苹果自研5G基带芯片失败,与高通难“善终”?5G芯片难在哪,华为专利现新思路

微观人 2022-06-30

iphone华为基带芯片

3511 字丨阅读本文需 9 分钟

与高通的6年授权许可协议已过半,苹果自研5G基带芯片却传出坏消息……

苹果又上热搜了,这次是因为5G基带芯片。

6月29日,有消息称,知名苹果产业链分析师、天风国际分析师郭明錤表示,最新调查表明,苹果自研iPhone 5G基带芯片开发可能已经失败,因此高通将继续成为2023年新iPhone的5G芯片独家供应商,供应份额为100%。

或受该消息影响,同日,高通盘中股价一度拉升至136.45美元,涨幅超过7%,最终收涨3.48%,苹果公司股价收跌2.98%。#苹果5G芯片研发失败的#的话题也一度冲上微博热搜榜第一,引发大量讨论。

苹果与高通的“恩怨”由来已久,两家公司曾在多个国家互相起诉对方,涉及到的金额规模高达数十亿美元。

2019年4月,高通和苹果达成和解,双方同意放弃全球范围内所有诉讼,和解协议还包括一份多年芯片供应协议。

与高通的和解让苹果当时的5G缺“芯”问题暂时得解,与此同时,苹果并没有放弃自研芯片。但目前来看,这条路似乎不太顺利。

苹果与高通的基带芯片“孽缘”

芯片的重要性无需多言,不少科技企业因为芯片问题而头疼不已,通过实现自研芯片而不受制于他人是大量企业的美好愿望,苹果也不例外。

事实上,苹果在自研芯片上已经耕耘数年,并取得一定成果,其Apple Silicon自主芯片已经广泛应用于iPhone、iPad、Mac等几乎所有产品线,每年伴随着新款iPhone发布的最新A系列仿生芯片不断升级,最近两年推出的M1、M2系列芯片更是多次在科技圈引发轰动。

然而,在基带芯片上,苹果却一直受制于高通。两家公司在过去十多年间,彼此成就却又相互指责。公开资料显示,2010年iPhone 4发布时,苹果第一次引入高通,随后数年,在高通芯片的加持下,苹果多款iPhone表现出色,一路称霸全球智能手机市场,高通也获得了一大稳定客户,在苹果支付的巨额采购费和专利许可费下,高通营收和股价也一路攀升。

然而,双方的合作并非一直亲密无间。按照高通的专利授权规则,手机制造商使用高通芯片,除了支付芯片采购费,还要按照手机整机价格4%左右支付专利授权费。从iPhone的售价和销量来看,可想而知这是一笔不小的数目。

由于苹果对高通按照手机整机售价收取一定比例的专利费不满,在与高通协商无果后,苹果从2016年开始试图摆脱对高通的依赖,引进英特尔芯片。随后,在2017年,这两家科技巨头围绕着专利授权费展开了激烈的“全球巡回”诉讼大战。

值得关注的是,随着双方的专利诉讼愈演愈烈,2018年苹果发布的iPhone系列手机完全采用了英特尔的基带芯片,但是,采用英特尔基带芯片的iPhone屡屡被用户吐槽存在技术问题。另外,彼时5G时代正在向人们走来,英特尔5G基带芯片却陆续被曝出进度缓慢、难以解决散热等问题,苹果一时之间被外界质疑陷入了5G缺“芯”的局面。

这一局面在2019年迎来扭转,当年4月,苹果与高通达成全球和解。根据双方官方公布的消息,苹果和在全球各地的所有诉讼将撤销和撤回,包括涉及苹果公司代工制造商的主张;苹果和高通之间达成的直接授权期限为6年,并可选择延期两年;和解还包括苹果要向高通支付技术许可费用,以及一次性付款,不过具体金额未公布。

5G基带芯片研发为何那么难?

早在2G/3G时代,市场上的手机基带芯片供应商原本有十多家之多,但每一代的技术升级,都伴随着供应商的大洗牌。

而随着4G时代的来临,基带芯片厂商所面临的技术挑战也是越来越大,所需要专利储备以及研发投入也呈直线上涨,门槛也是越来越高,如果没有足够的出货量支撑,那么必然将难以为继。所以在这个阶段,博通、TI、Marvell、Nvidia等曾经的手机基带芯片厂商都相继都退出了这个市场。而且,在这之后很少有新的玩家进入这个市场(近年来也只有苹果和翱捷)。

而在5G基带芯片领域,随着英特尔的推出,目前仅有高通、联发科、展锐、华为、三星这五家厂商。其中,三星和华为的5G基带芯片主要是自用,而且华为因受美国的制裁,也使得其自研芯片制造受阻。这也导致了目前公开市场上的5G基带芯片供应商仅有高通、联发科和展锐三家。

同样,由于5G与3G、4G标准要求大为不同,5G不仅要追求更高的数据吞吐量,还要具备更大的网络容量与更好的服务质量(QoS),因此5G基带芯片的研发设计会比3G/4G更为复杂。因为,以往移动通信技术的升级换代,重点都放在带宽升级,以便提供给用户更快的行动上网服务。但是在5G时代,为满足各种物联网应用的需求,移动网络不仅要支持更高的带宽,还要具备更大的网络容量跟更低延迟、更稳固的联机。

这对基带芯片的设计来说,意味着处理器本身必须具备极高的弹性,以便支持eMMB、URLLC与mMTC等不同的5G规格,但同时又要有很好的性能表现,否则数据吞吐量将无法达到5G要求的水平。传统上,这两个需求是矛盾的。为了解决这个问题,基带芯片的设计架构将尤为关键,不同芯片厂商的设计架构也将会有所不同。

以多频段兼容带来的设计复杂度为例,3GPP制定的5GNR频谱有29个频段,据了解这些频段,既包含了部分LTE频段,也新增了一些频段。而且各个国家和地区的频段也不相同,所以芯片厂商需要推出的5G基带芯片,需要是一个在全球各个区域都能使用的通用芯片,即可以支持不同国家和地区的不同频段,多频兼容就增加了在芯片在设计上的难度。

支持的模式数增加也使得设计难度有所增加,5G基带芯片需要同时兼容2G/3G/4G网络,目前国内4G手机所需要支持的模式已经达到6模,到5G时代将达到7模。中国移动、中国联通、中国电信三大运营商的4G/3G/2G网络包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM,可以说测试一颗芯片要跑遍全球运营商。

对于“5G基带芯片研发究竟有多难,为什么没有新玩家加入”的这个问题,此前展锐负责人在接受采访时也曾表示:“因为这个需要上亿美金的研发投入,而且你只从5G做起也不行,你还得把前面的2/3/4G全补上。那前面可不就是上亿美金的事了。另外,我们还需要花很高的代价去和全球的运营商去做测试。需要我们的工程师去到全球各地进行场测,然后不断的发现问题解决问题。我们常年都有人在全球各地去做这种现场测试,这种积累,真的是需要时间的。”

整体而言,5G时代对于数据传输量和传输速率的要求都非常高,而且还需要向下兼容,除了上述提到的几点,像5G基带芯片内建的DSP能力是否足以支持庞大的资料量运算,芯片在满足足够的运算效率时牵涉到的系统散热问题。对于5G的终端来讲,由于处理能力是4G的五倍以上,功耗也是必须要攻克的难题等等,都是设计难点。

华为5G新进展

苹果的失败确实证明了5G基带研发的难度确实非常高,也可以想象出,华为在5G领域付出了多少努力。

直到现在,世界上能研发出5G基带的公司也没有几家,最厉害就属高通和华为了。而且得益于华为自研的通讯芯片,不仅在性能上超越竞争对手,而且在价格上优势明显,所以,华为的通讯基站、通讯设备、路由器、交换机等热销全球各大洲。

也是这个原因,美国感受到了华为在5G领域的威胁,为了拖慢我们的5G部署,美国想发设法从源头制裁华为,让华为的 5G不能发挥最大能力,这样可以给美国追赶的时间。

随着几个好消息的传来,可以看出华为的5G业务和5G芯片基本有眉目了。

首先就是英国高层正式公开承认华为的5G通信设备是不存在安全问题的,并公开表示拆除华为的5G通信设备是出于老美的压力。并且当地的设备拆除一直在推迟,可以看出来英方其实并不愿意拆除。这也是在为以后和华为合作留下后路。

接着就是在MWC2022上,多个国家企业相继与华为签署了5G合作协议。华为将帮助巴西和土耳其等国家建设5G智慧城市。跨境电信运营商Zain集团也与华为签署了5G合同,在华为的帮助下引入新的数字业务,扩展网络能力。

沙特阿拉伯也与华为签署了5G订单,共同打造智慧港口。

在芯片问题上,华为将海思列为一级部门,全面进入芯片的自产自研,并计划以后至少将每年营收的20%作为研发资金,旗下的哈勃投资也着重于在国内半导体领域中的投资。

2022年3月1日,华为公开了“射频芯片、基带芯片及 WLAN 设备”专利。华为的5G手机之所以用不了5G网络,就是因为少了5G射频芯片的信号转换,在射频芯片技术上的突破,也预示着华为又向芯片自由迈进了一步。

在之前的发布会上,华为也表示过在芯片问题上,将采取用面积换取性能的方式来提升产品的竞争力。

华为在 4 月 5 日公开了一项芯片相关专利,这项专利是一种芯片堆叠封装及终端设备,不仅能够保证充足的供电需求,还能解决因采用硅通孔技术而导致的成本过高的问题。

这项专利的发布也确定了华为以后确实是要使用堆叠芯片来替代5G芯片了。

中国科技企业出手反击

实际上,美国对中国企业的制裁,不仅没有击垮中国科技企业,反而让中国科技企业的生态环境发生了巨变,所有大型科技公司都突然意识到科技才是根本。没有华为这种实力早晚都得被美国一个一个捏死。

所以,诸如华为、阿里巴巴、腾讯等中国先进的科技企业基本上全部聚焦科技研发,研发投入越来越高了,这等于重新定义了科技企业的标准。

华为的高投入众所周知。数据显示,去年,华为研发投入资金总额高达1427亿元,是全面营业收入的22.4%。

腾讯最新发布的一季报显示,腾讯研发投入同比增长36%,达到153.83亿元。实际上,自2019年以来,腾讯在研发投入上一直在增加。数据显示,2019年以来累计研发投入已经超过1365亿元。

过去一年,阿里巴巴技术投入超过1200亿元人民币,这一数字3年来一直在稳步增长。百度2021年营收1245亿元,核心研发费用221亿元;网易2022年第一季度财报,研发投入34个亿。

除了这些互联网大厂,三一重工、格力、海尔等企业也不断加大投入在研发上。

这也说明了一点,无论美国做什么,正在觉醒的中国企业都不可能就此妥协,华为、阿里巴巴、腾讯等中国科技企业已经走在发展科技的路上。

文章来源:芯智讯,锐眼财讯,北河科技,国际金融报

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