就外網針對本次“科技圈春晚”相關產品熱度的測評數據來看,排名第前兩位的是:
有望變身市場爆款,坐擁升級H2芯片、降噪能力翻倍的AirPods Pro 2代;
讓前置遮幅的大小減少了 30%,iPhone 14Pro系列上用軟件設計覆蓋硬件短板的靈動島(Dynamic Island)。
相較于廣大網友們對產品端使用性的關注,作為半導體從業者的我們則更應該關注以下兩點:
第一:搭載采用臺積電4nm先進工藝制程、驅動CPU提升40%、功耗降低20%的全新A16仿生芯片的誕生與應用落地,標志著蘋果在移動端SOC芯片“最強”的稱號將被繼續延續。
第二:今年更新的iPhone 14將繼續使用高通的基帶芯片,基帶芯片也將繼續作為蘋果自研芯片道路中的白月光。
由此我們不禁要問:作為自2007年起就一直雄“芯”勃勃的蘋果,為何至今都啃不動5G基帶芯片這塊“硬骨頭”?
iPhone拆機視角下的基帶芯片
開宗明義,定義先行;在了解問題之前,首先我們要知道什么是基帶芯片:
基帶芯片是通信芯片一種,是各類終端和設備實現蜂窩移動通信的核心部件。
基帶芯片用來合成即將發射的基帶信號或對接收到的基帶信號進行解碼,是決定通話質量和數據傳輸速度的關鍵組件。基帶芯片一般包括CPU處理器、信道編碼器、數字信號處理器、調制解調器和接口模塊。
特別是在以更為復雜的通話及網絡互聯需求的5G時代,基帶芯片已經是每一臺功能手機的核心。
那么,作為半導體行業巨頭蘋果能自研出世界領先的A系列,M系列芯片,為何卻搞不定基帶芯片?我們可以分為一下兩點來深入講解:
第一點:基帶芯片的設計難度較高。
基帶芯片的工作示意圖
基帶芯片需多頻段兼容,使得其設計難度高:
由于各個國家和地區使用的手機通信頻段不同;
因此,芯片廠商研發的5G基帶芯片,必須是適合在全球通用的芯片,即支持各國家和地區的不同頻段。多頻段兼容極大地增加了設計難度。
基帶芯片需多模兼容,這又一步增加了其設計難度:
5G基帶芯片需要同時兼容2G/3G/4G網絡,調試多標準通信協議更為復雜;就國內4G手機而言,其所需要支持的模式已經達到6模,到5G時代將達到7模。
5G基帶芯片支持多模式的手機,意味著用戶可以在不更換手機的情況下,隨意更換運營商使用不同的模式,例如國內的中國電信、中國聯通、中國移動的4G/3G/2G網絡包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM等。
就在5G極速發展的現在,因為毫米波的提出使得基帶芯片的設計要求更高:
支持毫米波是5G的創新點,毫米波是高頻波,帶寬大,傳輸速度快,但是波長很短,信號容易受到干擾;因此在設計上必須要改善射頻(RF)天線模塊效能,才能有更好的性能效果。
第二點:龐大的專利部署,筑起了較高的行業壁壘。
高通2021年的全球基帶芯片市場收益達到了314億美元
通訊行業有這么一句名言:“就算技術上達到了要求,你也會被高通用專利扼住咽喉。”
高通,全名是美國高通公司(Qualcomm Incorporated),全球領先的高科技通信企業,全球最大的移動芯片供應商,CDMA技術商用化的先驅,世界500強。
作為當代通訊行業協議及技術專利的壟斷者,高通的相關通訊專利有著起源早、基數大的特點:
1989年高通正式對一些無線通信企業進行CDMA技術許可,并利用各大巨頭爭奪GSM標準的時機,注冊掌握了大量CDMA技術專利。
隨著CDMA得到越來越多的電信運營商的認可,韓國率先把CDMA作為唯一的第二代通訊標準,并投入巨資布局CDMA設備和手機的本土化,大力推廣CDMA的商業化。
又隨著韓國CDMA商業化的成功,高通也迎來了高速發展的機遇;據不完全統計,高通目前擁有的專利超過13000項,主要集中分布在3G和4G的核心領域,其中大約3900多項是CDMA的專利,這是高通的基礎,并且預計也將是5G設備的核心支持。
為保證其專利的高收費及霸主地位,在與高通簽署專利授權協議的同時,高通一般還會要求手機廠商與其簽署一個反授權協議:
說的簡單些,也就是手機廠商,把自己申請的專利,反向授權給高通,并且放棄對其他與高通簽署同樣協議的手機廠商的起訴權。
舉個例子,如果其中一家廠商侵犯了另外一家手機廠商的專利,只要這兩家手機廠商都與高通簽署了反授權協議;這兩家手機廠商之間,就不會產生相關的專利訴訟。
如今手機市場趨同化如此之強,各家手機廠商都會申請在相應領域繁雜的專利保護;一旦不慎侵權,會給自己惹來不少麻煩。但只要進入高通的專利保護傘,就相當于進了一個手機專利保護聯盟,在專利授權的問題上,各家手機廠商就不會遇到太多麻煩。
就如一份來自FossPatents的報告指出:蘋果自研5G基帶芯片失敗不是因為技術問題,而是因為無法繞開高通的專利;如果依舊要使用高通的專利,那么對于蘋果來說自研基帶芯片的意義就大打折扣。
那么針對于種種的技術難題及相關行業壁壘,國內基帶芯片廠商也有了相當的積累:
華為的麒麟990 5G芯片,里集成了華為研發的巴龍5000 5G基帶芯片
早在2019年,華為就發布了旗下的首款正式商用的多模5G芯片——巴龍5000:
據海思內部人士透露巴龍5000是在2015年啟動技術研發的,在5G網絡商用之前就已經開始研發,并且隨著5G的標準更新迭代芯片設計。
伴隨著華為自身不懈地努力及持續地研發投入,海思的基帶芯片迅速增長,僅用了一年時間獲得了全球蜂窩基帶處理器18%的市占率。
2014 年至 2021 年全球蜂窩基帶處理器收入份額(按供應商)
不僅僅是華為,更多國內半導體企業也將不斷扛起基帶芯片國產化的大旗:
根據Counterpoint最新數據:2022年Q1全球蜂窩物聯網模塊芯片組,高通、紫光展銳和翱捷科技占據了 2022 年第一季度全球蜂窩物聯網模塊芯片組市場的前三名,市場份額分別為42%、25%和7%。
值得注意的是,以紫光展銳為代表的國產基帶芯片廠家目前主要是在物聯網蜂窩基帶芯片領域發展;但其他相關領域的發展與探索,或已有了新的規劃。
綜上所述,我們不難發現:不僅僅只有基帶芯片,我國整個半導體產業仍將面臨著巨大的國產化挑戰。
不過,我們也深知:在巨大的挑戰背后也將蘊含著巨大的機遇,抓住它不光是屬于我們每一個半導體從業者的光榮使命;同時,也更需要政府、企業和投資人的多方助力!
本次的基帶芯片我們就先講到這兒~
審核編輯:劉清
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原文標題:蘋果“芯”中白月光——基帶芯片
文章出處:【微信號:奇普樂芯片技術,微信公眾號:奇普樂芯片技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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