就外網(wǎng)針對本次“科技圈春晚”相關(guān)產(chǎn)品熱度的測評數(shù)據(jù)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(shè)計覆蓋硬件短板的靈動島(Dynamic Island)。
相較于廣大網(wǎng)友們對產(chǎn)品端使用性的關(guān)注,作為半導(dǎo)體從業(yè)者的我們則更應(yīng)該關(guān)注以下兩點:
第一:搭載采用臺積電4nm先進工藝制程、驅(qū)動CPU提升40%、功耗降低20%的全新A16仿生芯片的誕生與應(yīng)用落地,標志著蘋果在移動端SOC芯片“最強”的稱號將被繼續(xù)延續(xù)。
第二:今年更新的iPhone 14將繼續(xù)使用高通的基帶芯片,基帶芯片也將繼續(xù)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(shè)備實現(xiàn)蜂窩移動通信的核心部件。
基帶芯片用來合成即將發(fā)射的基帶信號或?qū)邮盏降幕鶐盘栠M行解碼,是決定通話質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速度的關(guān)鍵組件?;鶐酒话惆–PU處理器、信道編碼器、數(shù)字信號處理器、調(diào)制解調(diào)器和接口模塊。
特別是在以更為復(fù)雜的通話及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需求的5G時代,基帶芯片已經(jīng)是每一臺功能手機的核心。
那么,作為半導(dǎo)體行業(yè)巨頭蘋果能自研出世界領(lǐng)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(shè)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(shè)計難度高:
由于各個國家和地區(qū)使用的手機通信頻段不同;
因此,芯片廠商研發(fā)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(qū)的不同頻段。多頻段兼容極大地增加了設(shè)計難度。
基帶芯片需多模兼容,這又一步增加了其設(shè)計難度:
5G基帶芯片需要同時兼容2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò),調(diào)試多標準通信協(xié)議更為復(fù)雜;就國內(nèi)4G手機而言,其所需要支持的模式已經(jīng)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(nèi)的中國電信、中國聯(lián)通、中國移動的4G/3G/2G網(wǎng)絡(luò)包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM等。
就在5G極速發(fā)展的現(xiàn)在,因為毫米波的提出使得基帶芯片的設(shè)計要求更高:
支持毫米波是5G的創(chuàng)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(shè)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(yè)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(yè)有這么一句名言:“就算技術(shù)上達到了要求,你也會被高通用專利扼住咽喉?!?/p>
高通,全名是美國高通公司(Qualcomm Incorporated),全球領(lǐng)先的高科技通信企業(yè),全球最大的移動芯片供應(yīng)商,CDMA技術(shù)商用化的先驅(qū),世界500強。
作為當代通訊行業(yè)協(xié)議及技術(shù)專利的壟斷者,高通的相關(guān)通訊專利有著起源早、基數(shù)大的特點:
1989年高通正式對一些無線通信企業(yè)進行CDMA技術(shù)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(shù)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(shè)備和手機的本土化,大力推廣CDMA的商業(yè)化。
又隨著韓國CDMA商業(yè)化的成功,高通也迎來了高速發(fā)展的機遇;據(jù)不完全統(tǒng)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(lǐng)域,其中大約3900多項是CDMA的專利,這是高通的基礎(chǔ),并且預(yù)計也將是5G設(shè)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(quán)協(xié)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(quán)協(xié)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(quán)給高通,并且放棄對其他與高通簽署同樣協(xié)議的手機廠商的起訴權(quán)。
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(quán)協(xié)議;這兩家手機廠商之間,就不會產(chǎn)生相關(guān)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(yīng)領(lǐng)域繁雜的專利保護;一旦不慎侵權(quán),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(lián)盟,在專利授權(quán)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(shù)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(shù)難題及相關(guān)行業(yè)壁壘,國內(nèi)基帶芯片廠商也有了相當?shù)姆e累:
華為的麒麟990 5G芯片,里集成了華為研發(fā)的巴龍5000 5G基帶芯片
早在2019年,華為就發(fā)布了旗下的首款正式商用的多模5G芯片——巴龍5000:
據(jù)海思內(nèi)部人士透露巴龍5000是在2015年啟動技術(shù)研發(fā)的,在5G網(wǎng)絡(luò)商用之前就已經(jīng)開始研發(fā),并且隨著5G的標準更新迭代芯片設(shè)計。
伴隨著華為自身不懈地努力及持續(xù)地研發(fā)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(yīng)商)
不僅僅是華為,更多國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)也將不斷扛起基帶芯片國產(chǎn)化的大旗:
根據(jù)Counterpoint最新數(shù)據(jù):2022年Q1全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊芯片組,高通、紫光展銳和翱捷科技占據(jù)了 2022 年第一季度全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)基帶芯片廠家目前主要是在物聯(lián)網(wǎng)蜂窩基帶芯片領(lǐng)域發(fā)展;但其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展與探索,或已有了新的規(guī)劃。
綜上所述,我們不難發(fā)現(xiàn):不僅僅只有基帶芯片,我國整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍將面臨著巨大的國產(chǎn)化挑戰(zhàn)。
不過,我們也深知:在巨大的挑戰(zhàn)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(dǎo)體從業(yè)者的光榮使命;同時,也更需要政府、企業(yè)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(shù),微信公眾號:奇普樂芯片技術(shù)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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