司CEO迈克尔·戴尔曾经说过一番很著名的话。他说如果他是苹果（Apple）公司的CEO，他就会趁早关门，把钱还给股东。不料最终史蒂夫·乔布斯竟然走上神坛。尽管当年苹果推出iMac笔记本后大获成功，但当时大多数的“知识型工作者”主要还是依赖传统的WinTel平台，只有少数营销人员、设计师或开发人员才选用外观精美的苹果产品，并且对于大多数普通人来讲也大都钟情传统、主流的Windows计算机。在当时看来，苹果只会成为一家专门面向时尚数码产品消费者和创意精英的小众群体。
但“小众”的苹果却不甘寂寞，它仅凭一台手机撬动了移动互联网产业的杠杆。苹果iPhone革命性地将强大的应用程序、全网页浏览和各种各样的多媒体程序杂糅在一起，为消费者和职业人士创造出了一种全新的移动体验。苹果凭借iPhone强大的功能体验，大获成功。单款手机终端销量已从2007年不到1％市场份额，提升到现阶段约14.2％的市场占比。而曾经盛极一时的Symbian，在iOS与Android操作系统疯狂的攻池掠地状态下，市场节节失守，截至2013年第2季度Symbian市场占有率仅为0.28％，基本上退出历史舞台。Blackberry也难逃厄运，曾凭借其出色的邮件系统功能，强势挺进移动智能终端操作系统市场，同样，在苹果与谷歌的冲击下，其在2009年其市场创出高点后，就一直处于回落态势。微软则在Windows CE操作系统市场反应冷淡的状况下，推进系统版本快速升级，Windows Phone 8实现了智能终端与PC操作系统Win8的有效兼容，并收购老牌诺基亚终端制造部分，希望依靠软硬结合生产方式快速扩充移动智能终端市场。
之后，苹果趁势接二连三地推出新产品，从升级版的iMac，到后来的Macbook Air。iPhone推出后仅仅36个月，苹果的iPad再次改变了世界。快进到今天，苹果已经坐上了移动互联网世界的头把交椅，控制了大量的研发者、设备和消费者，并且在很大程度上控制了行业的总体方向。App Store形成了一个完整的生态链，甚至养活了很多新型移动应用开发商。苹果正不断以触屏方式，改变世界规则。现在的苹果经历了由“小”到“大”，快速赶超微软、埃克森，以6年时间创造了新神话，引发全球移动互联网产业革命，其原因可归结为以下四方面。（1）苹果以iPhone移动智能终端实现终端功能全整合
早前MP4、游戏机、上网本、GPS等设备功能针对性强，用户需要携带零零碎碎各类终端以满足不同的需求。苹果iPhone、iPad的出现，则将游戏、影音、阅读、网络、拍照摄像、GPS导航、电子罗盘甚至语音通话等功能进行统一整合，从而以便携终端实现了能力一体化的“超级移动终端”，引领移动互联网新革命。（2）拟物化交互的窗口定义移动终端新界面
UI（用户界面）作为各种各样实现用户需求功能的人机交互窗口，决定了一款软件或产品能否直观地为用户所操作。苹果iPhone/iPad所搭载的iOS系统，以1套严密的平台UI设计规范引领用户界面拟物化趋势，从按钮到图标的样式，从图片的尺寸到分辨率，苹果都实现了“苹果化”的特别定制。其多平台的统一风格，在潜移默化中让iOS系统的应用程序为用户所追捧。（3）苹果iOS书写移动智能操作系统研发新规则
iOS作为基于Darwin内核的类UNIX商业操作系统，自2007年发布以来，历经7代的发展，如今已经发展至iPod Touch、iPhone、iPad以及Apple TV之上，占据了智能移动设备系统的半壁江上。iOS 6的任务处理、内存的自动整理与释放等强大系统功能，成为苹果移动智能终端的竞争利器，尤其是软硬件能力的深度结合，使得苹果产品在处理速度与能耗方面都拥有优异表现。而扁平化设计的iOS 7，更是增添了控制中心、适用于iOS的AirDrop，以及更为智能的多任务处理等多项功能，使得用户可以更轻松、迅速地处理日常事务。（4）苹果以庞大的APP网络，开创应用商店营销新规则
苹果依托iPhone移动终端开创App Store模式，为手机软件产业链带来了一场颠覆性革命。应用商店作为移动互联网产业新型发展模式，集聚了应用的开发、使用、利益分成多个环节，为后进入的中小企业开发者提供了有利发展平台，应用创新十分活跃。短短的几年之间，App Store模式取得了前无古人的辉煌成就。截止到2013年6月，苹果App Store店里的应用程序数量已经达到了90万，这些软件总共被下载了500亿次，开发者们的实际收入已经超过了10亿美元，个人创业英雄再一次吸引了万众的目光。2.2.2 垂直一体化变革
由新兴市场主要平台／标准多元化，到垂直产业架构，然后逐渐走向成熟市场的相对归一化状态是众多产业发展的演进模式。
产业初期群雄竞技，领导产业力量为追求自身利益最大化，往往以其核心产品／业务为基础平台／标准采取垂直整合发展策略构建生态体系，大量私有标准的使用确保了其对产业链的绝对控制力。由于新兴市场的竞争通常聚焦于产品功能与性能，从而使得企业可实现端到端的高度可控，提升产品的用户体验。此时市场表现为多个互相独立的阵营体系间激烈竞争，市场份额剧烈波动，主导产业力量在其阵营内部获取最大利益，第三方经营者始终处于阵营内部主导产业力量的掌控之下。
随着时间的推移，博弈的深入，弱势阵营被市场所淘汰，存活下来的阵营逐渐发展壮大，市场份额趋于稳定，产品走向成熟，竞争焦点随之由初期的功能、性能转移至灵活与可定制性，阵营中原有的私有平台／标准逐渐为市场接受，随之稳定并固化为事实上的公共平台／标准，整个行业表现出较大的开放性，以此为基础的第三方产业力量将在公共平台／标准框架下就搭载的软／硬件模块及功能服务展开新一轮争夺。此时市场上通常只剩下一至两个主要阵营，阵营内的主导产业力量已演化成为行业的领导者并从中攫取巨额垄断利益，第三方在水平化组件及服务上竞争激烈，市场进入水平架构阶段。在这种弱肉强食的竞争模式下，市场空间多被巨头企业抢占，小型企业生存空间极小。
产业垂直及水平模式的特征对比如表2-3所示。表2-3 产业垂直及水平模式的特征对比
移动互联网也遵循由垂直到水平的产业发展规律，只不过呈现出更具特色的发展模式。与PC产业过去20年的高度水平化发展模式不同，正处于发展初期的移动互联网产业呈现基于移动智能终端操作系统深入垂直整合的核心特征，表现在：
① 软硬件深度整合。操作系统本身已将内核、中间件、应用平台整合，而系统软件与芯片平台、终端外设也进行了深度整合，以满足快速和个性化业务创新的需要，用最短的时间实现最佳的用户体验，而移动操作系统主导者也对整个硬件生态产生了巨大影响。
② 应用生态高度依附于系统发展。以操作系统为核心的终端软件平台与移动互联网服务深度耦合，在技术上，垂直产业架构下接口／标准私有化，移动互联网应用可触的终端能力、互联网平台能力与网络平台能力完全受控于终端软件平台，而移动智能终端随身携带的特性使其与用户社会行为紧密关联，独特的移动网络能力、强大的信息感知能力、天然的SNS特征都使移动智能终端成为高价值信息的聚合器和发生器，信息的透明获取决定着移动互联网应用发展的未来；在商业上，垂直产业架构下主导产业力量对阵营具有强大控制力，可通过对终端软件平台的掌控实现移动互联网关键应用的排他性深度定制，如苹果公司在iPhone中深度内置App Store应用程序商店服务、iTunes数字内容服务与Safari浏览器服务，同质的第三方移动互联网应用面临极高的商业壁垒。
以iPhone为例，苹果其凭借对操作系统iOS的深度掌控能力，将硬件芯片、终端制造、应用开发等多个环节进行收束，推出iPhone、iPad、iPod等有应用特色主导的自主移动智能终端，并依托App Store应用市场为用户提供差异化用户应用体验。此外，为强调用户品牌意识，苹果还大力开展iCloud、iTunes音乐、iMessage等云服务和互联网业务，积极挖掘移动智能终端操作系统带来的产业潜能。苹果“封闭式”的垂直一体化发展模式，深刻影响了移动互联网产业的各个环节，从而在移动互联网领域引发一场颠覆性变革。
除苹果外，全球领先的其他互联网以及终端企业均在积极对应用市场、云服务、操作系统和终端等产业链关键环节实现一体化垂直整合，从产业层面全面掌控行业资源、获取发展利益。谷歌依靠Android操作系统强大的行业影响力，将搜索、Google同步、Gmail、Google Map等互联网业务与终端操作系统进行高效整合，并依托其Android Market应用市场满足拥有应用体验需求。此外，谷歌为增大Android操作系统的市场影响力，还积极与三星、HTC、LG、索爱等终端厂商进行合作生产，并且收购了Moto以加强企业自身终端硬件能力。而微软则利用Windows Phone在操作系统方面的系统优势，积极与HTC、诺基亚、三星等终端企业进行产业合作，捆绑式提供My Phone云、Skype、Bing搜索等互联网云服务；此外还推出自有的Market Place应用市场，方便用户进行应用更新下载。RIM、Amazon等企业同样也开始采取垂直一体化运营整合策略，依托其自有的Blackberry OS和Kindle OS等操作系统内核，积极构建以自己为中心的产业合作链。国内互联网企业诸如百度、阿里巴巴和小米等，也开始了云端产业垂直整合的尝试。在应用市场方面有百度易商店，阿里云应用等；在互联网云服务方面有百度搜索、阿里云空间、米聊等；在终端方面互联网企业推出了阿里云、小米等手机，并在国内形成一定的市场号召力。2.3 谷歌称霸2.3.1 开源技术革命
在Symbian时代，移动智能操作系统的玩家屈指可数，整个行业被Symbian、Windows Phone、Palm等闭源操作系统垄断，技术的高墙壁垒让众多中小型企业望而却步。虽然闭源模式能够有效防止系统版本分裂，在一定程度上保证系统安全可控，但是仅仅依靠“内部人士”的贡献却也极大地束缚了操作系统技术快速前行的脚步，在以操作系统为核心的产业圈内，芯片或终端制造商等一旦出现硬件不兼容或数据不同步等系统问题，必需依靠系统厂商才能解决问题，滞缓了整个操作系统生态产业链的发展。
2007年谷歌小“机器人”的诞生为移动操作系统产业带来“绿色旋风”，自由开放的源码运行规则彻底打破了诺基亚的技术垄断之梦，企业追随者和应用开发者如雨后春笋般不断涌现，积极投身于Android的开发阵营，一时间绿色之风吹遍产业每个角落。从2008年到现在，移动智能操作系统Android一路凯歌，仅仅5年的时间就荣登产业首把交椅。迫于Android开源市场的挤压，Palm OS、Symbian等系统为保证竞争能力也不得不低头，逐渐对源码实行放松政策，开源一举成为移动智能终端操作系统发展的主导模式。
全球操作系统市场发展历程如图2-2所示。图2-2 全球操作系统市场发展历程
严格意义上讲，开源的移动智能终端操作系统绝非谷歌首创，但谷歌却是第一次成功地将开源模式带入移动智能终端操作系统领域的先行者。Android作为开源技术的发展产物，本身就吸纳了Linux、WebKit等开源功能组件的产业基因。而谷歌又以此作为基础，通过全面整合优化，将Android打造成一个具有强大竞争力的一站式开源解决方案，为业界提供了从优化的内核层、到整合的中间件层、再到成熟的应用平台层的完整操作系统技术实现模板。
此外，Android整体采用对商业友好授权彻底的Apache2.0开源协议，即基于任意已发布的Android操作系统版本进行二次开发，并在不改变原始代码中包含的知识产权公告说明等前提下投入到不涉及谷歌公司名称及其商标的商业化运作中，谷歌并无任何法律意义上通过知识产权进行遏止的权利。与此同时，Android在硬件驱动层面创新“用户空间驱动”实践以规避知识产权限制，最大化保护硬件企业利益。Android操作系统在传统Linux内核基础上打造硬件抽象层和内核层双架构，传统只运行在内核中的驱动随之一分为二：核心业务逻辑部分作为用户空间驱动运行于硬件抽象层，其完全不受内核GPL开源协议制约而可采用闭源方式提供，内核层中的驱动则是将传统完整驱动的核心业务逻辑部分去除，仅作为“影子”驱动传送控制命令和数据，实现驱动与内核的彻底分离，保证硬件企业知识产权的安全。
功能强大、开源免费加之商业友好，机器人Android的人气因此大涨，各相关企业积极性因此而被调动起来，逐渐形成以Android为核心的产业集群，从而使得移动互联网产业链上下游支持效率得到大幅提升。以iOS、Symbian为代表闭源操作系统的技术时代至此被颠覆，集体的力量掀起移动智能终端操作系统开源发展新浪潮。
Android重要功能模块说明如表2-4所示。表2-4 Android重要功能模块说明2.3.2 组织模式创新
Android代码本身完全开源，其降低了第三方产业生态的进入壁垒，提升了产业生态支持效率，免费特性更是极大地调动了全球产业界的积极性，但在充分享受开源优势的同时，谷歌基于Android代码的产业运作模式却与传统开源松散运作模式完全不同，事实上，Android的产业运作模式极度封闭，谷歌通过创新产业运作机制进而拥有对Android产业生态（尤其是硬件生态）的完全控制权。
Android彻底摒弃了传统依托开源社区的开源组织方式，转而采用几乎完全以谷歌团队为主体的集中式运作。与此同时，谷歌对基于Android代码的进一步服务事实上采用了分级授权机制，这也是谷歌充分利用开源规则创新出的一种新型隐性控制方式：Android源代码是开源且充分授权的，但基于Android产业运作模式是封闭的，谷歌拥有Android商标、最新版本Android源代码发布对象与提供时间、Android谷歌技术支持服务、谷歌应用服务（GMS）等控制权，同时谷歌在诸多高端海外市场上与运营商达成协议——只能入网通过其兼容性测试的Android产品，这些共同构成了谷歌对Android产业生态的完整控制链。对终端企业而言，只有通过谷歌掌控的兼容性认证的智能终端才能通过海外运营商大规模集采销售，而若为了尽早获取Android最新版本的源代码、得到谷歌的技术支持、搭载谷歌应用服务（GMS）、使用Android品牌则均须同谷歌开展以谷歌为主导的进一步的商务合作。同时，长期以来Android版本快速演进，其每一最新版本发布都会选择一家终端企业与芯片企业作为紧密伙伴。在这一系列创新的产业运作机制影响下，谷歌事实上已成为围绕Android移动智能终端和芯片产业的指挥棒，拥有近乎绝对的话语权，随着Android占据的市场份额越来越高，谷歌对全球硬件生态控制力越来越强，可利用自己的巨大优势地位对全球任何不符合谷歌利益的行为展开打压。2.4 三大平台，三种模式
整体而言，目前在全球以操作系统为核心的市场博弈中，逐渐形成以谷歌、苹果以及微软为代表的不同发展产业运作模式，市场运作方式一时呈现三足鼎立状态。（1）服务型制造企业领军的封闭模式
企业依靠自身制造和服务的双重超强能力将产业链整合为以其为中心的生态体系，特点是产业链各方均有健全利益保障但完全封闭。
以苹果为典型代表，其依靠自己强大系统软件优势和出色的商业运作，构建了集软件、硬件和应用商店为一体的综合封闭生态模式。在此生态系统结构内，苹果以软硬件制造主导者身份统一进行利润分配，成功实现全封闭高盈利产业链，如图2-3所示。图2-3 苹果封闭应用生态体系
苹果封闭式的应用生态属于典型的加法求和效益，即通过软件操作系统优势延伸构建应用程序平台，依靠产品阶段性重资投入，凭借单一系列终端出售就成功聚拢产业高盈利回报，成为业界追捧与效仿的典范。苹果实现飞跃式的企业发展成长，应用生态系统模式虽功不可没，但这也与苹果实施的某些产业策略密不可分。例如，苹果生产出的终端带有明显的继承性，这种继承性不仅体现在其外观构造上，更体现在其后续的操作系统版本演进以及操作手势连续等方面。iPhone的应用开放不但适用于各个终端版本，其还可以拓展到平板电脑和未来的融合终端中，这种延续性极大地提升了开发者开发应用效率和用户购买价值度，实现双赢局面。目前，苹果这种清晰、成熟、具有良好延续效应的应用程序商店模式仍然未被超越。
苹果虽然拥有较强的软件操作系统优势，但是在硬件生产方面没有自己的加工产业。因而苹果为保证移动智能终端机的性能优势，采用与优势厂商合作的商业运营方式，这与Symbian模式没有本质区别。每次智能终端生产都由苹果发起，然后在硬件领域的各个厂商中择取一个或两个密切合作伙伴，完成手机产品的整机加工推进，硬件合作伙伴通过苹果终端巨大的销售量和示范效应获得收益。这种互利合作方式对于Symbian等多产品线的操作系统而言成本较高，但对于苹果这种单一化终端公司十分有利。从研发期就开始的软硬件合作使得苹果终端在硬件能力和终端形态上始终引领着全球高端智能机的走向，保持较高售价，由此从制造环节获取巨大利润。
苹果形成的产业特色不仅仅体现在其智能终端操作系统方面的压倒性优势，更体现在苹果能充分调动应用生态环节中的第三方开发者，在操作系统与硬件系统之外形成一个新应用生态系统。在这种新应用生态体系下，苹果为第三方开发者提供了高效而方便的软件应用程序销售平台，并以70％的利益抽成交付个应用开发者。这种低抽取高额度回馈的分配方式极大地鼓舞了开发者热情，使得第三方软件提供者的参与积极性空前高涨，从而开启了手机应用软件发展的新篇章。与此同时，在苹果的营销战略中，为强调品牌优势，其每周期只发售一款终端，这就使得终端研发成本被无限分摊。苹果无论是从首款手机到现今的iPhone 5，还是从iPad逐代升级，苹果终端的外在变化并未影响其内在的应用兼容性，因而海量的智能终端应用得以延续，这些独有的魅力都吸引着海量开发者积极投身到其构建的生态建设中。（2）软件企业（微软）领军的半封闭、半开放模式
企业通过自身的研发投入，仅对合作企业采取操作系统开放策略，以群为单位形成公司利益生态圈。其特点是整合产业强势企业，充分发挥各企业自身优势，最大化产业生产效益。
以微软为典型代表，其初以PC端操作系统为主攻业务，为抢占移动互联网市场席位，其运用企业长久的产业操作系统研发积累优势，与诺基亚终端商联手合作，推行半封闭半开放企业运作模式，希望借助诺基亚用户积累根基，通过Windows Phone操作系统快速聚拢用户人群，打开终端市场缺口，将企业能力延伸至移动智能终端操作系统产业。
微软充分利用其在操作系统市场领域的的高影响力，兼容整合Windows Phone 8和Windows 8系列，利用跨平台优势意图将PC用户群体转为其移动智能终端的忠实用户，从而在短期内实现微软操作系统的广泛普及与应用。
在终端硬件方面，微软选取部分有实力硬件厂商和终端厂商进行操作系统源码开发，微软允许这些合作厂商针对Windows Phone系统进行驱动程序的开发，但是在开发过程中其会对操作系统开发提出严格的定制和测试要求，以保证终端软硬件在一定程度上趋于统一。目前，微软与三星、诺基亚的合作方式都属于半开放半封闭式合作模式。微软在与这些硬件合作厂商的合作中，会尽可能地配合企业相关主流硬件，采取合作态度对若干趋势硬件与技术进行针对性开发。（3）服务企业（谷歌）领军的开放模式
企业通过自身的研发投入和免费发布操作系统逐环节聚集产业力量，在便利各个企业开发手机和服务的同时也使产业链各方帮助谷歌完成了所必需的适配、集成等大量研发工作，从而通过较小力量调动和集聚庞大产业群，形成“我利大家、人人为我”的乘数效应。
以谷歌为典型代表，谷歌依靠Android操作系统在移动智能终端产业的影响能力，将该平台作为移动智能终端发展支点，汇聚全球众多硬件企业，充分发挥谷歌的移动互联网信息服务优势，形成影响范围极广的开放式运作模式。
谷歌立足Android操作系统的研发优势，将谷歌的电子邮件、即时通信、位置服务、视频服务等相关服务进行系统内嵌，利用平台便捷推送优势，将谷歌功能集作为用户首选服务，从而扩大谷歌服务影响范围。与此同时，谷歌还依靠其内架网络，搜集大量后台业务运营数据和用户行为，成为移动互联网的数据集大成者，并依托此数据基础拓展业务，享受移动广告收益。
Android与GMS、谷歌业务之间的关系如图2-4所示。图2-4 Android与GMS、谷歌业务之间的关系
谷歌在硬件合作方面，采用迎合策略。谷歌为更好地发挥硬件厂商和终端厂商的积极性，允许所有的硬件厂商自行针对开源Android操作系统进行驱动程序的开发，在此过程中谷歌并不深度参与，只是在操作系统设计过程中尽可能地配合主流硬件，对若干趋势硬件与技术采取主动合作姿态。这种主动与被动相结合的模式，加速了Android产品线的多维度衍生，从而提升谷歌的产业指导地位。谷歌开放式的软件迎合策略打破了PC及手机软硬件传统的合作模式，为未来企业合作方式开创了新思路。
谷歌这种基于互联网的开放式产业生态组织模式，对整个产业影响及其深刻。谷歌的模式改变了移动终端硬件适配／解决方案、移动（泛）终端操作系统、移动互联网服务，甚至终端应用软件、移动语音、数据等移动通信产业的诸多收费环节的基本发展模式。目前，谷歌正在通过Android操作系统把整个移动通信产业的模式互联网化，这必将给整个信息通信业带来全面冲击和深远影响。2.5 移动OS为技术创新主线，意义重大2.5.1 范围外延图2-5 移动操作系统概念内涵及外延
移动智能终端操作系统自身范畴持续拓宽，概念内涵已从传统狭义的基础平台发展成为当前面向应用服务的平台体系，如图2-5所示。
传统意义的操作系统主要由内核层和简单的操作界面两大部分构成。在初期发展阶段，以UNIX为代表的早期操作系统只可向用户提供系统级的任务调度和文件管理，而系统操作多基于命令行形式完成。后来，伴随系统用户规模的不断壮大，系统操作简便性诉求也越来越高。以MS-DOS为代表的系统开始逐渐提供拥有基础能力和用户操作界面的操作系统环境，但其交互能力较为简单，画面呈现也极为粗糙，用户仍就需要记忆较多的烦琐命令才能指定系统完成操作。Windows和Mac OS等图形交互操作系统的出现，标志着操作系统逐步开始向基本能力、用户体验以及基础业务环境多项融合方向发展，此时狭义操作系统已基本成熟，除Windows Phone系列外，其余主流移动操作系统在内核、系统库等方面都高度雷同，技术方案均基于UNIX/Linux系统进行二次开发。但是这种狭义操作系统只可以为上层软件提供最简单的支持服务，其具备的服务提供能力最为初级，大量重要的基础功能还需依靠应用开发者自行完成，开发难度高且工作量巨大。
随着IT技术的不断革新，传统的操作系统已难以适互联网时代灵活快速自由创新的需求，移动智能终端操作系统的概念范畴逐渐演变，技术外延开始外拓。现在的操作系统已由原始聚焦于对硬件资源的管理调度，逐步转到面向应用服务的延伸与整合，并且将架构在内核系统上的中间件、应用平台等也整合成为自己的有机组成部分，形成了一个面向应用的操作系统平台。目前，主要包括基本操作系统、中间件、应用程序框架和引擎及接口、应用程序四个层次。其中，基本操作系统包括操作系统内核及对硬件和设备的支持，如驱动程序；中间件包括操作系统的基本服务部分，如系统服务、C标准库、数据库支持、媒体支持、音视频编码等；应用程序框架和引擎及接口包括应用程序管理、用户界面、应用引擎，用户界面和应用引擎的接口等。在此背景下，操作系统与应用服务之间的关系越发紧密，地图／导航、邮件、搜素、应用商店、即时消息、浏览、甚至支付等重要应用被作为操作系统提供的必备功能而广泛内置，移动智能终端操作系统的概念边界正在被进一步扩展。移动终端软件平台体系如图2-6所示。图2-6 移动终端软件平台架构体系
从整体上看，当前移动智能终端操作系统的内核已经趋于稳定，而中间件、应用平台、应用软件／后台基础服务及其打造出的综合用户体验成为全球移动智能终端操作系统领域的竞争焦点。2.5.2 OS战略意义
移动智能终端操作系统仍是现阶段移动互联网产业发展的技术创新主线。操作系统作为移动终端应用软件层与硬件适配层的衔接部，承上启下能力不容忽视。目前，基于移动智能终端操作系统，全球各科技巨头展开激烈的博弈竞争，其将深刻影响移动互联网产业的发展格局与演进规则。
依托移动智能终端操作系统，第三方产业力量快速集聚，在全球范围内形成以苹果、谷歌、微软三大移动互联网企业为竞争中心的产业阵营。同时操作系统的规模性发展带动ARM等企业的迅速崛起，从而打破了以Wintel为主导的封闭式硬件终端发展链。此外，以操作系统为竞争基础，市场还创造出应用商店新形态应用竞争点，使得应用生态围拢趋势明显增强。与此同时，科技巨头纷纷基于自有操作系统向移动互联网产业上下游环节不断延伸，逐步加强产业链的垂直一体化整合能力，意图在打造产品最佳用户体验的同时，凭借不断扩张的掌控力为自身谋取更大的利益。
移动智能终端操作系统的技术创新主线地位源于其与移动互联网产业整体发展控制权的紧密关联。一是移动智能终端操作系统已成为整个应用生态的基石，连同内嵌其中的应用程序商店，赋予所有者对构建其上的应用生态的强大支配权；二是移动智能终端操作系统已成为整个硬件产业的指挥棒，如开源免费的Android汇集全球众多硬件企业，基于Android代码进一步服务（如源代码提供时间等）的分级授权机制，使谷歌可凭借操作系统版本的演进，不断引导重塑全球硬件产业生态格局；三是移动智能终端操作系统已成为移动互联网服务产业发展的生命线，操作系统所有者在发展移动互联网服务时，不论是在技术层面还是在商务渠道层面都具有巨大的天然优势，最典型的案例莫过于苹果，在iOS 6中将广受好评、市场占有率第一的视频应用Youtube直接剔除。不仅如此，智能终端的外沿正在迅速扩展，移动智能终端操作系统已逐步演进，为整个ICT产业的通用基础设施，成为俯瞰整个ICT产业的最重要战略制高点，不断重塑整个ICT产业技术格局，并带来新的挑战，主要体现以下四个方面。（1）移动智能终端操作系统重塑电信和互联网服务市场
在过去几年中，电信企业在原有移动互联网中的优势已被颠覆，而随着优势操作系统阵营实力的聚焦，其对传统互联网服务格局的影响也开始显露。从国际看，操作系统持有者开始在版本更替中直接剔除竞争对手优势业务，代之以自有服务，如苹果在iOS 6中将谷歌旗下、美国最主流视频服务Youtube应用和谷歌地图服务剔除。未来在移动支付、移动广告、移动语音服务、移动IM等互联网关键业务上，操作系统持有者将持续改变和强化其优势，从而深刻影响已有互联网应用服务格局。从国内看，我国应用程序商店因客居于Android体系上，本身在应用规模、原创度、盈利能力和商业秩序上存在大量问题，同时互联网应用服务的已有优势也因操作系统壁垒而难以传递，如百度公司在国内移动搜索份额仅达到三成。（2）移动操作系统主导者利用生态系统左右终端制造业发展格局
移动智能终端产品是软硬件技术高度耦合的领域，系统软件和终端硬件有作用和反作用的关系，交互影响对方的商用格局。在过去几年里，移动终端硬件与整机面向新型操作系统进行了大量创新。近期以来，随产业竞合加剧，操作系统持有者都间接或直接进入硬件产业。除苹果秉承一贯的垂直一体化战略外，谷歌和微软也通过收购、战略协作、自有品牌化等方式大幅提升了对硬件制造的把持力度。这将对以我国为代表的匮乏操作系统、核心软件和上层应用运营能力的制造类企业形成严峻挑战。（3）信息安全呈现环环相扣、日益复杂的格局
移动操作系统安全问题由传统的系统漏洞与后门，扩散到硬件适配层、中间件、应用接口、应用开发环境、应用程序商店和系统内嵌应用等诸多层面。一是系统软件问题将影响到终端硬件和应用安全，系统病毒可以造成损坏终端硬件功能、窃取用户隐私、恶意吸费等多层次的破坏。二是当下主流操作系统均存在记录用户信息以及被流氓应用软件利用无授权传播的先例。三是应用软件和操作系统采用加密技术传送信息，部分应用程序商店为用户访问国外网站提供付费穿透通道，令内容监管困难加大。四是各操作系统持有者对上层应用的信息安全审核尺度与我国并不一致，我国不掌握操作系统，移动互联网安全管理抓手匮乏。（4）以移动操作系统产业生态系统为基础的知识产权博弈空前激烈
移动互联网领域的知识产权竞争较以往其他领域更趋于激烈，并在不同的操作系统阵营间呈现明显竞争关系。专利布局发展遍布操作系统、网络、芯片、终端整机的各个领域，所涉领域专利总量达到4.5～6万件，一套相对完整的产权体系储备需耗时十余年之久。以苹果、谷歌和微软为轴心形成三大阵营，专利诉讼波及产业链的所有企业，三星、HTC、高通、诺基亚、英特尔等企业均处局中。2012年8月24日，美国的法院裁定三星公司侵犯苹果公司产品一系列专利，要求三星支付超过10亿美元赔款，令Android终端厂商在美国市场销售受到巨大冲击。我国企业专利规模有限不成体系，软件领域背负使用开源组件的固有风险，核心硬件专利也十分薄弱，由于缺乏操作系统轴心，企业间也无法形成利益共存机制。随中国智能终端快速成长，面临国际专利阵营打压和牟利的风险将进一步突出。2.6 HTML5兴起，移动OS的Web化
以HTML5技术为代表的下一代Web运行环境将是今后一个时期内移动互联网产业发展的重要技术辅线。HTML5作为开放、标准化的新一代应用平台技术，引起全球包括互联网厂商、浏览器厂商、软件公司、运营商、应用服务提供商、终端制造商在内的各个移动互联网企业高度重视，希望能利用该项技术满足开发者“一次开发，处处运行”的应用跨平台需求。
基于Web技术的移动智能终端操作系统将打破操作系统与应用生态／基础服务间紧耦合的绑定关联，削弱原生操作系统厂商的技术与渠道垄断优势，颠覆现有移动互联网产业格局，进而推动产业整体向水平化发展模式转变。届时业务模式也将继移动梦网、应用商店之后发生新一轮重大变革。以苹果应用商店为代表的封闭模式可能被打破，大量高质量的Web应用将在基于Web运行环境的旁路应用程序商店中，以在线或本地方式向用户提供服务，使得应用程序商店的重要性相对下降，从而削弱面向开发者的基于下载次数的收入分成能力，此时产业链价值将进一步向开发者转移，而应用商店则逐渐演化为应用的聚合者与入口，应用搜索发现功能进一步凸显。
全球原生移动智能终端操作系统将面向Web技术实现快速融合发展。在支持应用层面，相对于Native技术来讲，Web开发除具备开发高级应用所需的用户界面组件、地理位置服务和离线功能、富媒体等功能外，还拥有简易快速的代码移植能力和灵活便捷的软件升级能力等一系列显著优点，因此，全球主要原生移动智能终端操作系统均积极整合支撑原生应用与Web应用两大体系，苹果iOS、谷歌Android均打造专门的WebView工具来构建混合应用，实现两者的优势整合。在平台层面，全球主要原生操作系统Web浏览器的HTML5性能、JS性能持续大幅上升，微软Windows Phone甚至直接构建专门Web运行环境原生支持Web应用，Android更是正式引入其桌面领域的先进Chrome平台以期打造最佳移动Web体验。
原生应用、Web应用及混合应用对比如表2-5所所示。表2-5 原生应用、Web应用及混合应用对比
面向纯Web技术的新型移动Web操作系统迅速兴起，Web操作系统通常采用“终端操作系统内核+Web引擎+云服务”的技术模式，所有的应用都是轻量级的Web应用，目前较为典型的有Chrome、Firefox、Tizen、WebOS等，其中，Firefox OS是基于HTML5技术并完全开源且免费的移动平台，其底层内核选取Linux操作系统，以Gecko浏览器引擎为核心，所有的应用都基于网络，用户一开机就能与互联网进行连接，同时也可以使用HTML5 Cache Manifest或相关API在脱机时使用，目前，首批Firefox OS硬件设备已经推出。Firefox OS架构体系及主要功能模块如图2-7所示。图2-7 Firefox OS架构体系及主要功能模块
目前，根据市场实际终端运行能力以及销售状况来看，以HTML5技术为代表的下一代Web运行环境距离成熟仍较远，面向纯Web技术的新型移动Web操作系统短期内难以对传统的原生移动智能终端操作系统构成挑战，但是移动智能终端操作系统的Web化发展已成为必然趋势。2.7 我国移动OS发展现状
Android平台的开源开放，不仅打开了移动终端国际企业发展的大门，而且为我国移动互联网产业的快速发展提供了契机。在开源革命浪潮中，我国企业跟准时机，准确洞察产业发展方向，在移动操作系统技术方面取得了实质性进展，以自主操作系统为核心的应用产业生态逐现雏形，移动互联网内各生态资源呈现高度聚集状态。2.7.1 技术取得实质性进展
当前我国在移动智能终端操作系统技术方面已取得实质性进展，涉及软硬件协同优化、系统安全固化以及应用框架重构等诸多核心领域。我国的移动智能终端操作系统研发能力已远远超过PC时代，基本具备在国际市场上进行规模性市场拓展的能力。
开源技术极大地降低了操作系统研发壁垒，采取Android兼容路线的企业对Android进行多层次优化，在功耗、安全、图形显示、Web引擎等方面，在某些版本上达到甚至超越原生Android的水准；采取基于Linux原创路线的企业在系统功能优化、兼容更广的应用方面也不断进步。与此同时，各个研发企业均深刻依托各自优势，以不同的切入角度完成操作系统研发，技术路线迥异，业已推出的操作系统产品极具特色。
由百度牵头，以Android操作系统为基础的核高基操作系统为充分发挥CPU运行效率，其结合过往负载数据和进程调度状态等有效信息，采用动态调频技术实现对CPU负载变化的较准确预测。此外，百度还在Dalvik虚拟机基础上，进行了中间代码优化及缓存管理的加强，添加了包括语音合成与识别及集成第三方支撑库、Push、Cloud Storage在内的多项新应用框架结构，将自有业务进行集成，积极争夺国内外移动互联网服务市场。阿里巴巴的研发强调对Android关键创新——对Java虚拟机进行自主性重开发，以Web技术为落脚点，积极创新构建完整的Web框架体系，前瞻布局探索新型Web操作系统。播思通信同样也在Android操作系统的原有体系结构下进行了多层次优化，其在安全、软硬件匹配等方面甚至超越原生Android的水准。拥有核心芯片的华为公司积极践行苹果所推崇的垂直一体化战略，基于Android持续“向下”创新突破打造自有操作系统，在软硬件制造一体化、节能耗电方面表现极为突出。联想则反其道而行，选择“向上”展开全方位的应用生态创新，在Android支持Java应用基础上引入对C应用、Web应用乃至苹果应用的支持，极大拓展了应用生态的目标范畴，尤其是对苹果生态的借用支持在全球范围内应属首创。
在系统安全技术方面，我国针对操作系统的应用层、架构层和内核层都进行了诸多安全性方面的开发。在应用层安全保护措施方面，系统可针对不同的场景和用户行为进行特殊的安全处理，例如，恶意行为展示和判定、黑白名单策略、终端访问用户识别、网络防火墙设置、多用户管理等。在应用架构层方面，我国实行API访问控制严格管理处理机制，针对敏感数据进行特殊处理，并采取有效的多重识别或鉴权机制，保证进程可信运行。例如，密码证书管理机制、可疑行为监测和统计分析、权限访问控制等功能，都是我国移动智能终端操作系统在系统安全性研发方面，基于应用架构层进行的改进和添加。在系统内核层方面，我国移动智能终端操作系统研发企业针对将应用框架层安全性强化至系统底层内核，在内核级层面进行安全模块的细粒度开发，实现系统安全驱动和强制访问控制；加强安全防护的内核模块，包括身份认证模块、自主访问控制模块、安全强制访问控制模块、进程权能控制模块等。2.7.2 产业生态雏形渐显
移动智能终端操作系统价值与其产业生态规模高度正相关，在移动互联网的特定背景下，移动智能终端操作系统成功与否的主要判定标准集中体现在其支持的应用生态规模及硬件产业生态规模上，“产业生态接口友好”成了移动智能操作系统技术竞争的关键，而降低生态进入门槛、提升支撑效率则是构建友好型生态接口的主要出发点。谷歌Android平台最重要的原始创新即“产业生态接口友好”创新，其内容包括以高性能Java虚拟机实现应用生态友好接口，以及在硬件驱动层面创新“用户空间驱动”实践以规避知识产权限制，构建硬件生态友好接口。
为建立应用本土化生态圈，我国移动终端操作系统企业在“应用生态接口”方面进行了大量的创新。阿里云操作系统的主要技术创新聚焦于应用生态接口方面，以逐步形成自有生态系统：一是阿里云操作系统对Android的核心原始创新——对Java虚拟机进行自主重研，搭载了阿里云公司自主设计、架构、研发的具有自主知识产权的系统核心虚拟机。二是阿里云着眼“未来”Web化发展趋势，创新构建完整的Web框架体系，前瞻布局探索新型Web应用生态系统。联想操作系统也创造性地同时引入了支持Android、iOS、C/C++与Web四大生态系统，尤其是iOS生态的引入极具创造性与挑战性，联想通过在Android上加载相关自研组件，使iOS原代码借助联想代码转换工具即可大部运行在本OS上，借力苹果生态迅速壮大本OS实力，考虑到iOS的闭源属性此举殊为不易。
基于自有操作系统的独立应用生态规模虽小但也取得一定进展。依附于我国移动智能终端操作系统的自主独立产业生态还远未形成像苹果iOS或是谷歌Android系统那样强大的规模，但是相较于之前已取得长足进步，一批全球下载排名前列的应用陆续进驻，本土的优秀创新应用也在自有的应用商店中不断涌现，全球第一家运营商提供的应用销售渠道移动MM，应用累计下载量已突破9亿，我国已初步形成了终端、应用和云服务一体化的生态系统。
在硬件产业生态方面，利用全球的开源代码我国企业大大缩短了学习时间，掌握全球最顶尖的知识成果以快速提升智能终端产业。2012年上半年，以宇龙、华为、联想、中兴等为代表的国产品牌智能手机市场总份额首次超过国外品牌。考虑到我国终端企业在Android整机制造领域的长期技术积累及占比全球四分之一的超强移动智能终端产能，在有关部门和市场各方面条件的联合推动下，未来我国的终端产量优势完全有可能一举转化为移动智能终端操作系统的规模优势。2.7.3 生态资源高度聚集
互联网企业进军移动智能终端路线如图2-8所示。图2-8 互联网企业进军移动智能终端路线
我国移动智能终端产业界已充分地认识到移动智能终端操作系统的极端重要性，并积极采取行动以期扭转不利局面，国内顶级的电信运营企业中国移动／播思、中国联通／全智达，中国领头互联网企业百度、阿里巴巴等，以及国内强势终端企业联想、华为等纷纷介入移动智能终端操作系统研发队列中，华为、阿里巴巴、百度等更已明确将移动智能终端操作系统定位为企业长期发展的最重要战略方向。这些全球级一流企业的持续大规模的投入，实现了我国操作系统发展所必需的人力、物力、财力的高度积聚（部分企业甚至已达到千人以上的研发规模），依赖这些资源投入，我国产业界已对几乎所有的潜在技术路线进行了全面的先期探索，尤其近期国内互联网企业纷纷大举进军移动智能终端操作系统研发，不断壮大移动智能操作系统研发的中国实力，陆续推出一系列泛操作系统产品。第3章 从X86到ARM，蚂蚁绊倒了大象
本章要点√ 硬件平台基本结构√ 基础架构之战，ARM一骑绝尘√ 移动应用处理器，ARM统治下的百家争鸣√ “移动芯片”平台，包罗万象√ 外围硬件创新，再多一些想象力√ 我国通往强芯之路仍面临诸多挑战3.1 硬件平台基本结构
移动终端硬件通常包括核心硬件（基带芯片、应用处理器、收发射频）、存储和电源部件（内外存储器、电源管理、功放、滤波、电池）、输入显示等功能部件（屏幕、摄像头、各类接口等）四大部分，除此之外，还包括传感元件、RFID设备，可算作外围可选配件。
终端硬件平台关键技术要素如图3-1所示。图3-1 终端硬件平台关键技术要素
近五六年，移动智能终端的快速崛起使原有的移动终端硬件发生了翻天覆地的变化，这里面有一些是原有能力或者功能的提升，但更多的是在已有基础上的颠覆性创新。以目前人人必备的手机为例，在由功能机全面转入智能机之后，不管是外观形态还是手机内的关键核心部件均发生了革命性的变化，以手机硬件的关键部件——核心芯片为例，在功能机时代，基带芯片和为了满足媒体应用需求的协处理器占据手机硬件平台的核心地位；在智能手机时代，可自定义的智能化使用需求使得操作系统成为手机标配，原本的协处理器并不足以支撑其发展需求，应用处理器应运而生，且近年来，在性能和能力上始终保持快速升级的态势，发展至今，已逼近PC的处理器能力，并通过向上加载操作系统和应用软件，构成了一个功能强大的移动计算平台。移动终端硬件平台演变如图3-2所示。图3-2 移动终端硬件平台演变
通过近年来移动智能终端在硬件能力上的表现，可以折射出作为日常生活或工作不可或缺的手机，在移动计算表现力方面提升的速度是如何之快。在功能机当道的时代，手机对于大多数用户而言，仅仅是简单的通信或者多媒体工具，因为手机无须承载操作系统和较多复杂功能的应用，核心芯片等硬件可以数年不升级，主频由100兆升到200兆花费了十余年，市场竞争更多集中在外观设计以及供应链和渠道管理；而进入智能机时期时代，截然不同的用户需求导致迥异的发展方向和速度，可自定义的智能化使用需求使得操作系统成为手机标配，对硬件能力提出了更高要求，第一款Android手机G1主频仅为528MHz，三星最新旗舰机型Galaxy SⅢ主频已达1.6GHz，智能手机五年的升级跨度已经超过功能手机整个生命周期的合集。这种快速发展的势头就目前来看，仍未有放慢态势，在可预见的3至5年内，继操作界面是否流畅之后，用户对3D游戏、高清视频等需求的释放仍将继续推动手机硬件能力的持续提升。
而整个移动互联网大环境的蓬勃前进，更是成为推动移动终端硬件飞速发展的重要力量。（1）移动互联网软件架构开放，带动应用海量增长，迫使各主要硬件进入跨越发展期
为支持高清视频播放、3D播放等高耗应用，主流厂商纷纷推出换代产品，2010年成为终端芯片技术大幅跨越的一年，此外也催动电池、存储、摄像头、传感器等硬件进入新的技术突破期。（2）革新型技术仍然是硬件发展的核心竞争力，掌握核心技术的企业快速超越市场固有领先者
苹果公司引领的多屏点触等应用新技术已从专利保护、市场应用和制造供应链三方面取得了核心竞争力，加快了与传统智能终端厂商的角逐。ARM凭借在微处理器领域的核心优势，使得PC芯片霸主在智能终端领域难以轻易取得成功。高通公司把握住智能终端芯片套片的趋势，取得了大量专利，将保持领先地位。其他领域掌握新兴革命技术的企业在全球范围内攫取利润，如三星凭借液晶屏成为掌握若干智能终端厂商供货速度的上游厂家，而e-ink也在电子墨水的产业化道路中掘出第一桶金。（3）上一周期的领军企业纷纷转战新周期，速度决定成绩
苹果公司延续了PC与MP3等设备制造的优势，以iPhone＋iPad挺进新周期，成为目前智能终端形态的开创者；Intel公司携PC芯片优势，进军手机芯片，与ARM的竞争不断白热化，此外平板电脑芯片将赋予Intel公司一个更好的进入契机；存储工艺延续，优势企业稳定迁移，三星公司也通过存储器工艺的不断升级持续了微存储芯片及微存储器的稳固市场；在胜利者大举进军的同时，也有大量转型缓慢的企业仍然停留在PC周期，错失黄金时期，包括大量的PC、笔记本电脑厂商都无法轻易跨界入局。
与移动互联网相关的所有产业要素都被推入加速通道，与移动智能终端相关的硬件也不例外，这种快速发展并不单纯由人力物力财力堆砌而成，在很多时候也依赖于技术、商业模式、产业合作等各个维度的创新。对于移动智能终端硬件而言，虽然可与PC类比，但在很大程度上呈现出自身的独有特色，在本章中，笔者将从整个计算平台的中心控制环节——中央处理器入手，剖析移动智能终端硬件在创新上的魅力所在。3.2 基础架构之战，ARM一骑绝尘3.2.1 ARM步入神坛，Intel困境挣扎
说到一款移动终端设备，不得不提的就是中央处理器（Central Processing Unit，CPU），其作为一台计算机的运算核心和控制核心，与内部存储器和输入／输出设备并称为电子计算机三大核心部件，主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器对于计算机而言，相当于大脑对于人类，其重要性不言而喻。
提到计算机的CPU，大概首先映入脑海的非Intel莫属，这家1968年成立的企业，到了今天，已成为计算机CPU的代名词，其于1989年推出的“Intel Inside”，更是使得英特尔跨过了横亘在零部件提供者面前的计算机厂商，直接将影响力延伸到最终用户那里，成为家喻户晓的品牌。通过PC厂商在各自的计算机上面粘贴“Intel Inside”徽标，以及通过广告直接向最终用户传递英特尔的品牌内涵，让最终用户因为追求可靠、先进的计算技术，从而选择英特尔芯片，迫使PC厂商更多地投入英特尔阵营。
自此后，Intel在计算机CPU市场上一路高歌猛进，于此同期竞技的另外一家CPU企业AMD更多程度上成为Intel避免反垄断制衡的“护身符”，据不完全统计，Intel在PC、笔记本和服务器的市场占有率可达到90％。
但到了移动CPU领域，拥有近50年技术和产业积累的Intel却被市值仅为自己1/10的ARM所击败。移动智能手机或者平板上所用的移动CPU目前的市场格局也是9∶1的格局，但与PC形成鲜明对比的是，Intel占有的仅是不足一成的部分。打一个形象的比喻，在移动CPU的斗争中，Intel这头大象被ARM这只蚂蚁绊倒了。
ARM是32位嵌入式微处理器的行业领先提供商，其获取成功的关键在于抓住了本轮移动智能终端发展的大浪潮，使得随着智能手机和平板电脑的发展，在全球整体处理器市场出货量下降的情况下，ARM却逆势上扬，已推出一系列20多种处理器，并与业界最广泛的体系（拥有超过900个可提供硅、工具和软件的合作伙伴）相结合。迄今为止，ARM已生产超过250亿个处理器，每天的销量超过1600万，®是真正意义上的The Architecture for the Digital World（数字世界的架构）。ARM处理器系列概述如图3-3所示。图3-3 ARM处理器系列概述
目前为止，ARM主要针对不同应用场景需求提供以下四个类型处理器平台产品。TM（1）Cortex-A系列——开放式操作系统的高性能处理器
Cortex应用处理器在先进工艺节点中可实现高达2GHz+标准频率的卓越性能，从而可支持下一代的移动Internet设备。这些处理器具有单核和多核种类。应用包括：智能手机、智能本和上网本、电子书阅读器、数字电视、家用网关及各种其他产品。（2）Cortex-R系列——面向实时应用的卓越性能
面向深层嵌入式实时应用，对低功耗、良好的中断行为、卓越性能以及与现有平台的高兼容性这些需求进行了平衡考虑。应用包括：汽车制动系统、动力传动解决方案、大容量存储控制器以及网络和打印等。（3）Cortex-M系列——面向具有确定性微控制器应用的成本敏感型解决方案
Cortex-M系列主要是针对微控制器领域开发的，在该领域中，既需进行快速且具有高确定性的中断管理，又需将门数和可能功耗控制在最低。应用包括：微控制器、混合信号设备、智能传感器以及汽车电子和气囊等。（4）经典ARM处理器系列TM
该系列包括基于ARMv6架构的高性能处理器ARM11系列、基TM于ARMv5架构的常用处理器ARM9系列、面向通用应用的经典处理器ARM7TM系列，适用于那些希望在新应用中使用经过市场验证的技术的组织。这些处理器提供许多功能、卓越的能效和范围广泛的操作性能，适用于成本敏感型解决方案。这些处理器每年都有数十亿的发货量，因此可确保设计者获得最广泛的生态系统和资源，从而最大限度地减少集成过程中出现的问题并缩短上市时间。
关于这部分的详细内容，若有深入研究的兴趣，可到ARM官网进行查询，在此不作为本书重点过多阐述。
Intel与ARM竞争的背后，实则是两个不同平台在模式及技术上的多重博弈，简单对比如表3-1所示。表3-1 复杂指令集与精简指令集的对比分析3.2.2 商业模式之争：开放与封闭的博弈
为了清楚阐述ARM与Intel这两家公司在商业模式上的差异性，首先需要了解整个半导体行业的运作模式，在经历了一个不断分工细化、上下游联动发展的过程之后，当前的半导体公司及其业务模式可分成以下三种。（1）IDM（The Integrated Device Manufacturer Model）模式
该模式的显著特点是一家企业在内部完成了产业链的若干关键环节，如制造、设计甚至是设计工具的开发。典型代表就是X86阵营下的Intel，其技术架构对外是近乎封闭的，与另一家拥有小部分X86专利的厂商AMD之间也时有争讼。在这片领地里，实行的是一家企业负责从架构、设计、测试到生产的一体化全产业链模式。Intel公司几乎控制了PC处理器领域的所有关键环节，而其他所有的公司都围绕着主导型公司转。在这种商业模式下，Intel控制着行业的技术方向和价格趋势，成长为全球最大的半导体公司，也得以长期保持40％以上的毛利率，并且借助半导体技术的提升，实现了PC时代CPU性能的快速成长。在其旗下产品发展历程中，除了从Pentium 4到Core2Duo这个性能巨幅提升是由CPU设计贡献的之外，其他的升级大多是由晶圆升级贡献的。
但随着半导体工艺的不断升级，这种模式的弊端逐渐显现，每一次技术的革新以及新产品的发布，都需要耗费大量的财力对架构、设计、生产、测试等各个环节进行技术研发以及产线升级的投资，这种制造的高成本使得只有Intel这样财力雄厚的公司才有实力继续维持，从某种程度上而言阻碍了整个半导体行业前进的脚步。由此，产业进行了分工细化，将设计和制造这两个对技术和财力需求最大的环节分离开来，Fab和Fabless模式由此而生。（2）Foundry+Fabless模式
该模式的显著特点是晶圆代工厂Foundry专注于做工艺研发和设计代工，无厂半导体公司Fabless专注于做IC设计。AMD在2009年把晶圆厂Fab剥离即为从IDM到Fabless（无厂半导体公司）转型的案例，Foundry的典型代表如TSMC、UMC、Globalfoundries、IBM等，Fabless的典型代表如Qualcomm、Broadcom、AMD、NVIDIA、Marvel、Apple等。除此之外，还有混业经营的情况，如之前一直是IDM代表的三星半导体，若干年前也开始涉足Foundry业务，还有就是IDM模式的鼻祖Intel也于2013年推出14nm晶圆厂为Altera代工。用一句通俗的话来归纳：IDM就是自己设计，自己制造；Fabless就是只设计，不制造；而Foundry则是只制造，不设计。要维持一个Foundry并不容易，动辄数十亿美元的生产线，并不是所有的产业玩家都有这么多筹码，而且后续的运营难度也大，包括产能的调整以及对市场整体演进的把握等。目前，Foundry已基本上一家独大，TSMC独占近半份额，如图3-4所示。图3-4 2012年全球Foundry份额分布
Foundry+Fabless模式即设计和制造相分离，是半导体产业的进步，是分工细化、专业化的表现，极大地促进了半导体行业的繁荣，使得除了Intel之外的大量企业能够凭借自身的优势只专注于某一个特定的领域，降低了整个行业的门槛。与此同时，对资本和技术的要求也降低，少量的融资即可将设计变成产品。
设计与制造的分离，可谓为整个半导体产业的一次重要裂变和盘整，而随着半导体的消费逐渐由企业为主进入以个人为主的年代，用于个人消费的半导体如消费电子、通信、汽车电子在逐年上升，需求多元化趋势日益显现，促使半导体的产品创新和技术创新更快并且更需贴近个人消费需求；与之同时出现的是，半导体制程经过多年攻坚，逐渐向纳米级靠近，日趋接近所谓的半导体物理极限尺寸，工艺升级的难度越来越大，芯片功能的增强和规模的扩大需要越来越多地依赖基础架构以及芯片设计的优化来提升，此时，对于芯片设计企业的要求大大提高。因而，半导体产业出现了又一次分工细化，基础架构研发的工作逐渐从原有的芯片设计企业剥离出来，由特定的企业提供，并以IP核／知识产权核的形态授权给芯片设计企业使用，Chipless模式由此而生。（3）Chipless模式
该模式的显著特点是Chipless企业只提供IP核授权，自身并不卖芯片，也不进行具体芯片的设计。Chipless模式的典型代表如ARM，其实现的是以处理器内核为核心的芯片低成本创新，包括三星、IBM、东芝、索尼、NEC这些跨行业巨头以及德州仪器、高通、Marvell这些以半导体为主业的厂商，都需要先获得ARM公司的技术授权，然后在“ARM核”的基础上增加外围电路和其他功能模块，设计出不同用途的芯片，应用于手机、平板电脑、汽车电子、航空、网络设备等各个领域。换言之，在这个过程中，ARM既不设计芯片，也不生产和销售芯片，而是通过研究和出售核心知识产权来获取利润，客户之后每卖出一片芯片，再向ARM缴纳少部分的“版税”。
当前，半导体公司纷纷将高端制造外包给Foundry，自身更加关注设计，芯片的升级越来越多地依赖于多核、IP核复用、软件升级等来实现；同时半导体行业随着行业的日渐成熟，已越来越成为一个微利行业，Chipless这种模式或者说企业的出现，顺应了半导体产业发展的大趋势，这种商业模式最大的优势在于通过“成本分摊、利润共享”的方式降低行业总成本。这种模式也体现了半导体行业创新密集的显著特点，IP核本身就是各种创新技术和创新功能的集合。
目前，在全球范围内有超过400家IP核提供商，提供超过6000个不同种类的IP核。
但到目前为止，ARM是全球范围内最成功的IP核提供商。其基于Chipless商业模式极大地降低了研发成本和研发风险，以风险共担、利益共享的模式形成了一个个以处理器内核为核心的生态圈，使得低成本创新成为可能。从这个意义上看，以ARM为代表的Chipless商业模式是半导体产业链进一步分工细化的结果，是新型的半导体业态。因此，Intel要面对的，不仅仅是ARM，不仅仅是ARM生态圈，更是半导体产业的发展趋势和潮流。
半导体产业模式演进历程如图3-5所示。图3-5 半导体产业模式演进历程
ARM与Intel的这两种商业模式的对比，实际上也反映了移动互联网所普遍存在的模式博弈，即开放和封闭之争。（1）ARM通过开放构建了以其为核心的产业生态
ARM虽然是移动芯片的奠基者，但是采取了一种“基础设施”的产业定位，ARM并不生产自己的处理器，而是通过销售自己的设计来盈利。ARM只提供设计架构，让合伙伙伴们根据需求去生产制造。一片售价6美元的芯片中，ARM仅仅向芯片制造商收取几个美分的专利费用，在整个过程中，所有参与者都将共享利润。目前，Nokia、三星、苹果无一例外采用ARM架构。（2）Intel通过封闭构建垂直一体化模式
英特尔自己设计并生产所有的芯片，这种整合、封闭的商业模式能够保证新产品上市的速度和质量，并且可以进行大批量供货。这一速度、质量、规模的综合效应是英特尔称霸PC、服务器芯片市场多年的原因之一。英特尔通过总揽芯片的设计和生产，利用其垄断地位掌握定价权，实现自身利润的最大化。而且更重要的一点是，英特尔还掌控计算机的功能设置和产业发展方向，完全是一个随心所欲的超级帝国。
可见英特尔所坚持的商业模式，因封闭所以相对僵化，对市场的反应要相对迟缓。而ARM的开放合作模式更符合当今的产业特点，因开放而更加灵活，对市场的反应更敏锐。
图3-6为ARM和Intel两大阵营模式对比图。图3-6 ARM和Intel两大阵营模式对比图3.2.3 技术派系之争：功耗与性能的博弈
在PC处理器市场上，运算速度历来是决胜的关键。1965年，日后将成为英特尔公司创始人之一的戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了著名的“摩尔定律”：单块硅芯片上所集成的晶体管数目每年将增加一倍（1975年，摩尔将周期修正为“每两年”）。这一定律奠定了计算机处理器领域的技术逻辑，Intel和AMD多年来关于CPU运算速度的比拼近乎IT业界的“百米大赛”，Intel在数次赛程中均处于领先地位，通过在处理器性能上的优势成为PC处理器市场的胜利者。
而在移动互联网领域，其终端设备因为便携性及移动性的特征，追求的是运算能力与功耗之间的平衡，也就是在最低功耗的前提下实现最高的性能，这对于移动芯片而言，是一个更高的技术要求。
X86架构和ARM架构产品在功耗方面差别的根源在于这两种架构所基于的指令集的差异：X86基于复杂指令集CISC，而ARM则是采用精简指令集RISC。相比CISC而言，RISC的指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少。因而，X86架构产品因其指令集功能多，但动用芯片内部的硅单元也多，因此功耗也大；反之，如果采用同等制造工艺，ARM架构产品在功耗上则拥有较大优势。
因而，基础架构之争具体到实际产品应用上，就是在具有高性能的同时将功耗降到足够低。这方面Intel和ARM各有千秋：Intel所凭借的无非是纵横集成电路数十年所积累的半导体工艺优势，其所使用的制造工艺不管是从工艺尺寸、High-K等新材料的使用，还是3D晶体管“Tri-Gate”技术等，比（中国）台湾积体电路制造有限公司（简称台积电）等代工厂均有明显优势，不夸张地说，Intel实际上引领着半导体工艺的升级和演进。凭借着卓越的半导体工艺技术，Intel由此在一定程度上降低了功耗。2008年3月3日，被英特尔寄予厚望的第一代凌动处理器平台Menlow发布，它的面积为8500平方毫米，待机功耗1.6瓦，被称为“英特尔历史上体积最小、功耗最小的处理器”。虽然相比追求运算能力而功耗高达几十瓦甚至上百瓦的其他英特尔处理器，这款产品的功耗下降可谓惊人，但和ARM架构的产品相比仍然偏高——同样采用45纳米工艺的高通Snapdragon处理器，整体待机功耗低于10毫瓦，理论上只有凌动Menlow的1/160。显然，凌动第一代产品的耗电量和发热量，使得它更适用于上网本而不是手机。3.2.4 战局未稳，长期存变
毫无疑问，到目前为止，ARM已取得了压倒性的胜利，在出货量方面，ARM面向智能手机、平板终端、家电、游戏机以及汽车等多种用途设计的半导体每年约供货61亿个，Gartner统计的英特尔的供货量为3亿2000万个左右，并且大部分面向个人计算机和服务器；在营业利润率方面，ARM也比Intel要高，2011年4～6月期间，英特尔利润率为30％左右，而ARM则超过了40％。虽然英特尔也开发出了低耗电量MPU，并面向家电和便携终端销售，但ARM的地位目前并没有被动摇。纵然如此，长期而言芯片基础架构格局仍存变数，就算ARM的垄断地位不会被颠覆，其市场份额的下降也成为必然。
Intel在移动智能终端领域的布局是真正的垂直一体化，但碍于基础将在较远的未来展现出长线效应，目前Intel构建了微处理器、芯片制造、操作系统、应用软件、服务一体化的体系。经过五六年的攻坚，成效开始显现，其在2012年基于双核平台Medfield的多款终端面世，这代表着Intel的X86架构至少在功耗表现上已可为移动智能终端，尤其是智能手机所用，并取得进入移动互联网市场的实质性突破。Intel、摩托罗拉以及中国移动在2012年联合推出了摩托罗拉自被收购之后的第一款真正意义的终端产品iMT788，使Intel在移动智能终端市场迈出了重要一步。从目前来看，Intel在移动芯片领域市场份额依然较低，仅有0.2％；但长期来看，随着Intel推出四核平台持续放大自身在计算性能的优势，顺应市场需求不断降低价格，工艺始终保持领先升级，并进一步优化能耗，有望进一步提升市场空间。Intel于2013年年初推出面向智能手机和安卓平板电脑的全新双核凌动系统芯片“Clover Trail+”平台，并已得到华硕、联想及中兴的支持。2013年年底或2014年年初，Intel就会全面过渡到22纳米凌动系统芯片，设计、架构、22纳米三栅极晶体管技术以及领先的制造工艺等多个方面带来的优势，有可能孵化之前已酝酿许久的移动芯片市场，给ARM阵营带来真正挑战。
Intel在移动芯片领域虽取得长足进步，但短期内仍难以企及ARM地位。Intel在工艺制程方面的领先优势成为其参与移动芯片竞争的杀手锏，其依赖于超越台积电等代工厂一代甚至一代多的技术优势，成功弥补了X86架构本身在能耗方面的先天不足。目前来看，Intel在移动芯片领域正在稳步推进，虽已取得市场突破的实质性进展，但仍为初涉，与高通、NVIDIA、三星、MTK等在内的ARM阵营相比，实力较弱，且伴随着多核、高性能ARM芯片的相继出现，Intel移动芯片在性能方面的优势并不十分突出，功耗方面的瓶颈及成本的局限却决定了还需假以时日才能撼动现有芯片基础架构格局及市场分布。目前Intel在移动市场的影响力仍然很小，搭载Intel移动芯片的智能手机已经在全球20多个国家上市销售。根据美国市场研究公司Strategy Analytics的报告，英特尔在全球智能手机芯片市场的份额仍然低于1％。3.3 移动应用处理器，ARM统治下的百家争鸣3.3.1 彼此封闭、派系林立的产业格局
从全球的发展形势看，近几年，终端硬件的整体水平在移动智能终端市场的充分竞争中得到快速升级。移动智能终端市场已加强向中低端市场的快速渗透，性价比成为终端竞争的关键因素，终端制造商面临着低价市场和性能竞赛的发展需求，在提高硬件配置的同时压缩成本和价格，推动更多高配低价终端进入市场，带动了整体市场硬件水平的全面提升。智能终端市场的竞争及价格波动，推动各芯片厂商加快了芯片版本的迭代和升级，价格竞争日趋激烈，2012年ARM架构应用处理器制程、性能发展速度均为历年之最。全球芯片市场格局伴随着PC和移动智能终端此消彼长的发展态势而持续洗牌，高通市值超过传统芯片巨头英特尔，依赖其强大的应用处理器设计及其与基带整合的高集成方案垄断近半移动芯片市场；三星受益于独立应用处理器市场需求的不断放大位居第二；MTK依赖其“Turn-Key”模式的成熟突破中低端市场快速跃居第三；Marvell、NVIDIA、TI等在竞争中艰难求生并积极谋求新的战略方向。
移动智能终端芯片是目前创新最快的硬件领域，其市场主体既有高通、德仪、三星等传统移动芯片企业，也有英伟达等后起之秀，同时还有大量二三线芯片厂商跟跑。虽然从宏观上说来，移动智能终端市场ARM一统天下：95％的智能手机+80％的平板电脑使用ARM芯片。但从微观上来讲，同样基于ARM架构，移动智能终端芯片仍然形成了封闭的发展态势。形成了ARM体系下百家争鸣的现象。整个智能终端芯片派系林立，竞争激烈。造成这种局面的根本原因是，移动智能终端芯片的处理器核相对统一，几乎所有厂家（除Intel）都在基于ARM核开展设计与制造，在架构、能力、功能、产业多方面进行差异竞争，同样的内核和不同的路线使得竞争格外激烈。同时移动芯片是匹配多层面移动终端的，既包括以性能取胜的高端机型，也包括以成本取胜的低端机型，芯片巨头和中小厂商都可以寻求自己的位置，良好的市场预期也在刺激这个领域不断扩张，这种林立格局将长期存在。
移动智能终端核心芯片发展现状：ARM体系下的“百家争鸣”如图3-7所示。图3-7 移动智能终端核心芯片发展现状：ARM体系下的“百家争鸣”
移动智能终端硬件平台虽然都是基于ARM体系架构发展而来的，但彼此之间存在本质区别。ARM的商业模式主要涉及IP的设计和许可，而非生产和销售实际的半导体芯片。通过向合作伙伴网络（包括世界领先的半导体公司和系统公司）授予IP许可证，允许其利用ARM的IP设计创造和生产片上系统设计，ARM通过收取原始IP的许可费用并为每块生产的芯片或晶片交纳的版税而获利。除处理器IP之外，ARM同时还提供一系列工具、物理和系统IP来优化片上系统设计。
ARM产品线简介如图3-8所示。图3-8 ARM产品线简介
ARM对芯片设计企业的授权方式分为硬核、软核和架构授权（Architecture License）三种，如下所述。（1）硬核IP
硬核IP指基于特定代工线的工艺库生成的设计物理版图，在频率、功耗、面积等方面都进行了充分的优化，有较完整的预知性；硬核IP的灵活性和可移植性都较差，只能使用指定的代工厂和工艺，速度、功耗、面积等参数俱已不可改动。（2）软核IP
软核IP一般是指可综合的电路设计，由于不涉及具体的物理实现，因此有很好的灵活性，其性能参数在一定范围内可以进行调整。但同时也存在性能上（比如时序、面积、功耗等方面）的不可预知性的弱点，需要SoC设计企业具有较强的后端设计能力。（3）架构授权
架构授权又可称为指令集授权，指允许用户自行定义和设计CPU，但是指令集格式兼容。在架构授权模式下，ARM除授权协议外并不向用户提供任何技术（一般情况下，会提供一些文档和测试程序供用户使用）。
三种授权关系，芯片设计厂商所拥有的主动权是依次增强的：硬核授权包括工艺和Foundry等在内的一切指标都固化在硬核中，用户拥有的自主改动权最低；软核授权下，工艺和Foundry可以自己移植，也提供了几个配置选项可供用户根据自身的芯片需求进行动态调整，如Cache的大小通常可配，除此之外，不允许做任何设计改动（动软核只有拥有架构授权的权利才可以）；架构授权则允许芯片设计厂家从CPU规格定义开始就可以自己掌控，可以根据自己需求设计最合适的处理器。在规格、研发计划和产品路线图上都由自己决定。当然，芯片设计企业拥有的自主权越大意味着相应授权的价格越高，且对于厂家所拥有的相关的技术要求也越高。如高通使用ARM开发的CPU，性能是ARM A9CPU的1.5倍，功耗却降低了65％。
ARM对产业参与者授权间的差异性以及各芯片设计企业间在技术上的差距，使得移动芯片所形成的彼此封闭且派系林立的情况将长期存在，当然这也是Chipless这种开放授权模式下的必然结果。3.3.2 掌中核战，数量并不一定就是质量
应用处理器芯片多核发展成为提升能力的重要方向之一。从媒体报导或者各类卖点宣传中，消费者不难发现下述规律：移动智能终端从过去的单核、到现在正火爆的双核，再到近期多款新品发布的四核，短短几年，前进步伐飞快。这里的单核、双核、四核主要针对移动芯片的应用处理器AP而言。单核指的是一个处理器中只有一个内核，双核指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高计算能力。四核则是将四个物理处理器核心整合入一个核中。它们的区别在于对多任务的处理上，比如四核心的CPU开四个程序要比双核心CPU开四个程序要快，而双核则比单核快；再就是多核心在进行大数据量运算时优势更大。
四核已成为市场主流终端标配。2012年三星、NVIDIA、高通、MTK等主流芯片厂商均推出了四核芯片，Intel紧跟其后推出四核平台Bay Trail，芯片制造工艺与之同步升级，28nm甚至22nm的更新工艺被采用；多核复用极大地加速了移动芯片处理能力的提升，目前主频渐趋2GHz，与普通CPU相当，促使其在桌面以及服务器领域的广泛应用成为可能，谷歌的第二款Chromebook即采用了三星猎户座Exynos 5250处理器（双核ARM Cortex-A15，速度优于四核Exynos 4412）。配置MTK1.5GHz四核MT6589T红米手机的横空出世，再次大幅拉低了四核手机的价格，2012—2013年，仅仅一年的时间，四核即由高端市场转换至中低端甚至入门级市场。表3-2为2012年市场主流四核芯片概况。表3-2 2012年市场主流四核芯片概况
目前，八核正被提上日程，市场规模推广仍未可期。截至2013年10月，市场上唯一的八核芯片为三星所推出的Exynos 5410。MTK高调提出的八核计划，再次燃起了AP高端核战的热潮。目前，已发布八核计划的还有我国的海思，并且在多核实现上也有所区分。八核可采用的工作机制主要有三种，分别是异频同步（即八核分为两组四核，两组四核在不同的芯片频段中，分开运行）、同频异步（即在同一个芯片频段中，不同的核可按照需求启动）、异频异步（即按照时序，不同频段的核交替开关）。三星推出的八核芯片Exynos 5410采用四个A15+四个A7的大四小四架构，也可称其为真四核伪八核。MTK已推出的八核A7，可实现同频异步调用。仅从工作调度的角度来看，八核研发的技术难度要远高于四核；再加上应用于智能终端所需的功耗优化等，就算抛开上层应用的开发，目前，技术也未到可普及的成熟阶段。2013年市场主流八核芯片概况如表3-3所示。表3-3 2013年市场主流八核芯片概况
市场竞争驱动多核竞赛，后续优化任重道远。理想情况下，N核的处理能力应该是单核的N倍，但实际情况并未如此。芯片性能的提升并非是只要核数升上来了就能够实现了，多核芯片的性能最大化是包括底层硬件、上层操作系统以及各类应用在内的复杂命题，是由底而上各层均需优化并彼此间实现良好匹配之后才能够实现的目标。很多消费者发现，从单核到双核能够感觉到处理速度的明显提升，但从双核到四核，这种提升的感知度却没有那么明显，而能耗的攀升和续航能力的下降却凸显出来了，这主要是由于目前四核芯片功耗优化并不成熟、基于多核架构操作系统优化问题以及适用于四核驱动的精品应用数量有限的原因。除此之外，四核／八核全开时功耗仍偏高，使得只在极少数应用场景下才能充分发挥四核／八核性能，后续功耗优化仍有相当长的一段路要走。软件并行度对多核性能提升的影响如图3-9所示。图3-9 软件并行度对多核性能提升的影响3.3.3 工艺升级，助力功耗降低和性能提升
1968年Intel工程师戈登·摩尔根据芯片发展趋势提出的摩尔定律，经过半个多世纪的验证，始终指导着半导体工艺的进度。
对于移动芯片而言，隶属于集成电路的大范围内，摩尔定律依然有效。以Intel所发布的技术路线图为例，目前已经全面进入到nm级别，并由三位数向个位数趋近。2001年，晶体管还停留在130nm，2011年的3D晶体管架构引爆了22nm，并于2012年4月份发布了一批采用22工艺制造、Ivy Bridge架构的处理器，如Core i7-3770K、Core i5 3450等；在2012年年底发布了22nm工艺的移动芯片，并于2013年进入量产，主要用在下一代智能机和平板产品，较目前的32nm工艺Atom移动芯片拥有更强的性能和更高的能耗。移动芯片代工企业台积电目前也已经进化到28nm时期，此工艺水平的良品率和产能都达到了比较合理的水平，并已宣布2013年风险性试产20nm，即小规模低产量部分投产，2014年实现大规模量产，2015年下半年，将进入到16nm工艺阶段，半导体工艺升级速度有增无减，如图3-10所示。图3-10 半导体工艺升级速度有增无减（Intel路线演进）
虽然晶体管工艺得到了巨大提升，但随着nm级工艺的深入发展，缩微技术将出现一定的瓶颈，为此传统的尺寸缩小将面临巨大挑战，来自材料和结构的不断创新是推动持续发展的重要动力。如Intel所推出的3D晶体管技术，革命了半个多世界晶体管的2D平面结构，使得晶体管迈入3D立体时代。Intel宣称其所推出的22nm 3D Tri-Gate三维晶体管相比于32nm平面晶体管可带来最多37％的性能提升，而且同等性能下的功耗减少一半，更加适合用于小型掌上设备。而台积电也将在16nm工艺中引入FinFET即鳍式场效晶体管，作为一种新的CMOS晶体管，至少可以缩小到9nm，是半导体工艺实现下一步突破的关键技术之一。除此之外，包括高K金属栅材料之外的其他新材料也在逐步获得突破进展。
半导体技术在晶体管结构、新型材料等方面的探索如图3-11所示，Intel 32nm二维晶体管与22nm三维晶体管对比如图3-12所示。图3-11 半导体技术在晶体管结构、新型材料等方面的探索图3-12 Intel 32nm二维晶体管与22nm三维晶体管对比
模式升级的同时，芯片技术也在寻求后摩尔突破。今后很长一段时间内，芯片技术路线将呈现两大发展方式：摩尔定律与后摩尔定律，二者的结合将使得芯片技术创新及其应用呈现出多元化和综合化的趋势。其中，在一个高度集成的智能化系统中，处理器、存储器和逻辑电路属于摩尔定律的范畴；而集成的无线电、电源管理、传感器等模块属于后摩尔定律的范畴。在摩尔定律的范畴内，硅基CMOS技术将延续摩尔定律，预计到2018年将会接近硅CMOS技术的极限，此外，沟道替换、绝缘体上硅等新工艺，高K金属栅材料之外的其他新材料也将获得突破进展。后摩尔定律的范畴是近期创新重要方向，模拟／射频、高压功率电源、MEMS传感器、生物芯片技术、系统级封装（SIP）、三维集成等技术成为热点，多种技术的集成也是重要的发展趋势。3.4 移动芯片平台，包罗万象3.4.1 集成、独立，大不同
提到移动芯片，很多读者脑海中可能会浮现高通、NVIDIA、MTK、展讯等众多企业的名称，但要注意的是，这里提到的很多企业所关注的重点可能并不相同。移动芯片实际上是一个比较宽泛的概念，尤其是对于手机／平板等移动智能终端而言。
从功能的角度来看，移动芯片包括满足计算需求和满足通信需求两大类，从大的类别上来看，前者包括已经提到的应用处理器（AP），后者包括基带芯片和射频芯片等。其中，应用处理器芯片在前面章节中已经介绍，这里不再赘述，而基带芯片和射频芯片跟移动通信技术进步紧密相关，在这里不作为智能手机芯片介绍的重点。
从芯片所包含的各功能模块的构成来看，移动芯片可分为独立和集成两类，这里的独立和集成一般指的是基带芯片和应用处理器芯片，其中集成方案意即经常提到的手机单芯片方案，在一枚物理主芯片中包含基带芯片和应用处理器芯片（AP）两种，而独立方案则为双芯片方案，即基带芯片和应用处理器芯片（AP）为两个独立的物理芯片。因为工艺进步以及相关技术和研发成本的缘故，射频芯片也与基带芯片和应用处理器芯片（AP）集成为一个单芯片的模式，在市场上存在较少，即使在外观呈现上是一个芯片，但内部射频芯片实际上仍为独立的物理芯片。
移动芯片多采用软、硬件垂直一体化的系统芯片（System-on-a-Chip，SoC）形式。SoC指的是在单个芯片上集成一个完整的系统。从狭义的角度讲，它指的是一个包含完整系统并有嵌入软件的全部内容的集成电路。从广义角度讲，SoC是一个微小型系统，如果说中央处理器（CPU）是大脑，那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的一个系统整体。现阶段的移动智能终端芯片大部分以SoC的形式存在，在一个芯片上集成了通用处理的CPU、图形处理的GPU、内存控制器（Memory Controller）等，有些SoC还集成了通信解码芯片、GPS芯片等。计算机芯片与移动芯片实现模式对比如图3-13所示。图3-13 计算机芯片与移动芯片实现模式对比
集成系统芯片SoC，主要有以下三个关键的支持技术。（1）软、硬件的协同设计技术
面向不同系统软件和硬件的功能划分理论，硬件包括处理器、存储器、输入／输出逻辑控制和外围电路等在内的集成电路基本模块；软件多为嵌入式实时操作系统，满足芯片在特定应用领域的需求，其部分功能也可以用硬件实现。软、硬件之间的功能划分和实现并无固定的模式，随应用的不同而变化。硬件和软件更加紧密结合不仅是SoC的重要特点，也是21世纪IT业发展的一大趋势。（2）IP模块库
IP模块有三种，即软核（主要是功能描述）、固核（主要为结构设计）和硬核（基于工艺的物理设计，与工艺相关，并经过工艺和实际应用考验过）。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和Flash Memory以及A/D、D/A等都可以成为硬核。与传统计算机结构类似，决定移动智能终端SoC芯片性能的两个重要组成单元分别是通用处理核心（CPU）和图形处理核心（GPU）。通用处理核心（CPU）的大东家就是我们熟知的ARM公司。图形处理核心（GPU）的设计授权公司有ARM公司、英国Imagination公司和美国高通公司。（3）模块界面间的综合分析技术
这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术和IP模块综合分析及其实现技术等。
这种垂直一体化的设计对于移动智能终端的发展影响巨大，以苹果及其旗下核心产品iPhone和iPad为例，目前在移动智能终端领域，苹果是既做硬件又做软件的手持设备公司，从而可以在硬件中插入对软件的优化，也可以在软件中通过特制的模块实现优化的功能。3.4.2 Turnkey模式，创新研发流程
手机作为一种消费类电子产品，随着技术水平的不断提高，被赋予了越来越多的功能，逐步演变成一个移动数据终端。手机就是一台袖珍的计算机，它有CPU、存储器、输入输出设备（键盘、显示屏、USB、串口、红外、蓝牙、甚至WiFi），同时通过空中接口协议（如GSM、CDMA、PHS等）和基站通信，提供无线的语音、数据传输服务。
以前，对大多数国内的手机生产厂家而言，手机的研发大都以进行ID、MD设计为主，而对于手机中的真正核心——硬件芯片和软件，因并不具备基带处理芯片的开发能力，采取或者是购买国外公司（如Ti）的解决方案，在其提供的Reference Design基础上进行界面（UI）和外设驱动的修改，或者是购买国外公司的手机模块，自己加CPU跑UI和应用软件。随着3G时代的来临，手机应用的不断丰富，软件开发将占据整个手机研发链中更多的比重。各个手机厂商也在软件开发中投入了更多力量，简单的在Reference Design上修改UI的时代已经过去。大量的软件开发工作，不但使得研发投入巨大，同时也难以保证TTM（Time To Market）。因此，一种新的商业模式孕育而生：Turnkey Solution。
所谓Turnkey Solution是指由独立的第三方软件厂商直接与国外芯片厂商合作，在芯片厂商的硬件方案和协议栈基础上，集成成熟的上层软件和应用，并整套提供给手机生产厂商。这种模式的优点在于大大降低了OEM的TTM和研发投入。移动芯片的Turnkey模式最先由MTK〔（中国）台湾联发科技股份有限公司，简称联发科〕推出，主要应用于增强型功能手机，在其带动下，国内的山寨机市场繁荣了一段时间。进入到智能机领域后，由于MTK初期并没有看清Android开源化所具有的发展潜力，仍然将发展的重点放在Windows Mobile之上，致使错失了市场发展的先机，市场份额一度严重下跌。但在采纳Android之后，再加上在国内与联想合作进行新平台的研发和推广，市场份额上升非常快。
Turnkey的出现彻底颠覆了手机的生产模式，对深化市场普及功不可没。在Turnkey方案出现之前，手机市场在位者所采用的生产模式，其特点是以手机厂商为中心，通过手机生产商研发或者集成周边的诸如手写、蓝牙、摄像等技术，用6～9个月的时间，开发出新的手机。Turnkey模式的出现，对手机厂商而言是重大利好，降低了研发的难度和成本，手机厂商放弃了手机关键部件的研发，这些关键部件完全由联发科一家公司的芯片集成提供，手机生产商围绕关键芯片，仅负责外壳、造型等部件的设计，在3个月以内就能开发出新品手机。Turnkey带来的手机生产模式变革如图3-14所示。图3-14 Turnkey带来的手机生产模式变革
这种模式的出现，对手机厂商也具有一定影响。由于芯片厂商如MTR基本上“承包”了前期开发的芯片、软件和稳定性等诸多问题，由此加快了厂商的出货能力，也帮助了一些厂商迅速提高市场份额，但实际上对于手机厂商的研发和创新能力的培养是不利的，长此以往，最后会让手机厂商失去核心竞争力。
基于这种考虑，也有部分芯片厂商在Turnkey的基础上，提出了改良版的半Turnkey方案。如展讯对于芯片产品的开发不再提供完整方案，而是只做了一半，手机厂商在展讯平台的基础上，可以继续做应用层面的开发，展讯同时给予配合。这样就有助于终端厂商提高自己的技术开发能力，有助于实现产品的个性化，推广新业务。3.4.3 移动GPU，图形界面进步的幕后功臣
回溯PC图形界面的发展轨迹，初始其屏幕只是一个简单的墨绿色小窗，搭配其上的移动小白块，共同构成PC图形的初始形式。后来，随着计算机逐渐进入个人消费领域，对娱乐性的需求不断提升，原本单调的屏幕逐渐有了更多的色彩，而其上呈现的内容色块也越来越小，这就是广为人知的常规意义的色彩丰富和分辨率的提升，这种累积的趋势很快得到消费者的接纳并不断放大，而这却对CPU提出了更多的工作要求，渐渐到了CPU难以承受的地步。于是，在由通用型硬件转向专用型硬件的发展理念指导下，GPU从完整的CPU帝国版图中分裂出去。随后，在用户对高清视频以及游戏的诉求下，显卡曾一度超过CPU成为硬件平台发展的关键。
历史在我们的手机中再一次重演。手机屏幕从雷同于计算器的液晶条慢慢变成了一个方形小窗，然后这个小窗有了色彩，这直接催生了更好的游戏和应用体验的出现，然后为了进一步提升体验，色彩丰富性以及像素数也开始攀升，高清的图像和视频类应用成为增速最快的移动互联网应用类型，让手机CPU走到了不堪重负的崩溃边缘，移动芯片重蹈PC旧辙，移动GPU成为发展的又一重点。
但移动GPU与PC GPU相比而言，存在很多的不同。换言之，在产业链中的企业，不能按照传统PC GPU的思路来发展移动GPU。这种差异性的根源仍然是由消费电子本身的特征决定的。前面提到了，这里结合移动GPU的发展需求再有针对性地阐述一下。
个人消费电子与传统PC的突出区别即在于，其便携移动性决定了整体的体积必须控制在一个有限的范围之内，而这个有限的设备体积，就使得电池的容量不可能随心所欲地放大。由于电池本身容量的提升除了放大体积这一直接的方式之外，只能靠化学或新材料等技术的革新来实现，后者基本上可以说突发以及不确定的因素更多，因而长期来看，电池仍然是需要纳入手机软、硬件设计及技术前进的重要考量因素。
上述独特性就使得移动GPU在发展时不仅需要根据用户需求在GPU技术和性能上提升，同时需要兼顾低功耗的考虑进行SoC层面的优化，这也解释了为何在智能手机或者平板电脑上，为了有独立GPU芯片，大都采用SoC形式集成AP甚至基带一体化提供。纵观移动GPU历史，TI、高通、三星、Bitboy、Imagination，以及后来加入的NVIDIA和被苹果收购的Intrinsity，都曾在移动GPU领域展开激烈争夺。而前面提到的特有发展需求，使得其发生了第一轮洗牌，能够提供智能手机／平板电脑通用的强大SoC GPU构架成了在这个行业生存下去的唯一标准。
除此之外，移动GPU在发展过程中，已形成与应用处理器（AP）类似的Chipless模式，目前其作为SoC的一部分，存在Imagination、Vivante、ARM Mali三家主要IP授权商，此外，还包括高通的Adreno等未对外开放授权的GPU IP核。对于所有的芯片设计公司而言，对技术的深度掌握并进行合理优化成为发展的重点和难点。这其中包括多项技术和性能参数指标，这里选取一项作为示例，如iPhone 5所采用的双核A6处理器与iPhone 4S所采用的双核A5处理器相比较而言，运算能力（GFLOPS）及固定单元吞吐能力（多边形及贴图输出）等均实现升级，相应性能提升两倍。
移动GPU近年来的进步可以用突飞猛进来形容，虽然这种进步并不像应用处理器的几个核或者多大的主频那样为消费者所耳熟能详。这里举一个PowerVX的例子，在过去的60个月内，所完成的性能增幅达到了65625％，按照摩尔定律来换算，60个月即为3.3个摩尔周期，性能增长顶多为660％。移动显示领域的性能增长速度已经是正常摩尔定律理论值的80多倍。除了PowerVX外，包括NVIDIA、高通和ARM等几家也都能实现类似的增长幅度，如图3-15所示。图3-15 移动显示芯片运算能力增长趋势
移动GPU基本参数的增长确实欣欣向荣，照这个速度，没几年，我们手里的手机几乎就无所不能了。但实际上，不管是专业人士亦或是普通消费者，可能都看到了这条陡坡上扬曲线背后的不可思议。事实上，可能近几年对比下来，任何一个用户都没有感觉到6倍的性能增幅，更遑论600多倍了。
摩尔定律虽自PC出现以后，即是成为业界广为认可的物理定律，但也并非绝对，事实上，包括可制造性问题、物理学基本储备的消耗和转化速度以及资源成本的增长等一系列要素，都将影响整个定律的实际结果，可能超越也可能是不足。但其作为一条基本定律也有其存在的重要基础，由大量基本的物理定律和经济规律决定，这也意味着想要大幅度地超越甚至公然改写这样的定律的难度也是极大的。现在这种硬件指标的混战升级现象，实际上并没有给用户带来切实的使用性能升级体验，也就是说，单纯从硬件能力来看摩尔定律是否有效并不客观。那么，到底在移动显示领域，除了硬件之外，还有哪些限制性能体验的因素？移动显示领域到底是超前于摩尔定律还是滞后？这两个问题的答案将是本节中解答的重点内容。
回答第一个问题，需要从两个维度进行理解。
移动智能手机从根本上说是软、硬件高度耦合的产业，软硬件之间匹配度的强弱直接影响了硬件性能的发挥。在前面介绍智能手机应用处理器（AP）的多核化趋势的时候，也提到了这个观点，就是不管AP多核叠加的趋势有多么快，如果没有上层的操作系统或者应用的优化配合，基本上就是没什么作用。比如什么应用放大核，什么应用放小核，这都要OS的协调。但是目前包括谷歌在内的OS公司，对这方面的开发也只能说是刚刚起步，所以消费者还难以感受到单核到双核再到四核甚至是八核的性能的明显提升。
回到移动GPU也是同理。在桌面GPU的发展思路里面，可以通过多核心堆叠实现能力的提升，因为对于计算机或者笔记本而言，在常态应用场景下，对电源和体积要求并不高，这种简单粗暴的弹性扩展方式，对于性能的提升立竿见影。但到了移动平台上，就完全不是这么回事儿了，若是沿用与桌面PC同样的GPU发展理念，手机里单单移动GPU一个模块就会越来越大并且越来越耗电，顺带着我们的手机也就会越来越大也越来越耗电，而这显然与我们对于手机的小巧和低功耗的直接出发点背道而驰。所以，移动GPU需要从其他方面动脑筋来提升性能。而这里，也存在异类。一个最简单的例子就是移动GPU领域一个较大的供货商Imagination，它依然是通过前面提到的多核心堆叠的弹性扩展方式来提升性能的，并应用在iPad 2中，这时候，相对性就出现了：iPad 2给用户感知的续航能力并不差，甚至比NVIDIA的某些平台表现都好。
这就是软硬件匹配所发挥的作用了。凭借iOS的封闭性所带来的针对性极强的优化，Imagination长期在SoC领域积累的优秀的电源管理经验以及苹果对Flash不支持所带来的先天“优势”，iPad2不仅没有在常规应用中将SGX543MP2的芯片尺寸过大以及相对较高能耗的问题暴露出来，相反还经常能够在各种续航环境测试中击败经验并不丰富的NVIDIA。
不得不承认的是，Android平台在这方面做得并不好，其为了开放性而不得不采用的Dalvik虚拟机环境，从某种程度上影响了移动GPU的性能优化。Dalvik虚拟机环境的最大特点是其硬件无关性，能够保证Android最大限度地对各种形式的硬件实现兼容以保持其“完美的开放性”，这耗费的代价就是基本上所有的硬件的性能都无法充分发挥。在非针对环境下，任何硬件都无法取得最高的功耗比，这进一步影响了移动GPU在整体解决方案中的竞争力。
影响移动GPU性能表现的另一个因素即为移动领域的API支持混乱，未形成行业统一标准。当前的移动显示架构对图形API支持的形容，百花齐放也许是最恰当的。以Imagination的PowerVR SGX Series5XT架构为例，从表3-4中可以看出其在标准支持方面的混乱。没有统一的行业标准，没有能够起到约束作用的游戏规则，一切特性的支持比的不是标准而是谁的嗓门更大。这种混乱的游戏局面，就是当前移动显示领域最真实的现状。表3-4 PowerVR SGX Series5XT 架构API支持说明
最后，回到上面提到的60个月656.25倍的性能增幅上，当再次面对这样一个数字时，对它的意义就有了更深刻的理解：过快的更新节奏，没有时间吃透硬件并作出有针对性的优化，还有来自体积和功耗领域的重重危机，这些都使得一味追求单一硬件指标的提升并不等于终端用户体验的提升。但这些问题对于起步初期的移动互联网也可以说是难以避免的，伴随着产业环境的协调和理智回归，硬件厂商和软件厂商再次将提升用户的最终体验度作为研发硬件的第一要务，厂商积极平衡好用户需求以及竞争需要这两者之间的关系，并以用户为基础来提供产品，上面提到的问题有望得到一定程度的解决。3.4.4 多“芯”大战，各家新武器揭秘
本书介绍到这里，对移动芯片的介绍已经全部完成。最后，为各位读者列举一下目前移动芯片市场上几大主要企业的较新产品。当然，这个领域的发展实在是瞬息万变的，可能当读者拿到这本书的时候，下面介绍的芯片已成明日黄花。若果真如此，读者大可借助互联网查询最新的芯片平台介绍，并结合对比，从中会发现新的变化，所谓的“进步”也莫过如此了吧。（1）英特尔
作为PC芯片老大，在手机市场始终没有显山露水，采用高性能的X86架构的功耗太大，虽然已有所优化但总的还是比不了ARM架构。如果说英特尔的工艺制程能够领先一代甚至数代的话，那它的续航能力也许正好与此相反。
虽然在手机市场打拼了一段时间，但目前能看到的终端芯片平台并不多。这里选取两款重点介绍，一是2012年英特尔推出的首款智能手机芯片Atom Z2460，整个平台基于SoC的理念架构，由CPU、GPU以及二级缓存和视频编解码模块组成，其中CPU是32nm的单核双线程处理器，代号Saltwell，主频1.6GHz，512KB的双通道二级缓存LPDDR2。GPU则采用PowerVR SGX 540，其核心频率为400MHz。Atom Z2460支持对1080P全高清视频的解码和编码工作，视频输出支持1920×1080分辨率。同时支持最高每秒2400百万像素（mpps）的超高吞吐量，用户可以在短短1秒内拍摄多达10张照片，并且集成了硬件加速视频编码和解码引擎，可用于高清视频（MPEG4.2，H.264，WMV，VC1）的播放，能够实现高质量捕捉编码（MPEG4.2，H.264）。
另外一款则为32nm的低功耗Clover Trail+，其相对Clover Trail来说，主要的改进在GPU方面。CT+的一个大改进在于GPU核心，具备两块PowerVR SGX 544核心。当以最高频率运行时将可以达到和苹果A5X差不多的Shader性能，可与iPhone 5的A6 SoC一决高低。改进的GPU可以支持更高的分辨率，最高为1920×1200。另一个重要的改进则在功耗节省方面，CT+采用“HUGI”（Hurry-Up and Get Idle）技术，将能更快速地进入挂起状态，令平台功耗低至0.5W以下，因此将更加省电。（2）苹果
苹果的A6处理器是采用非标准ARM架构的32nm工艺的双核处理器，主频可以在550MHz至1.3GHz之间自动调节，集成了一枚三核芯的PowerVR SGX 543MP3，整体性能是A5的两倍。苹果的优势在于优化，因而使得单芯片并不十分突出的终端，在整体体验上能够表现得很好，使得A6的跑分成绩也并不逊色。（3）三星
目前，移动芯片Exynos系列在独立应用处理器市场份额中位居前列，在这个系列旗下共有五款平台产品。2011年推出的Exynos 4210是Exynos系列的第二款产品，意即Orion（猎户座）。Exynos 4210采用45nm制程，拥有两枚主频为1.2GHz的Cortex-A9通用处理核心，32/32KB I/D Cache和1MB L2 Cache，并集成ARM Mali 400MP图形处理核心。
2011年年底，三星在Exynos 4210基础上进行改进，推出了Exynos 4212，制程变为32nm，比起之前的45nm能够节省超过50％的能源。其次，虽然同样为Cortex-A9架构，但Exynos 4212主频升至1.5GHz，比起4210更为强劲，3D性能约为后者的2倍，可用在手机及平板电脑上。
2012年年初，三星正式推出了首款四核移动处理器Exynos 4412，基于ARM Cortex-A9，采用32nm HKMG（高K金属栅极技术）制程，支持双通道LPDDR2 1066。按照官方的说法，和其前代比会减低20％的功耗。仍然集成Mali-400MP图形处理器，但其主频由此前的266MHz提升至400MHz，相比较其已有的双核平台来说，图像处理能力提升50％。
继此之后，三星推出全球首款八核移动处理器Exynos 5 Octa，需要注意的是，这个平台并非真正意义上的八核，因为八个CPU并不是同时工作，而是分为两个四核分别运作，但就算如此，也是目前应用处理器芯片的顶级配置了。Exynos 5 Octa采用的是28nm工艺制程，基于ARM的ARM big. LITTLE/Cortex A15架构（也就是所谓的大小核架构），由两个四核处理器组成，分别为1.8GHz的负责处理整段高负荷任务的A15架构处理器和1.2GHz的负责碎片化轻量级任务的A7构架处理器，big.LITTLE的理念则是用适当的“作业分配”形式让A15和A7两个核心协同工作，同时发挥A15的强悍性能以及A7的超高能耗比优势。（4）NVIDIA（英伟达）
Tegra 2双核40nm的ARM Cortex-A9处理器，最高频率1GHz，此外还包含有一个用于芯片内部数据／功耗管理的ARM 7处理器核心，显卡为ULP GeForce 300MHz（4.8GFLOPS），内存支持单通道LPDDR2 600MHz或者DDR2 667MHz。
Tegra 3一度为很火爆的四核芯片，采用vSMP（可变对称多处理，Variable Symmetric Multiprocessing），还包括一个协核心 “Companion CPU core”。这5个CPU核心均采用Cortex-A9架构，其中四个采用高性能制程（G）制造，为更高频率运行优化，另外一个则为低功耗制程（LP）打造，漏电流更低，为低频率运行优化，最高频率仅为500MHz。vSMP架构的特色在于，在“动态待机”（即运行后台进程）和音乐、视频播放时，全部四个主核心皆关闭节能，仅留下协核心运行。当在运行需要更高性能的应用时，则按需逐个开启主核心，同时关闭协核心，切换延迟不超过2毫秒。同时，还集成了12个执行单元的GeForce GPU图形核心，支持3D立体，并支持2560×1600的超高清分辨率，整体性能号称五倍于Tegra 2，处理能力超越Intel的双核心笔记本处理器Core 2 Duo。采用台积电40nm工艺制造，正常情况下，功耗控制与上代双核Tegra 2相当。
新一代Tegra 4平台仍然顺延了上代“4+1”的设计，但普遍能力均有所提升，不仅集成了四个Cortex-A15 CPU核心主频（1.2～2.0GHz），协处理核心同样基于Cortex-A15。Tegra 4在图形上大幅进步，拥有多达72个定制的GeForce GPU光栅化处理单元，是上代Tegra 3的六倍之多，同时还支持4KB超高清视频解码，并有所谓的“PRISM 2 Display”显示技术，可在保证清晰画质的同时降低背光功耗。在工艺上也同步升级，采用台积电28nm HPL工艺制造，特点是低功耗加高K金属栅极（HKMG），它与28nm HPM的不同是更注重漏电率与性能之间的平衡，在日常使用中的功耗比前一代降低了45％，用在手机上高清视频播放续航时间可达14小时。
好了，在这里停顿一下，在本章第一节中曾经提到，集成和独立可以作为目前芯片的一种分类，这类的集成和独立是针对应用处理器芯片AP和基带芯片BB而言的，上面所列举的四家芯片企业的平台产品，由于只提供单独的应用处理器（AP），意即采用此类平台的手机都是AP和BB分离的方案。这里还要重申的就是，手机的性能是多个要素综合作用的结果，并非集成方案就不好，也并非独立方案就一定性能最佳，只是不同厂商的不同市场和产品策略而已。
下面，需要介绍的多是集成方案的芯片企业代表。（5）高通
其移动芯片的品牌Snapdragon骁龙系列旗下的APQ8064是全球首款采用28nm制成的四核移动处理器，同时也是高通首款四核处理器。高通在应用处理器方面的积累相当深厚，一个典型的例证就是其虽然也采用ARM的基本架构，但是高通采用的方式是在兼容ARM某一版本指令集的基础上自行设计架构，高通自己设计的基础架构在某种程度上甚至超过了ARM所提供的参考设计，由此可见，高通在如今移动芯片市场上能够叱咤风云也并非无理无据。APQ8064同样如此，其采用的是高通公司基于ARMv7-A 指令集自主设计的Krait CPU微架构，采用异步对称式多核处理技术（aSMP），较高通第一代Scorpion CPU微架构在性能上提升了60％以上，功耗降低65％。在指令集方面，Krait兼容CortexA-15 系列相应的ARM指令如VFP3/v4和NEONAdv SIMD，而且在性能上Krait也和Mobile版的CortexA-15接近，由此可将Krait看作CortexA-15 级别的处理器，但其功耗却远低于CortexA-15。
在2013年CES展中，高通发布了Snapdragon 800，是目前高通最高端的移动芯片，新的Krait 400核心能够将时钟频率提升至2.3GHz，同时Adreno 330 GPU和LPDDR3内存模组性能组合非常出色。尤为关键的是，这款芯片支持更快的Cat.4（150 Mbps下行）LTE网络，IEEE 802.11ac WiFi，4K分辨率的高清视频，显示屏支持的最高分辨率可达2560×2048。Snapdragon 800采用新的28nm HPm工艺制程，总体性能将会比现有的S4 Pro提升75％，集成的Adreno 330 GPU也比Adreno 320性能高出两倍。第三代LTE基带9x25不仅支持4G LTE，还兼容cdma2000/WCDMA/LTE和WCDMA/LTE网络。（6）MTK
MTK在功能机时代吹响了最后的冲锋号，一度高居榜首，当智能机到来时因为战略决策失误快速衰落，但其很快顺应市场和产业发展需求，由此得到快速提升。这里选取两款典型平台进行介绍。
MT6577为40nm的Cortex-A9架构双核处理器，内含PowerVR SGX531超频版GPU；最高支持分辨率为1080×1720，最高支持800W摄像头，在电源管理系统方面表现突出，这也是MTK的一贯优势。
MT6589是28nm的Cortex-A7架构四核芯片，配备双核Power VR SGX544MP图形处理器，最高支持1 300万摄像头和1080P的视频录制，最高支持1920×1080的分辨率屏幕。但从软件跑分来看稍弱于tegra3、Exynos4412和APQ8064这几种四核处理器，以及近期刚刚上市的三星5系列双核处理器。但MTK的电源管理还是相当不错的，再加上MT6589采用先进的28nm制程工艺，从工艺上来说它就更加省电。（7）海思
K3V2四核处理器是华为海思旗下的一款40nm的四核A9架构处理器，也是2012年年初业界体积最小的处理器，采用手机芯片中最高端的64bit带宽DDR内存设计来充分释放四核的性能。华为海思目前应用于华为旗下终端产品Ascend D quad/quad XL，并已于2012年8月在中国市场率先发售，然后铺货欧洲、亚太、澳洲、北美、南美和中东等全球市场。（8）展讯
目前，市场上主要的产品有SC8810和SC6820两款入门级智能手机芯片。SC8810和SC6820采用1GHz CortexA5处理器，40nm制程工艺、Mali 400GPU和电源管理单元。这两款平台产品都面向低成本智能手机市场。展讯的优势在于能为手机生产商提供完整手机技术方案，同是也是TD手机的主要芯片供货商之一。
Marvell、博通、TI、爱立信等也在全球芯片市场中占有一席之地，此外还包括射频芯片、电源管理芯片、WiFi和蓝牙等连接型芯片和存储芯片等，都各有企业进行深耕细作。总体而言，移动芯片产业庞大，读者若有兴趣，大可网查部分内容，相信结合本书中各章节的介绍，会对移动芯片有更深地了解。3.5 外围硬件创新，再多一些想象力
不知在iPhone到了第五代、Android遍天下的今天，消费者对现在的智能手机是否开始审美疲劳了。最近几年，智能手机除了屏幕越做越大之外，在外观设计上鲜有创新。这一方面是因为iPhone的风靡，使得触控屏近乎成了智能手机的标版定义，而一部手机的解决方案在屏幕定了之后，也就没有给终端厂商留下多少外观方面创新的空间。另一方面则是，外围的一些元器件在支撑弯曲、折叠等新颖外形设计的时候，在技术上仍然需要继续研发。因而，在本节中，笔者选取了目前几个较为典型的外围器件发展方向，有些可能仍处于概念阶段，但并不妨碍对于智能手机未来丰富性的想象。接下来，就让我们天马行空一下。3.5.1 屏幕放大趋缓，弯曲及可折叠成为新热点
从尺寸上来看，屏幕大小超四趋五，但放大态势将趋缓。屏幕主流大小已由2011年的3.5～4.3发展至2012年的4.7～5.0。终端形态由此变化各异，智能手机和平板电脑间的区别在弱化，Galaxy Note和iPad mini等融合二者优势的中间产品开始涌现，照亮了新的市场空间。智能手机屏幕近两年来始终保持着不断放大的趋势，但考虑到便携性以及移动性的本质需求，笔者认为在未来这种放大的趋势将放缓，从Galaxy Note和iPad mini这两款标杆产品的推出也可窥豹一斑。
从屏幕技术实现来看，TFT和OLED并驾齐驱，且OLED逐渐由高端向中端渗透。从近几年的发展情况看，日韩在屏幕方面的优势仍然领先，并且短期内难以撼动，TFT LCD是目前智能终端显示屏发展主流，主流厂商为三星、LG及夏普，以全球供货需求量来看，该技术及量产都主要集中在韩国；而主动矩阵有机发光二极体面板（AMOLED）被称为下一代显示技术，较TFT LCD优势很多，简单而言，更薄、更清晰、更坚固、更省钱。包括三星电子、三星SDI、LG飞利浦都十分重视这项新的显示技术，从目前来看，三星公司将持续其领导地位。
除日韩外，包括中国在内的其他国家和地区虽然积极攻坚扭转被动局面，但收效甚微，所出产品多配备于低端及超低端手机。OLED技术被公认为未来显示屏的发展方向，但由于价格偏高惠及面始终有限，未来随着产能的进一步提升，有望向中端市场逐步渗透。
图3-16为LCD与OLED结构对比图（图片来自网络）。图3-16 LCD与OLED结构对比图（图片来自网络）
于此同时，新型显屏技术正在火热实验中，并逐步尝试转入市场推广。人体可穿戴设备正在成为ICT产业新一轮技术和应用创新的热点所在，继智能眼镜、智能手表、智能跑鞋、智能手环等相关原型或概念型产品出现之后，人们逐渐拥有了之前只会出现在科幻电影里的神奇设备，这些高科技产品正在试图实现并拓展人类大脑及身体的各项功能。伴随着这些可穿戴设备背后的将是一系列的元器件创新。以显示屏为例，Google Glass的一个非常重要的部件即为穿透式的眼镜显示屏，可以不受外界光的照射影响，透过眼镜观看外界，同时通过特定显示技术的处理，使得应用场景下能够获得与现实融为一体的体验。这些可穿戴设备的风行对显示屏技术的另一个推动即为柔性显示屏的大发展。如在2013年CES大展上，大猩猩玻璃生产商康宁展示了他们最新的柔性玻璃——Willow Glass，厚度仅有0.1毫米，可随意弯曲也不会损坏，柔韧性非常出色。未来将被应用在柔性显示屏上（比如智能手机），作为屏幕内部或者基层材料，可保护敏感电子元件不受潮。需要指出的是，虽然这种玻璃可以弯曲，但如果弯曲程度过大还是有可能被损坏的。不过康宁表示，他们正在致力于进一步提高Willow Glass的韧性和可靠性。伴随着这种柔性玻璃的逐步完善，在各类展中已出现的柔性屏产品雏形，如三星的柔性OLED原型机、Intel合作推出的屏幕平板PagerTab等，有望面世。
图3-17为康宁展示的超强柔性玻璃Willow Glass。图3-17 康宁展示的超强柔性玻璃Willow Glass3.5.2 新型电池技术频现，终端续航的新希望
终端电池技术自锂电池在2000年后广泛应用以来已多年没有突破，目前，所有智能手机都使用了锂离子充电电池，锂离子作为手机电池的主要化学原料，它需要的量不多，足够稳定，而且在电池损坏时也不会泄漏出来，较适合小型的消费电子产品。要提高这种电池续航力只有增加电池的体积，像三星Galaxy Note 2这样的大屏设备需要更大的电池支持，电池体积的增大也就代表着终端尺寸的加大。另外一种电池类型是内置电池，像HTC One X、摩托罗拉的Droid RAZR以及iPhone等，内置电池需要较少的包装材料，可以设计成任何尺寸，这为手机制造商提供了更大的回旋余地，以增加电池体积大小。
电池的基本结构其实相当简单，这使得重新设计它们成为难题。锂离子电池具有两个电极，阳极和阴极，电解质材料中的离子完成充电或放电。但随着终端功能和应用的不断丰富，移动终端需要功率密度更大的电池技术，目前新型电池技术陆续出现，包括采用电解质盐化合物锂酰亚胺等新的电解质材料、采用硅或者锡等新材料实现阳极／阴极，更有直接颠覆传统的电池基本结构，以3D形式制造电池。除此之外，各种快充、感应式等新型充电技术也在涌现，如苹果申报的感应式充电技术，即为“可利用印刷线圈，通过电磁感应实现充电功能。当一个或多个可移动的磁铁沿着印刷线圈的路径移动时就能为移动设备进行充电。”
目前，快充类技术已经步入市场应用，但在电池领域的技术创新总体来说距离商用还有些时日。3.5.3 移动终端的“传感化”，硬件“旁”支、崭新“主”业
移动终端硬件发展的另一大方向，即“传感化”，很有可能在未来成为移动终端最主要的特征，也成为移动互联网最大的收益点——这就是移动终端的“传感化”。目前来看，手机内置型传感器已经有十几种，具有稳定的国际格局。从智能手机出现至今，加快对多样感知能力的整合始终成为发展的重要目标。以iPhone为例，历经五代升级之后，目前已在手机中内置了加速度计、光线传感器、距离传感器、电子罗盘、陀螺仪等五类关键传感器，上述五类器件目前也广被主流智能手机所采纳，并已形成较为稳定的市场格局：飞思卡尔、ST、ADI和博世平分加速度计市场；ST在陀螺仪、麦克风、压力传感器独占鳌头；美信最受欢迎的是环境光和接近传感器品牌；TI占据半数温度传感器市场；索尼、东芝、松下占据超过60％的CMOS图像传感器的生产。在智能手机中直接内置传感器种类和数量仍在放大。如三星在Galaxy S4中增加了压力和湿度传感器；也有研究机构在探索手机中添加多种空气质量传感器的可能性。
iPhone传感器发展历程如图3-18所示。图3-18 iPhone传感器发展历程
从智能手机的成本构成上或者从核心功能的实现角度来看，传感器的重要性并没有非常凸显，但是从移动互联网产业的角度来看，传感器对于整个移动互联网生态的意义却是非常重大的。有了手机摄像头，才可以随时随地拍照并分享给朋友，可以享受Facetime这样的视频通话服务；有了GPS，才有了丰富多彩，也有了异常火爆的LBS产业；有了重力加速度传感器，才有了花样翻出的游戏，也孕育了移动游戏的快速发展；RFID（射频识别技术）、NFC（近场通信技术）或许会让信用卡从此消失。传感器以及其所支撑的庞大产业正影响着人们生产生活的方方面面。
传感器作为固定元件向微化集成领域发展。Sensor进入微化集成时代，将真正作为手机元件固化进来，目前还未确立势力范围。一方面，将多个功能集成在同一器件中，如将加速度计、陀螺仪、磁力计3个三轴传感器复合在一个器件内，将得到最小空间面积、最佳成本；另一方面，智能化程度更加升级，将传感器同后期信号处理融合，通过增加CPU处理单元，兼有检测、处理、存储、通信、控制等特点，提升传感器综合性能，减小AP负荷，降低整机功耗。3.6 我国通往强芯之路仍面临诸多挑战
随着移动终端形态与功能多元化演进、应用服务能力水平要求提升和移动网络多代共存等外界变化，移动芯片在处理能力、架构设计、多模支持等方面不断发展，技术创新频发，移动智能终端核心芯片对技术的凝聚力和对终端产业的牵制力将持续增强：
一方面，目前核心芯片呈现分立和集成两维发展模式，前者要求单项功能技术的极致化；后者要求基带、射频、AP等多方面技术的整体掌控。不管哪种模式，都是多项高精尖技术的集中凝练。尽管可借助ARM等的知识产权授权实现快速进入，但真正打造一枚功能性能皆优的芯片仍需掌握大量核心技术。
另一方面，移动智能终端核心芯片在发展过程中与软件平台，主要是操作系统的关联度已大幅提升，终端厂商在产品研发时对终端软件、硬件及软硬件匹配都需要较深的理解，不能仅依赖于芯片厂商提供的参考设计。Turnkey模式的出现，极大地简化了终端厂商对软、硬件平台的熟悉难度，降低了智能终端的技术门槛，但却使得终端厂商对产品的个性化创新多集中在外观等表层，无法实现对整体终端的核心掌控。
总体看来，我国在移动芯片国际阵营中仍然处于十分滞后的位置，需大量购买高通、德仪、三星的芯片用于高端机制造，同时由于中国终端企业的主流市场并非高端市场，因此在芯片引入上更侧重便捷使用和高性价比，MTK通过Turnkey模式和低廉售价大比例占有了中国低端机市场。
但是同时也必须看到，我国的产业力量经过多年的技术引进、模仿和学习，即将进入自主创新突破期。近年TD-SCDMA自主商用，对于芯片技术的促进意义其实更胜于对终端产能的拉动意义。国内TD芯片企业经过多年磨砺，在政府的积极扶持下，逐渐发展壮大。如联芯公司自研芯片已经逐步形成系列化产品，其他TD芯片公司也逐渐在产业中日趋成熟。在芯片发展过程中，尤其积累了宝贵的市场经验，个别民营企业正在杀出一片天地。两年前MTK拥有中国9成以上的市场，而展迅只有3％，目前展讯已然崛起，拥有2成市场，实现20亿收入，华为等公司也在手机应用处理器中取得实质突破，这类趋势仍然在持续深化中，具有战略意义。但在智能机多核芯片发展上的缺失也不容忽视，高端技术的落后最终将使得低成本芯片上已有突破随产品换代而失去意义。可以说我国移动芯片整体上仍然面临着技术自主突破的巨大挑战，还需要较长的发展周期和十分全面有力的产业推动政策。
从我国的发展局面来看，2012年本土企业在硬件领域取得实质性突破，特别是核心芯片在跟随中谋发展，与国外企业的差距已拉近。一是基于我国自主知识产权的TD-SCDMA制式的基带、射频、应用处理器等经过近十年发展，均取得了实质性突破，涌现出展讯、联芯等一批具备相当影响力的企业，并掌握部分本土市场的话语权，不仅在本土终端企业以及运营商集采中份额逐年攀升，也正成为国外终端厂商的重要选择，如三星旗舰Galaxy系列即部分采用了展讯的TD基带芯片。二是高端应用处理器芯片基本与全球发展同步，华为海思基于40nm的四核芯片K3V2已实现量产和数款终端应用，多项性能指标表现颇佳。三是在面向下一代网络发展的LTE芯片领域，我国企业也已积极布局并取得一定进展，展讯采用40nm工艺的LTE芯片业已发布。
需认清的是，我国发展过程中仍存在以下问题。
① 终端硬件整体布局不足，除电池外，关键的元器件，如屏幕、存储、传感器等，国内企业实力普遍不强，致使终端制造产业对国外器件供货商依赖度较高，产业前景局限颇大。
② 整体TD芯片技术发展水平仍然落后一代左右，国内芯片厂商普遍集中于65～40nm工艺区间，而Intel、高通、三星等主流大厂已全面升级到32～20nm工艺区间。
③ 部分核心技术仍需继续攻坚，包括工艺制程的换代升级对芯片设计和制造的影响、多功能集成芯片技术，以及并行计算能力、图形处理能力等核心指标的提升。
④ 国内终端制造和设计企业依照芯片阵营分立明显，不同终端企业依附各自的芯片合作伙伴，在高端及趋势产品线中，国产化比例极低。
图3-19为国内部分主要终端厂商产线平台一览。图3-19 国内部分主要终端厂商产线平台一览
未来可从以下三个维度考虑对移动硬件整体能力进行提升。
① 继续加强对核心芯片关键技术的研发，重点是射频、基带、AP等单功能芯片的性能和能力以及芯片高集成技术。
② 提升整体芯片产业的水平，重视与核心芯片发展相关的产业上下游的完善，促进重要原材、工艺制程、测试等各个环节的发展。
③ 加大国产芯片、自主研发操作系统、国产智能终端三大产业间的联动，加大产品的市场化应用，实现端到端的快速扩散。第4章 能力开放，让业务插上翅膀
本章要点√ 能力开放，业务模式变革的引擎√ 大势所趋，能力开放是必经路径√ 集腋成裘，能力开放实现聚合创新√ 风生水起，能力开放加速服务创新√ 无处不在，能力开放已成大势所趋
移动互联网大发展时机成熟，业务能力开放和资源共享成为促进业务创新和模式变革的引擎，产业开放协同、互利共赢成为主要趋势。
① 技术发展为业务创新和模式变革奠定了基础，移动宽带网络的快速发展、智能终端的规模量产成为应用服务创新和发展的主要动力。
各家运营商的移动宽带网络无论是地域覆盖还是网速质量都有大幅度提升，为移动互联网发展奠定了扎实的基础。移动终端趋向多用化、媒体化、智能化、网络化，承载语音、数据、图片、视频等多媒体业务，实现了互联网终端的业务特性。大屏幕、大内存、高处理能力、低成本化的智能手机，支持移动互联网业务向多元化、差异化和个性化的发展。
② 业务需求趋于多样化、长尾化，移动互联网应用创新层出不穷，互联网应用与移动特性的聚合，催生出新的业务形态和模式。
移动互联网发展的长期目标是面向用户提供无缝的移动信息服务，促使移动互联网成为社会生产和生活的核心。在市场需求的驱动下，多样化、差异化和个性化的服务必将主导未来移动互联网的业务发展方向。
③ 产业链各方基于自身优势，面向信息服务大行业，打破各自界限逐步融合。
电信资源、互联网资源、设备商资源聚合，价值链边界开始模糊，第三方和用户参与应用开发，产业链条的各参与方呈现全球化趋势，创造价值和收入，聚合可谓融合的一种实现方式。需要在紧密的产业联盟之上，构建移动互联网开放发展模式，为业务创新提供保证，以实现消费者、电信企业与增值服务企业的共赢。4.1 能力开放，业务模式变革的引擎
互联网层出不穷的应用创新不断与移动智能终端、电信网络聚合，催生出新的业务形态和模式。智能终端的普及和电信网络的提升为移动互联网大发展奠定了基础。移动微博、移动搜索、移动即时通信、移动社交、移动多媒体、位置服务、移动导航和手机游戏受到越来越多用户的欢迎。移动互联网正在向社会生产和生活的核心方向转变。无论在办公室、家庭还是在生产流通中，在不同的需求场景下，个人和企业用户都可以高效、便捷、低成本地获取信息服务。移动互联网具有巨大的社会和商业价值，未来将形成改变人们生产和生活方式的推动力量。在市场需求的驱动下，多样化、差异化、个性化的服务必将主导未来移动互联网的业务模式发展的方向。4.1.1 能力聚合催生移动互联网业务模式变革
聚合（Mashup）旨在汇聚互联网、电信网络、智能终端等产业链各方智慧，充分发挥资源的价值，改变业务形态和模式。一方面，聚合通过开放能力和资源，促进移动互联网从一个个独立封闭的系统走向协同生态系统；另一方面，聚合实现了海量资源的有效整合与共享，提升信息的使用价值和使用效率。聚合概括地说，是将可聚合的元素按某种逻辑组合，核心要素是可聚合的元素及逻辑关系。聚合可以用如下公式来表示：
Mashups=source 1∧source 2 ∧ … ∧source n● source：聚合的元素，可以是内容、API或者功能等；● ∧：逻辑组合关系。
例如，移动互联网业务能力主要包括智能终端能力、通信网络能力、信息服务能力三大部分。从目前的移动互联网业务来看，无不体现着三方业务能力聚合的烙印。移动互联网的聚合如下所示：
移动互联网 = 终端能力∧ 通信能力 ∧信息服务能力 ∧...
其中，能力可以是内容、API或者功能等，如手机导航业务是网络传输能力与导航定位能力的聚合，点击拨号是通信能力与信息服务的聚合，手机二维码门票是终端能力与信息服务的聚合，更有多种移动互联网业务是终端能力、网络能力和信息服务能力的多重聚合。业务能力的聚合以业务平台的方式实现，平台由能力提供者之一建立或由第三方建立，在平台上汇集各能力提供者的元素，可以是内容、API或者功能等，这些元素又可能分为各个层级，在各层级向公众客户开放调用接口，实现业务能力的聚合，实现业务创新。4.1.2 产业链开放协同推动移动互联网业务快速发展
① 终端制造商、网络运营商、ISP之间既合作又竞争的博弈，不断构建和发展移动互联网的商业模式和生态系统。
移动互联网既有传统互联网开放性的特征，也存在移动网络、终端的差异化特征，其网络、用户、终端、应用均有不同于传统互联网的特性。当今的移动互联网业务是通过终端制造商、网络运营商与门户网站间的合作提供的。终端制造商为运营商供应共享品牌的终端，通常与ISP一起为移动终端预装某些应用程序和免费下载应用。然而，越来越多的终端制造商开始推出自有品牌的移动互联网业务。从早期的BlackBerry、到Apple、三星，他们不仅推出互联网特性的终端，还拥有自己的业务平台，如iTunes。同时，ISP也推出自己的终端，提供从终端到业务的一体化服务，Gphone（Google）就是这方面的代表。Microsoft也将一系列个人互联网服务和软件，从PC拓展到移动终端，创造无缝的连接和服务。
移动互联网的生态系统如图4-1所示。图4-1 移动互联网的生态系统
② 信息服务、智能终端、无线网络相互促进发展，这三方存在着千丝万缕的联系，目前在产业链上呈现相互渗透、相互融合的趋势。
应用服务、智能终端、移动网络在各自领域既有突破又相辅相成，互相拉动，加之消费需求不断升级，移动互联网发展可谓天时地利人和，用户和应用规模不断攀升，成为电信领域、IT领域、互联网领域、移动终端领域的耀眼新星。网络演进和技术进步是促使移动互联网走向开放、协作和分享的关键因素。终端标准化是减少应用服务开发复杂度和降低成本的基础。开放接入和开放标准形成了促进移动互联网业务快速发展的基础。分享流量、技术、设备和营收，促进整个移动互联网产业进入正反馈的良性循环。开放和充满活力的市场，为移动互联网价值链上各个产业部门的大规模协作创造了条件。基于协作共赢的理念，移动互联网从业企业共同开拓产业发展的价值空间，满足用户深层次需求，为用户传递价值和创造价值。4.2 大势所趋，能力开放是必经路径
产业融合、技术融合、需求升级、电信服务模式改进等背景因素，共同促进了移动互联网发展和模式变革。产业呼唤业务融合发展，技术进步创造聚合实现的条件，个性化多样化的业务需求推动业务创新。业务能力开放与聚合发展的基础是基于各个产业、各个服务主体、各种技术、各种业务能力的开放合作，成功地实现互利共赢。4.2.1 变化的产业链生态环境呼唤开放与融合
① 融合和开放成为趋势，各产业利用自身的优势，选择聚合业务的切入点，推动电信、互联网、软件和终端四大产业的发展和融合。
从电信产业来看，传统电信产业利用网络优势和服务管理平台优势，从通信领域向聚合业务服务领域迈进。从互联网产业来看，互联网ISP利用良好的互联网技术能力和业务提供能力，满足小众需求，开发长尾市场。从软件产业来看，软件提供商利用良好的软件开发能力，提供软件服务，将软件服务化进行到底。当前，应用软件呈现Web化、长尾化和平台化趋势。首先，应用软件越来越Web化，Web浏览环境成为发展方向；其次，API开放和大量第三方开发者的介入，软件提供模式服务化与平台化成为发展方向；第三，Mashup技术的发展使应用软件种类大大丰富，呈现长尾化趋势。从终端产业来看，智能终端已经崛起，通过应用程序商店等模式，跨国参与移动互联网内容运营。
四大产业聚合如图4-2所示。图4-2 四大产业聚合
② 技术层面趋向一致、业务层面各有侧重并互相渗透和交叉，在产业层面面向信息服务大行业，打破各自界限，逐步融合。
电信资源、互联网资源、设备商资源聚合，价值链边界开始模糊，第三方和用户参与应用开发，产业链条的各参与方呈现全球化趋势，创造价值和收入，聚合可谓融合的一种实现方式。4.2.2 技术进步创造聚合条件
电信技术、互联网技术、IT技术进步为聚合创造条件，技术进步后呈现趋同的态势。电信网络技术总体是呈IP化、光通信化、无线化，在物理网络技术之上，电信业务网相关技术已呈完全的IT化趋势，与互联网应用层在技术上已没有本质区别，都采取了同样的IT技术，技术统一为电信业务与互联网应用之间的聚合提供了良好的支撑。当前网络走向IP化、融合化、开放化，电信、互联网、软件等领域出现了SDP、开放API、Web服务、REST风格、SNS、Web2.0、SOA/SoC（面向服务的架构与计算技术）、云计算等各种概念和技术，新的网络和新技术的不断创新给移动互联网带来了新的机遇。
技术趋同为聚合创造条件如图4-3所示。图4-3 技术趋同为聚合创造条件4.2.3 需求转变推动业务模式创新
从通信消费向信息消费的需求转变推动电信业务创新，而创新需要寻找新的业务模式，电信业务创新离不开与互联网及其他领域的聚合。移动互联网是买方市场，市场环境决定了需求的个性化和业务的多样化，而且消费者越来越关注业务提供的时效性，要求在业务提供能力方面具有短、平、快的特征。对个人客户来说，在内容和形式上呈现娱乐化和个性化趋势，强调个体性、移动随身性和私密性，基于位置的服务、流媒体音／视频服务、交互式应用大行其道。对家庭客户来说，对家庭网络、数字化生活的需求越来越旺盛，强调固定场所、可管理性、共享性，例如，对远程医疗、远程教育、网上购物的公共服务类需求越加旺盛，家庭应用控制和监控逐渐起步。对企业客户来说，通过信息化，提高生产效率，降低运营成本，最大程度地扩张销售渠道，切实提高企业的竞争力，高层次的需求，差异化、定制化的产品，利润空间更大。
企业客户对移动互联网服务的需求如图4-4所示。图4-4 企业客户对移动互联网服务的需求4.2.4 电信业传统业务模式受到挑战
① 电信企业的封闭业务模式已不适应业务市场发展，技术发展使得互联网应用更加丰富、创新更快更多，严重冲击着电信业务和发展模式。
电信技术发展速度远远落后于互联网和IT技术发展速度。未来将会出现大量短生命周期的业务，这些业务将会生存在一个开放、协作的环境中，在用户使用中逐步改善。Skype和Google一直都是这么做的。只有一小部分高端的关键业务还会遵循原有的18个月周期的瀑布开发模型。迄今为止，很少有电信运营商能具备与互联网一样的业务开发速度。用户将以难以预测的方式来创造和消费内容，需求呈现长尾特性。电信运营商现在的业务模式难以抓住长尾需求。未来的创新将转向个人，这种源于用户贡献的网络效应是统治市场的关键，未来用户将掌握主动权。
图4-5所示为电信的业务运营模式面临挑战。图4-5 电信的业务运营模式面临挑战
② 电信企业亟待建立封闭与开放并存的新型业务体制。
电信网的特点类似于智能设计，结构严密，较为封闭，依靠用户ARPU值获取收益，互联网的特点则是自由演进、开放、免费，广大网民参与业务，因此互联网创新能力强，因为创新的主体是数亿之众的网民。但互联网没有建立起成功的商业模式，赢利能力较差，与之相对，电信网业务在创新方面是短板，但能够赢利。随着市场环境的变化，电信企业的封闭业务模式已不适应业务市场发展，赢利也越来越困难。所以电信企业继续以封闭花园模式运营一些关键业务，享受封闭带来的利润，同时开放电信基本能力，依靠长尾效应与互联网、IT、终端设备资源能力进行业务聚合，做大产业链，创造新的业务增长点。
③ 电信运营商拥有用户资源、网络资源，利用拥有的资源优势发挥在移动互联网价值链中的应有作用是电信业务能力开放的前提。
对移动网络来说，频谱资源的稀缺性，要求通过开放将移动元素和互联网元素更好地融合，将语音、短信、彩信、定位等能力，用户位置信息、状态信息、喜好等，与互联网元素结合，可以预见会产生差异化和有吸引力的业务。4.3 集腋成裘，能力开放实现聚合创新
各类产业主体开放的能力和资源各不相同。电信业能够开放的资源分为几类，信息资源、网络能力和终端能力等；信息资源包括用户信息、订购关系和流量消费信息等；网络能力包括通信能力、运营能力和用户经营能力等。互联网开放的能力主要是信息资源和应用能力，信息资源如文字资讯、地理信息、社交关系等；应用能力包括搜索与查询等，信息与能力的开放孕育着巨大的业务创新空间。终端开放能力包括拍照、摄影、定位、导航、感知、采集等。4.3.1 互联网能力开放，聚合兴起之源1．互联网的层次架构
狭义上讲，互联网更多地是一个业务网的概念范畴，是由互联网SP的存储和服务器等应用资源组网搭建。完整意义上讲，还包括基于TCP/IP技术组建的IP路由器网络和底层的电信技术（传输和接入网）。互联网按照业务和承载分离设计，统一和开放的TCP/IP协议接口屏蔽了底层网络的技术细节。Web2.0时代，随着应用层技术的发展，互联网开放特性得到了进一步增强。
互联网的网络架构如图4-6。图4-6 互联网的网络架构
开放性是“Web as Platform”的典型特征，这种开放标准趋势与平台化趋势相结合，促成互联网产业结构重组和用户参与的开放框架。在Web 2.0时代，内容提供商、服务提供商、广告商、第三方程序开发者、开源工具和软件等几乎所有互联网产业参与者都通过开放形式，参与到互联网生态环境构建中。
Web2.0的开放性与平台化趋势如图4-7。图4-7 Web2.0的开放性与平台化趋势2．开放应用程序接口
聚合由互联网兴起，早已成为互联网应用的一种发展趋势，互联网巨头纷纷开放自己的API，以扩大自身的影响力。表4-1是Google开放API的内容，由于Google API的广泛应用，使Google在互联网业界的地位越来越显著。表4-1 Google 开放的API
Facebook取得巨大成功的要素之一是开放了API，使用户实现自我创新，在F8平台上开放的API能力如图4-8所示，目前实现应用的数量已超过10000个，且每日还在增加，开放API点燃了用户的创造力，也为社区增加了吸引力。图4-8 FaceBook F8平台的开放API3．互联网可开放的能力资源
① 目前，互联网上各种能力的聚合以及各种信息的聚合或者能力与信息的聚合等发展得如火如荼，应用创新日新月异。
聚合虽然起源于互联网，但目前正由互联网上的资源小聚合向互联网与电信之间、IT之间、设备能力之间的资源大聚合延伸拓展。互联网上有丰富的应用和海量的内容资源，通过抽象总结，得到可开放进行聚合的互联网基本能力和信息资源有以下几种分类，如表4-2、表4-3所示。表4-2 互联网可开放的能力资源表4-3 互联网可开放的信息资源
② 目前，互联网上最为流行的几类聚合包括地图、图像、购物、新闻等。● 地图聚合：以Google为例，大量有关事物和行为的数据，都常
常具有位置注释信息，这些包含位置数据的不同数据集均可利用
地图通过令人惊奇的图形化方式呈现出来。● 图像聚合：例如，Flickr，可以对歌曲或诗词进行分析，从而将
相关照片拼接在一起，或者基于相同的照片元数据（标题、时间
戳或其他元数据）显示社交网络图。在新闻中通过照片匹配将照
片中的内容以文字的形式呈现出来。● 购物聚合：以eBay、Amazon为例，消费网站为通过编程访问自
己的内容而发布了自己的API，用来统计销售数据。● 新闻聚合：以纽约时报、BBC或路透社为例，从2002年起使用
RSS和Atom之类的联合技术来发布各个主题的新闻提要，以联
合技术为基础的Mashup可以聚集一名用户的提要，并将其通过
Web呈现出来，创建个性化的报纸。
③ 基于地图的Mashup创新最为活跃，应用最为广泛，Google开放地图API成为聚合发展的里程碑。如图4-9所示，地图与天气以及图像三类信息的聚合，在电子地图上点击任何一个地区，即在页面上显示当地天气情况，还有图像形象展示当时的天气状况，这样的聚合实现简单但却非常实用，广受欢迎。图4-9 地图聚合的案例4.3.2 终端能力开放，业务聚合加速器
移动智能终端是承载移动互联网应用和业务聚合的软硬件载体。从移动智能终端的软、硬件架构体系来看，终端硬件平台通常包括核心硬件（基带芯片、应用处理器、收发射频）、存储和电源部件（内外存储器、电源管理、功放、滤波、电池）、输入显示等功能部件（屏幕、摄像头、各类接口等），传感元件、RFID设备可算作外围可选配件。目前终端软件平台主要包括基本操作系统、中间件、应用程序框架及引擎和接口、应用程序四个层次。终端可开放的资源能力主要包括两方面：一是移动智能终端的硬件能力，主要有显示、摄像、各类传感功能（压力、方向、温度、湿度、气象、气体等），RFID（标识、支付）、音／视频、图像、定位、导航、电源等各类能力；二是移动智能终端内所含的信息资源，包括图片、视频、短信、通信录等。
终端可开放的能力资源如图表4-4所示。表4-4 终端可开放的能力资源4.3.3 电信业能力开放，下一代业务网的核心理念1．电信移动网络的层次架构
将能力资源抽象出来对外开放是下一代电信业务网的核心理念，通过开放资源提升资源的使用频次，从电信业务的直接收益转变为聚合业务的间接收益。因此，为了适应业务形势的变化，目前电信运营商的业务网从逻辑架构上基本分为了三层，如图4-10所示。图4-10 移动网络的逻辑分层架构
最上层是应用层，用户或第三方是应用的开发者和消费者；中间的业务平台层提供开放环境，提供适当的在线开发平台，内嵌各种开放API，通过策略控制器实现用户及API使用者的鉴权，保证用户数据及网络的安全，对开放的能力和数据进行运营计费；最底层是资源能力层，电信企业的资源能力可以分为两类，即信息资源和能力资源，信息资源包括用户信息、定购关系、流量信息等，能力资源包括网络通信能力、运营支撑能力和用户经营能力。2．电信移动网络可开放的信息资源
电信可开放用以和互联网应用聚合的信息资源主要有用户信息、定购关系和流量信息三类，这些信息主要来自于电信企业的BOSS系统，一些直接提取，一些经过加工呈现，这些信息因其私密性和稀有性值得有偿开放给第三方，信息类别以及聚合之用如表4-5所示。表4-5 电信可开放的信息资源
基于电信信息资源开放衍生出的新业务层出不穷。利用网络和位置信息开发新业务，例如，英国电信提供的一项类似服务“I’m hungry”业务，运营商把客户的位置信息开放给应用开发者，开发出的应用可以帮助用户寻找最近的餐厅，并通过语音或短信预定座位。利用测量信息实现用户Presence相关应用，如进行交通流量观测等。利用定位技术完全记录参加某次汽车展览的手机用户的情况，然后把相关的汽车广告发给这些用户，这就是定向广告。利用定购关系可以轻易获得用户身份信息，比如年龄、收入甚至是个人偏好等。利用平时的电话使用行为，可区分出用户所在的行业、在社会中的阶层。所有这些信息对广告商来说都是非常宝贵的。3．电信移动网络可开放的能力资源
电信可开放的能力资源主要分为三类，即网络通信能力、运营支撑能力、用户经营能力，其中运营支撑能力和用户经营能力属于运营商的后台支撑能力，经过包装，对外开放，可大大增加资源的使用效率和投资收益。电信可开放的能力资源如表4-6所示。表4-6 电信可开放的能力资源
事实上，在Parlay4.1、3GPP R5和ETSI Version1.2中共定义11种业务能力特征，如表4-7所示，这11种业务能力归根结底也可以归入上述三类能力的范畴。表4-7 Parlay定义的电信业务能力
Parlay的分类基本上也可归纳为通信能力、运营能力和用户经营能力三类，这些能力是电信企业独有的资源，经过包装以API的形式对外开放，嵌入到其他应用当中，能够间接为电信运营商带来收益。例如，英国电信WEB21C开放的能力资源包括短信、语音、会议电话、呈现、鉴权、位置信息、用户信息等，开发者可以任意组合这些Telco Web Service和IT Web Service，降低了开发成本，促进了业务创新。Web21C对所有人开放，目前已有数千个开发者注册。BT WEB21C开放能力及定价如表4-8所示，可见，开放能力、通过业务聚合调用能力增加收入是电信业一条新的业务增长方式。表4-8 BT WEB21C开放能力及定价4.4 风生水起，能力开放加速服务创新
移动互联网的创新性决定了必须有业务能力开放平台作为基础支撑设施。2010年以来这股业务平台的开放潮愈演愈烈。2007年5月Facebook推出开放平台，获得巨大成功，2010年7月开放图谱平台拓展到移动领域，2010年11月，市值达到500亿美元。2008年Twitter建立伊始就秉承开放的理念，目前有75％的流量来自外部，开放合作成为增长的关键词。2010年新浪推出API开放平台，推出X微博计划，11月新浪微博开发者大会指出开放是微博发展的方向。2010年9月百度宣布推出百度应用开放平台。2011年5月31日Apple官方首次宣称iCloud的产品。2011年6月16日酷派正式推出国内首家手机云计算服务平台——酷云。2011年6月15日腾讯宣布其全平台开放战略，完成8大平台的开放。2011年6月18日中国电信联合24家产业链合作伙伴共同成立“移动互联网开放合作联盟”。通信企业、互联网企业、终端企业、服务企业边界不断模糊，一个“相互融合、相互交叉、相互替代”的多元时代已经到来。2011是平台开放年，运营商、互联网厂商、终端厂商、IT厂商大都推出开放平台，渐成规模。4.4.1 互联网能力开放，进展如火如荼
开放API已经成为全球互联网企业的必经之路。凭借VoIP、搜索、电子邮件、Web2.0等丰富应用服务的成功实践、灵活的商业模式和累积的庞大用户规模等竞争优势，互联网企业已经全面进入移动互联网领域，一方面延伸品牌影响力，另一方面实现跨平台的业务扩展。
全球主要开放平台提供商开放的API如表4-9所示。表4-9 全球主要开放平台提供商开放的API1．Google——战略布局完善的开放平台
谷歌能力开放战略布局完善，覆盖业务、工具和计算能力。2008年6月12日，谷歌正式发布了开放平台战略。这一战略主要集中在三个领域：共享、开放谷歌的计算资源和技术平台——使“云”更易获取；让浏览器变得更加强大；让互联网应用无处不在。此外，这一战略还包括将Google Gadget（Google小工具）运用到更多的网站上，构建开放的社区网络平台。根据谷歌能力开放的目的，谷歌的能力开放可以分为以下三种模式。（1）业务能力开放，遍地开花
谷歌针对具体的业务服务提供的能力开放，主要是为了针对竞争对手的具体业务服务，此外也是服务于自己提供的业务。开放的范围涵盖了社交网络、企业及移动应用开发、广告、互联网电视、位置和移动支付等多个领域。
在广告领域，谷歌于2009年8月底宣布开放AdSense系统，让第三方广告中介将其代理的广告通过AdSense竞价系统投放到谷歌合作伙伴网站上。谷歌不再是一个单纯的广告代理者，而是一个广告竞价和匹配机制的标准制定者。
在互联网电视领域，2010年5月21日，Google与多家行业领先公司共同宣布推出了Google TV——这是一个开放平台，致力于推动“把互联网融入电视”的观看体验，把全新的视听设备带到客厅。英特尔、索尼、罗技与百思买、DISH Network、Adobe等公司将携手为Google TV提供支持。
在社交网络领域，向第三方网站开放“Google+1”按钮。分析人士认为，这是谷歌为其产品增添社交网络特性，与Facebook竞争的重要举措。
Google OpenSocial如图4-11所示。图4-11 Google OpenSocial
在位置服务方面，开放GPS的Android应用程序代码。2010年5月26日谷歌公布名为“我的轨迹（My Tracks）”的Android手机GPS程序的代码。“我的轨迹”希望通过开放吸引开发人员的青睐，对其进行改进，或者在其平台上开发一系列配套的服务。
Google地图开放平台：2010年6月，谷歌地图列出了专门的链接，方便网站把地图嵌到自己的网站上。谷歌地图涉及庞大的运算，由谷歌的无数台服务器组成的“云”来支持。GoogleMap支持实时路况查询，如图4-12所示。图4-12 GoogleMap支持实时路况查询
在移动支付领域，2011年5月26日，Google与花旗集团、万事达卡、电子商务和支付网站First Data等公司联合发布了其移动支付产品Google Wallet，支持NFC进场通信技术。Google Wallet是开放平台式的战略级产品，将面向RIM黑莓、Microsoft微软以及苹果的iPhone等智能手机平台开放。Google宣称Wallet服务将建立一套完善开放的商业生态系统，计划开发允许集成其他合作伙伴的API。（2）基础能力开放，强力工具
谷歌公司提供非针对具体业务服务的能力开放，这些开放的能力具有多用途，更基础。
首先，Google于2009年11月开放了其内部JS开发工具Closure Tools。Closure Tools是一套内部人员开发JavaScript的工具，其中包含以下三套工具。
① Closure Compiler：是用来编译JavaScript的编译器，除了最常见的JavaScript的压缩机提供的功能，它还会对程序进行分析，把不需要的部分移除，提升效率。
② Closure Library：是一个广泛、测试良好、模块化、跨浏览器的JavaScript库，是Google的标准JavaScript类库。
③ Closure Templates：既可以实现JavaScript，又可以实现Java，开发者可以在服务器端和客户端使用相同的模板。
其次，谷歌网址缩短服务Goo.gl开放。2010年10月1日，谷歌网址缩短服务Goo.gl正式向所有互联网用户开放。谷歌希望将其打造成互联网上最稳定、最安全和最快速的网址缩短服务。使用网址缩短服务能够记录网址被点击的次数、时间、频率等数据，Goo.gl也会提供用户缩短后的地址的统计数据。谷歌还通过追踪这些数据判定特定链接是否流行，是否得到授权或安全。
此外，谷歌全面开放App Inventor编程工具。2010年12月16日，谷歌宣布将把App Inventor for Android编程工具引入到谷歌实验室中，供所有用户使用。作为一种“所见即所得”的工具，App Inventor让用户在使用时只需要把控大局，而其他丢给工具来完成即可。任何一个有谷歌账户的人可以马上登录App Inventor开始创造自己的应用。（3）计算能力开放，软件开发者的福音
谷歌将一些特定的能力开放，作为一种激励措施，促进用户参与谷歌的平台运作，促进用户不断提高开发水平。
2008年4月9日，Google宣布推出App Engine服务，希望借此吸引软件开发人员与企业。App Engine免费开放给前1万个注册登入的用户，此服务提供整套的Google在线服务给希望找地方放置软件的用户，其中包括BigTable的资料存储处理服务，登入认证服务，以及可让系统处理通信的E-mail服务。
Google把App Engine定位为：让程序员可打造软件，但又不用担心未来若既有软、硬件设施不够用时，还需另外重建。Google的App Engine初期将有500MB存储容量限制、10GB每日传输频宽，以及每日2亿次处理器周期用量。这已经足够支撑一个每日有500万网页浏览次数（Page Views）的网站。2．Facebook——全球最大的开放平台
以Facebook为代表的社交网络服务网站成为开放平台的楷模。Facebook是美国的一家社区网站，是全球最大的开放平台，API开放时间很早，APP相对成熟，并因此成为全球第二大网络。目前，在全球拥有7.5亿用户（comScore，2011.07），2010财年总营业收入高达20亿美元。Facebook支持从移动电话更新博客日志、上载照片、发送短信和Voicemail等功能。Facebook的Chat Toolbar用户渗透率超过60％。Facebook于2008年推出开放平台F8，目前已有2.4万种应用，聚合第三方API开始出现Telco Mashup。图4-13是Facebook在社区网络中聚合应用的实例：Map API+Presence API+Voice API。图4-13 Facebook业务聚合示例
Facebook提供的聚合应用有Click-to-call、Click2Messag、Phone-Me-Now、Voicetag等。Click-to-call利用Facebook内嵌的状态信息，根据用户状态优先选择呼叫用户号码。Click2Message基于Broadsoft平台可以将手机、固定电话、VoIP联系起来。Phone-Me-Now在Facebook个人页面上设置匿名呼叫，每月100分钟免费。Voicetag则允许从电话给Facebook好友留言。
babyTEL的VoIP Widget可实现Click2call，如图4-14所示。图4-14 babyTEL的VoIP Widget可实现Click2call
Facebook不仅是全球第一大开放平台，同时已经成为应用开发的土壤，从聚合应用、应用推广的平台，进一步成为培育新型企业孵化平台，培养出Zynga等一批优秀的第三方应用开发企业。3．阿里巴巴——促成生态爆发
① 阿里巴巴3年的平台数据分享战略，已促成电子商务服务生态大爆发。
2009年以来阿里巴巴全面推动数据开放，促成如今各类第三方服务商爆发性发展。随着服务对象丰富化、服务方式多元化，涵盖IT服务、导购服务、运营托管、客服外包、培训等在内的淘宝网络零售服务市场，2012年产生交易额约为152亿元，同比增长超过200％，是中国电商服务生态中增长最快的部分。
② 淘宝开放平台将卖家业务、买家业务、物流等领域全面开放。
引入第三方开发者、企业和服务商，把淘宝网一系列电子商务基础服务输送给商家、开发者、社区媒体和各行各业。软件开发者可通过该平台获取淘宝用户信息、商品信息、商品类目信息、店铺信息、交易明细信息、商品管理等，建立相应的电子商务应用。2012年，天猫、淘宝卖家服务平台的第三方服务商数量已从2011年的600个左右，增加到2800多个。服务工具数量已从2011年的1930款，增加到2012年的8000款，同比具有400％以上的爆发式增长，展现了第三方服务市场的巨大潜力。其中，卖家服务工具已覆盖淘宝全网85％的卖家。也就是说，平均100个卖家有近85个都会使用这类第三方服务工具帮助运营。2012年，通过卖家服务平台订购服务的支付宝金额，已达13亿元，同比增长超过73％。
③ 淘宝开放平台涉及以下7大平台：● 信息聚集、传递商机的卖家服务平台；● 导购应用为主的买家应用中心；● 专门为无线互联网领域提供导购、营销和工具类应用的淘宝无线
开放平台；● 支持淘宝账号登录、接入大淘宝社会化分享的xTao网站合作；● 提供弹性托管与数据存储服务，打造全新的电商云工作平台的聚
石塔电商云工作平台；● 为企业财务管理、ERP、CRM、绩效管理等提供资金解决方案
的支付宝开放计划；● 品牌企业开展大淘宝渠道分销业务，品牌维度拳王渠道管控的天
猫供货分销平台。
淘宝无线开放平台与移动应用如图4-15所示。图4-15 淘宝无线开放平台与移动应用
④ 以云计算为基础，提供电商云工作平台。
2012年7月，阿里系推出聚石塔（cloud.tmall.com）平台，以云计算为“塔基”，为天猫、淘宝平台上的电商及电商服务商等提供数据云服务，打造开放、安全稳定的电商云工作平台。“双十一”191亿跨记录的日成交额的背后，整个IT系统也承受了前所未有的压力，能顺利扛过去，聚石塔功不可没。当日，聚石塔内系统处理的订单超过天猫总量的20％，比平时增长20倍。当天，聚石塔帮助最高单一商家处理订单数65万，日订单数过10万单的商家有12家。数据推送漏单率为零，聚石塔本身0故障。订单下载效率比服务商家未入塔的应用快3倍以上。
开放的电商云工作平台，依托聚石塔和淘宝卖家服务市场，阿里大数据将打造以云为基础的工作平台，为商家提供更深层次的第三方应用。通过聚石塔的交互和集成，电商生态圈数据会更透明，商家对于消费端信息的把握也会更加完整。这些数据也将有助于商家快速把握市场需求，从供应链的设计环节，生产适销对路的产品，C2B模式将因此更快获得供应链协同。4．腾讯——掌握最全面的社交关系
腾讯开放平台以腾讯社区、微博和Q+为三大代表平台，拥有中国互联网最大的社交平台以及用户最为全面的社交关系。通过应用接入和QQ互联实现了用户互联网行为的产品引导以及开发商的全面合作。截止2012年12月，腾讯开放平台已有超过60万的开发者在腾讯开放平台上注册，超过30万款应用注册，第三方应用月活跃突破2亿，在接入支付体系的开发者中，90％有收入，超过十家开发商月收入超过1000万。
2010年12月，腾讯宣布进行全面战略转型，2011年6月15日，腾讯正式公布“开放战略”。目前，腾讯开放平台包括社区开放平台、QQ互连、Q+开放平台、腾讯微博开放平台、QQ游戏平台、QQ无线游戏开放平台、QQ应用中心开放平台、拍拍开放平台、财付通开放平台、SOSO开放平台等。
图4-16为腾讯开放平台体系。图4-16 腾讯开放平台体系
腾讯开放的平台能力包括迅速精确匹配优质用户的社交广告、提供准确权威分析的腾讯罗盘、一站式计费的云支付、一站式服务器托管的云服务、量身定制的APP认证空间和免费获取海量用户的社交传播。在大数据背景下，在腾讯开放的能力中，包括数据获取和分析的社交传播、社交广告、腾讯罗盘等数据服务。同时，腾讯平台格外关注变现渠道优化，为开发者提供一站式计费的云支付能力。
腾讯开放平台除提供应用API和移动API之外，还为第三方网站提供基本、易用的开放组件，供开发者使用，具体包括QQ登录、分享组件、QQ体系、关注、签名和赞等组件，如图4-17所示。图4-17 腾讯开放组件
腾讯开放平台推出了2013年的“送红利计划”，帮助平台上的开发者提供完整的应用内广告体系，并承诺半年内不参与收入分成，收入全部归开发者所有。平台上的开发者仅需提供应用内广告位，腾讯开放平台为其提供完整的应用内广告体系，广告商来源于腾讯社交广告“广点通”的广告主。
最近几年，腾讯推出多种开发者扶持计划助力开放能力基础上的应用服务创新。2013年扶持政策重点在精品应用收益体系、应用成长扶持体系与移动应用扶持等三方面帮助应用成长与获益：应用成长扶持计划将新应用一路扶持至平台标杆应用；移动应用扶持是2013年腾讯开放平台的重点方向，最大限度降低移动应用开发者的成本，增加对中小开发者的扶持。4.4.2 操作系统能力开放，业务日新月异1．苹果——引领封闭环境下的开放
以“应用”为核心的苹果App Store模式引发了全球应用商店热潮，引领了移动互联网业务模式变革的大发展。应用程序商店模式深入结合了移动智能终端的强大计算能力与互联网的开放式业务发展模式：基于终端开放上层应用开发接口，大幅降低技术门槛；基于下载次数进行利益分成，从而吸引了大量开发者，创造出海量应用，极大满足了移动用户个性化和长尾化的需求。
苹果的应用生态为业界所熟悉，即通过操作系统平台构建应用程序商店，这也是目前终端厂商纷纷仿效的一种模式。针对特定终端，功能体验和表现力更出色，要求终端要有极强的信息处理能力和表现力。在这方面游戏及消费电子产品类企业较为擅长。目前以APPstore、Android Market、Microsoft Win7 Marketplace最具代表性。三者中，Android聚集了最多应用开发者，APPstore聚集了最多应用。
苹果领军移动互联网产业的封闭模式，企业依靠自身制造和服务的双重超强能力，将产业链整合为以其为中心的生态体系，其特点是产业链各方均有健全利益保障但完全封闭。在苹果封闭的生态体系下，应用程序商店为第三方软件的提供者提供了方便而又高效的一个软件销售平台，与应用开发者3∶7比例分成的利益分配机制激励了开发者，使得第三方软件的提供者参与其中的积极性空前高涨，开创了手机应用软件发展的新篇章。于此同时，每个时期仅销售一款终端，研发成本无限分摊，海量应用永远基于统一平台，无论是iPhone已有的五代版本演进，还是iPad五代的发展历程，终端形态如何变化，应用永远可以延续，这些独有的魅力吸引着海量开发者积极投身到其构建的生态的建设中。
Siri自推出以来，掀起了智能语音处理的大潮，基于Siri的服务整合使得其成为用户获取服务的入口和平台。Siri的前端采用Nuance的语音识别技术，在后端则链接了知识引擎Wolfram Alpha，同时集成了餐馆点评网站Yelp、电影点评网站Rotten Tomatoes和餐馆预订服务Open Table等大型消费内容网站。
Siri成为入口和平台，如图4-18所示。图4-18 Siri成为入口和平台
不仅限于智能终端，智能语音的交互方式在汽车中也有广泛的应用前景。通用汽车、丰田汽车、克莱斯勒、本田汽车、梅赛德斯-奔驰、奥迪汽车、宝马汽车和捷豹路虎已经同意整合苹果Siri语音控制功能。各车企将与苹果公司合作，在iOS6操作系统基础上将Siri纳入汽车应用中。2．谷歌——打造信息服务巨头
谷歌以其Android平台为支点，着眼于后台移动互联网业务，意图定位于移动互联网时代的信息服务巨头。通过Android将谷歌的电子邮件、即时通信、位置服务、视频服务嵌入进软件核心系统中，这样，在Android平台上进行开发时将直接调用谷歌服务作为输出，谷歌通过业务运营和对用户行为的搜集，成为移动互联网的数据集大成者，在此基础上拓展业务，享受移动广告收益。
谷歌的产业生态组织模式相对苹果模式，对产业的影响更为深刻，因为谷歌的模式是互联网的模式。谷歌的模式改变了移动终端硬件适配／解决方案、移动（泛）终端操作系统、移动互联网服务，甚至终端应用软件、移动语音、数据等移动通信产业的诸多收费环节的基本发展模式，谷歌正在通过Android操作系统把整个移动通信产业的模式互联网化，将给整个信息通信业带来全面冲击和深远影响。
在企业及移动应用开发方面，Google推出第三方软件销售平台Google Apps Marketplace，此项服务可收纳并销售第三方开发的企业应用软件。第三方应用开发者需要向Google一次性支付100美元的注册费用，且每销售一个应用软件，需分给谷歌20％的销售额。谷歌与34家手机制造商、软件开发商、电信运营商和芯片制造商一同创建开放手机联盟，旨在开发多种技术，大幅削减移动设备和服务的开发和推广成本。目前已扩展至65家企业。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]