苹果造芯,拯救iPhone信号

苹果造芯,拯救iPhone信号

2017 年,时任英特尔 CEO 的布莱恩·科再奇(Brian Krzanich)在 Code 大会受访,对当时盛传的苹果自研 Mac 处理器发表了看法。

他说:“身为一个工程师,如果他们不去做这方面的尝试,那一定是傻了。”言下之意也是认为,苹果迟早会自己做电脑芯片,如今他的预判也得到了印证。

对苹果来说,芯片是构成硬件差异化最重要的后盾。不管是 iPhone、iPad,还是 AirPods 以及最新发售的 M1 芯 Mac,这些苹果设备上的诸多卖点,都是由不同系列的自研芯片所驱动的。

然而,M1 芯之后,苹果的自研生意并未结束,他们也已经定好了下一个目标。

彭博社的报道便称,最近苹果已经在内部启动了自研基带芯片的项目,以便在未来取代高通。

和我们熟知的手机处理器不同,基带芯片,关系到的是手机通话、联网速率等方面的体验,也直接决定了手机基础通信性能的好坏。

iPhone 12 搭载的高通 SDR865 射频收发器(黄色区域),以及高通 X55 基带芯片(绿色区域)。图片来自:iFixit

虽说苹果自研的芯片已经有不少了,但基本都不涉及基带这类偏通信的细分领域,此前 iPhone 所用的基带芯片,也一直都是由英特尔、高通等厂商提供。

如今基带却成了苹果最头疼的问题之一。前几代 iPhone 便因为信号弱、联网稳定性差而饱受指责,当时很多人把矛头指向了英特尔基带上,也是从那时候起,几乎每一代 iPhone 都会被人吐槽信号差。

今年,iPhone 12 重新用回了高通基带,但对苹果来说也只是“没有选择中的选择”。按照苹果的风格,走自研,开发出自己的基带,才是最彻底的解决手段。

哪怕这并不是一件容易的事。

基带开发,九死一生

一颗基带芯片,主要看什么?平时我们拿 Speedtest 测个速,对比上下行速率,这是偏性能的部分,但频段、制式的完整性,以及支持力度,则关系到你的手机能否正常接收到信号。

如今,你随便点开一款手机的介绍页,都能在网络制式一栏看到好几排的频段号。虽然现在我们都是把 5G 挂在嘴边,但这并不意味着手机就能抛弃掉之前的 2/3/4G 网络,所以对于基带,它们也要对之前 GSM、WCDMA 和 LTE 分支下的频段做兼容。

如何确保手机去到哪都能打通电话,接收到信号?最保险的做法,肯定就是尽可能多的支持各个地区,各个国家的频段组合,来实现无缝切换,甚至是全球漫游。数量多不说,而且一个都不能落下。

我们经常听到的 5 模、7 模、17 频、19 频等术语,指的就是一台手机所支持的网络制式和频段数量,现在 5G 来了,模式和频段又大幅增加,还分 Sub-6 和毫米波,显然也给芯片设计带来更多挑战。

这还没完,接下来是基站设备的问题。不同地区,不同国家的电信运营商,都会有不同的布网策略,一来基站设备的品牌不止一家,可能会涉及到爱立信、华为、诺基亚等多个品牌,这就需要解决基带与不同组网设备间的兼容性问题。

二来,运营商的网络。全球一百多家的商用移动网络,可能都要芯片厂商亲自去测试,再根据数据慢慢调优,那又是庞大的人力物力投入。

繁杂的通信标准,加上数量越来越多的频段,都间接增加了基带芯片的开发难度和复杂性。简而言之,它不止考验的是工艺制程或是后期量产,更看重长时间经验的积累。假如无法一次性拿出完整的解决方案,影响的终究是手机体验。

这也是为什么,像华为、三星等自研基带的厂商,都是花了 8 年至10 年时间才跟上了第一梯队的进度,如今这些槛,苹果都要亲自迈过去。

掌握在少数人手里的专利

基带芯片涉及到的另一个问题,在于专利。

这在 3G 时代的 CDMA 上就有过充分体现。当时,几乎每一家做基带芯片的厂商,都要向高通或威睿电通(之后卖给了英特尔)购买授权,因为大部分 CDMA 的相关技术专利都在它们手上。

没有 CDMA 支持,就无法实现手机的全网通,导致当年我们买手机,经常会看到移动版、联通版或是电信版等单网版本。

图片来自:方正证券-半导体行业专题报告

方正证券的一份报告也指出,尽管高通在 3G 时代进入 WCDMA 市场略晚,但它更注重专利的质量而非数量,所以在仅占据 WCDMA 27% 的专利份额下,就获得了约 55% 的 WCDMA 的市场;到了 4G,高通仅拥有 LTE 16% 的专利份额,却最多占据了 96% 的 LTE 市场。

在这种强势的专利池面前,现在的手机厂商自然也都倾向于使用“高通芯”。过硬的芯片技术力肯定是一方面,但另一方面,买芯片也等于是获得高通的专利授权,进而获得进入手机行业的入场券。

也就是说,如果苹果要自研基带,也很难绕过高通。

今天的基带芯片市场,已经完全是寡头垄断的市场。包括德仪、英伟达、Marvell 在内的多家半导体厂商,都迫于专利竞争的压力,或是盈利问题逐渐退出,要不就是被收购兼并。

最后能留下来的,除了占据了半壁江山的高通,以及做中低端生意的联发科、紫光展锐外,就只有华为、三星这类有着雄厚财力的手机厂商了。

2019 年,华为发布了面向 5G 的巴龙 5000 基带

华为的基带芯片也是从 4G 时代开始发力的。它在 2010 年自研出第一颗 TD-LTE 基带芯片:巴龙 700,摆脱了对高通基带的依赖,加上华为对于 4/5G 专利的重视,做到现在也是全球数一数二的水准。

但前文也说了,做 5G 基带不是只做 5G,也要往前做兼容,所以只要部分 3/4G 专利还在高通手中,那华为等厂商就仍得向高通支付一定量的专利许可费,换成是没有任何专利的小厂商,费用还会更高。

至于苹果,当初它会选择英特尔,同样是不想受制于高通,所以才会在 iPhone 4G 末期采取双供应商策略,在一部分手机上换用英特尔基带,再发展到全部换用,并寄希望于在 5G 培养出一个坚实的盟友。

可真正让苹果放弃英特尔基带的,也是 5G,只能说英特尔心有余,而力不足。

早在 2018 年就有报道称,英特尔在 5G 基带研发上进展缓慢,无法满足苹果的功耗要求,最糟糕的结果,就是苹果无法按计划量产 5G 版 iPhone,这可是非常致命的问题。

结果我们也看到了,在与高通争斗了 3 年后,苹果还是选择了妥协,与高通签订了 6 年的专利授权协议和芯片供应协议,同时支付了一大笔费用。因为现阶段无论是从性能,还是专利来看,高通基带都是苹果最好的选择,同时也是唯一选择。

也只有这样,苹果才能让 iPhone 在 5G 初期,不落后于其它厂商,长期来看,想要脱离高通,自研仍然是最适合苹果的出路。

苹果的机会

苹果和高通重归于好,也让英特尔基带失去了它最大的客户,和解的当天,英特尔就宣布退出 5G 基带芯片市场。到了 2019 年 7 月,英特尔还将相关团队和资产整体打包,以 10 亿美元卖给了苹果。

当年 iPhone 3G 的拆解图,可以看到英飞凌供应的基带芯片

事实上,英特尔这支团队也和苹果有着不少渊源。

在最早几代 iPhone 上,苹果都是使用英飞凌公司的基带芯片,之后才转向性能更好的高通,而英飞凌失去了金主,则被英特尔斥资 14 亿美元收购。现如今,这支整合了英飞凌和英特尔两家公司的团队,又到了苹果手上,也不知道是缘分还是巧合。

但也正因有了这支团队,苹果才能迅速切入到自研基带的研发中。经验丰富的人才,可以让苹果在标准制定上获得话语权;而超过 17000 项的基带专利,也有望让苹果跳过起点,直接进入到 5G 基带芯片的研发,缩短上市的时间。

另外,苹果的商业模式也不同于英特尔和高通。它自研芯片的目的,主要还是自用,而非外销,这其实和华为、三星的情况很类似,他们都是在借助自家庞大的硬件销量,抹平研发成本,再将盈利投入到下一代芯片研发中,形成良性循环。

那么最关键的问题,苹果的基带什么能落地?假如按照彭博社所说,苹果内部的研发工作才刚起步,那我们可能还要等上 3 年至 5 年才会看到结果,甚至说以苹果的风格,在自研基带没达到高通同代产品性能的情况下,苹果都不会贸然让 iPhone 用上它。

我们不妨参考下苹果 M1 芯片的发展路径。最早传出苹果要做 Mac 芯片消息是在 2011 年,到了 2014 年,MacRumors 透露苹果正在测试基于 ARM 架构的电脑原型;到了 2017 年,彭博社的 Mark Gurman 则透露了较为准确的信息,他称苹果的 Mac 处理器项目已经开展了快一年时间了。

保守点估计,从苹果提出要做 Mac 芯片的想法,到立项,再到芯片落地,至少花费了 4 年至 6 年时间。而基带芯片很可能也会遵循类似的时间线,保不准要等到 5G 末期,甚至是 6G 商用时,我们才有机会看到苹果自研基带的模样。

不过,自研芯片的回报向来都是十分积极的。不管是降成本,还是降功耗,最终都将让 iPhone 等一系列苹果硬件受益,如今 M1 芯片对新一代 Mac 功耗的改善,便是最好的例证,今后更是有极大的发展潜力。

一些业界分析师还认为,假如苹果能够完成在 SoC 中集成基带的任务,那么不仅是 iPhone,未来像 Apple Watch、AirPods 等各类小型化的可穿戴产品,也有机会迈向独立运作,实现直接联网,而非一直依赖 iPhone。

自研芯有多重要,可见一斑,基带也一样。或许唯有时间才会告诉苹果,这笔投入到底划不划算。

- 广而告之 -
BitTheme

本文作者:BitTheme

原来那天的月光,轻轻的印在你的脸庞,和我的心上。最后都变成我的忧伤。

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