信号成为苹果绕不过的坎:自研基带难成气候,向高通妥协不情愿

科技观察 2023-11-25
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对于苹果来说,信号似乎是一个永远绕不过去的坎。

早在2010年的iPhone 4之上,就闹出了一个“天线门”。在这一年的6月24日,举世瞩目的iPhone 4正式发布,但在数小时后,就有美国网友在论坛上发布帖子,称iPhone4引以为傲的框线天线设计存在致命缺陷,在用户用手紧握iPhone4的时候,其移动网络的信号就会在数分钟内完全衰减到无法通话的水平,这就是著名的“死亡之握”。

但苹果依旧保持了我行我素的傲慢,这种傲慢贯穿了苹果公司历史的始终,有忠实用户发邮件给史蒂夫·乔布斯:“我很喜欢这款手机,但是一握住手机两侧的金属缝,信号就没了。请问能解决吗?”

而乔布斯却拒不承认这个问题,他甚至告诉用户“你最好改一种方式来拿手机”,即使在针对“天线门”的发布会上,他也回避了道歉这回事,只是简单地说:“你知道,我们不是完美的,而且,手机也不是完美的。但我们希望所有的使用者满意,如果你不知道这点的话,那你还不够了解苹果。”

最后的最后,苹果也没召回这部分有问题的iPhone 4,只是免费赠送了一款Bumper手机保护套,顺便把火烧到诺基亚、摩托罗拉和黑莓这些手机厂商身上,表示其他家的智能手机也会有这样的问题,后续甚至被当成了危机公关的典范。

如今iPhone的信号依旧是用户吐槽最多的一个点,大家内心或多或少有个疑问,搞出了世界最强移动芯片的苹果,为什么搞不定信号,还有那枚不起眼的基带芯片?

同款高通基带,为何苹果信号更差?

从初代iPhone诞生以来,信号问题就一直是苹果手机的通病。

作为最早进入中国市场的iPhone 4,还因为设计上的失误,频频出现用户握持时信号急剧衰减甚至丢失信号的情况,被网友戏称为“死亡之握”。当时,iPhone 4 的金属边框设计导致信号受到极大影响,当用户在打电话时无意握住了手机的左下角,手机信号就会立刻就会丢失,造成通话断线。

2013年,高通与苹果达成独占协议——高通向苹果支付10亿美元,获取后者2013年以后的iPhone基带芯片的“独占权”。通过协议,苹果多了一笔额外收入,还能提高iPhone信号的稳定性。但随着iPhone销量的走高,苹果支付给高通的采购费用远远超过10亿美元的授权费。在部分机型上,高通的基带芯片价格甚至超过了苹果自主研发的A系列处理器。

于是,苹果不乐意了。

从iPhone 7开始,苹果开始部分使用英特尔基带。但根据相关的信号测试,高通基带版iPhone 7的表现比英特尔基带版好30%。而且在信号比较弱的情况下,高通基带版更是比英特尔基带版好75%。当iPhone XS、iPhone 11全系使用Intel基带后,苹果手机的信号问题达到了顶峰。

虽然iPhone 12系列之后,苹果最终换回了高通基带,但手机信号差的问题始终未得以解决。

根据中国移动发布的《2022年智能硬件质量报告》显示,通信能力方面,小米、三星、iQOO表现最佳;VoNR通话方面,realme、vivo/iQOO语音通话质量最佳。在通话能力和网络信号方面,苹果均未能上榜。

此外,根据某科技博主委托中国信通院的手机信号测试结果显示,荣耀 Magic5 Pro 信号大约是iPhone 14 Pro Max的2.3倍;Find X6 Pro为 2 倍,魅族20 PRO为1.8 倍,华为P60 Pro为1.3倍。

为何同样使用的是高通的最新信号基带,但苹果的信号始终弱于安卓手机?

首先,为了满足全球各地的用户需求,苹果需要兼容更多地区的不同频段。因此,相较于国内的主要手机厂商,iPhone的信号设计以及调试难度都要大很多。

其次,由于iPhone的Soc(系统级芯片,比如iPhone15系列打造的A17pro芯片)是苹果自主研发的,无法集成高通的基带芯片,只能外挂。而国内手机厂商除华为以外,大多采购的都是高通已经集成了基带的Soc,兼容性、稳定性都更出色,信号自然也更好。

最后,苹果能够使用的高通基带相比国产手机要落后一个版本,这样使得信号能力相对较弱。比比如iPhone14,只用上了X65基带,而小米13系列使用的则是高通X70基带。

背刺高通,自立门户

集成了基带的高通处理器在早年间,被许多人称为“买基带送处理器”,虽然不过是大家的戏言,但从中也可以一窥高通基带的强大。

苹果显然是食髓知味,在iPhone 4上体会到了高通基带的强大后,在下一代的iPhone 4s上就全数换用了高通,苹果用英飞凌基带的历史也告一段落。

为了留住苹果这样的大客户,高通当然也做出了一点小小的牺牲:在2011年时,高通和苹果签订了独家供货换取专利费折扣的协议,从这一年开始,苹果通过确保高通基带的独占地位,外加不与监管机构配合调查高通,来获取高通支付的每年10亿美元的费用,简单来说,就是吃回扣。

这种回扣早期来说,还是很有优势的,因为高通的专利费用是根据手机出货量来计算的,单部手机收取售价5%的专利授权费用,里面包含了从 2G 到 4G 的通信专利,2013年以前iPhone出货量将将破亿,而起售价还停留在599美元,去掉高通给的回扣,在之前的费用的基础上也没有增加太多。

但随着iPhone年出货量突破2亿,更高价格的iPhone机型推出,包括库克在内的高管也坐不住了,高通每年的10亿美元是固定的,但苹果要付给高通的钱却在水涨船高,一来一去,等于苹果每年要多付几十亿美元。

对于苹果来说,基带不过是一块小小的芯片罢了,压根值不了这么多钱,在接受《彭博商业周刊》采访时,苹果高管透露了该公司的想法。在他看来,手机调制解调器只是众多组件之一,并没有什么特殊意义。他指出,如果蜂窝网络出现故障,可以使用 Wi-Fi 上网,Wi-Fi 使用不同的芯片。此外,电话不再只是电话,而是电话。它们也是导航工具、数字钱包、健康监视器、相机等。所有这些功能都可以在有或没有手机服务的情况下工作。

“蜂窝连接很重要,”苹果高管说,“但它不像以前那么重要了。” 在他身后的另一张桌子上,苹果代表展示了 iPhone 7 的两个版本:其中一款拥有 128 GB 内存,苹果以 750 美元的价格出售。另一款容量为 256 GB,售价高出 100 美元。他问道,考虑到这两款设备在其他方面是相同的,高通公司对更昂贵的手机中的技术收取高达 5 美元的费用,这公平吗?

虽然上述苹果高通的回扣协议到2016年为止,但在更早的时候,苹果就已经着手摆脱高通的统治了,不光与英特尔展开了基带上的合作,还敦促了三星向韩国反垄断监管机构施压,要求它加强自 2014 年以来对高通的调查。

值得一提的是,英特尔原来也没有基带业务,这项业务还是2010年后花了14亿美元从英飞凌那里收购的,苹果、高通、英特尔、三星、韩国……这出精彩的政商大戏迅速展开。

2016年9月,苹果发布iPhone 7,正式引入了英特尔基带,高通以此为由,停掉了每年10亿美元的回扣,而苹果则是相应停掉了本应支付给高通的专利授权费。

2016年底,韩国监管机构以“滥用市场支配地位”为由对高通处以8.5亿美元的罚款,并宣布将命令高通改变其定价方案,三周后,美国联邦贸易委员会指控高通采取反竞争策略。

短短几个礼拜,2016 年 12 月估值超过 1000 亿美元的高通市值就跌掉了四分之一,在这场没有硝烟的基带战争中,家大业大的苹果似乎已经胜券在握。

那么,苹果得偿所愿了吗?

从2017年开始,苹果和高通掀起了专利大战,二者竭尽所能,在全世界拼了命地给对方添堵,双方都觉得自己才是正义的那一方,苹果律师在法庭上大喊高通收费不合理,我就是要公平,高通的律师表示苹果的伎俩已经被看穿,他们不会屈服于这种淫威。

说真的,网飞没有把两家的巅峰对决拍成一部连续剧,实在是有些浪费了。

尤其是最终诉讼上,苹果律师用肯德基餐厅来比喻高通的收费政策:你必须先去柜台买一个食品许可证,然后才能购买一份炸鸡来大快朵颐。

高通则是表示,炸鸡是你买的基带,专利费用是薯条,苹果掏钱买的是套餐而非一块炸鸡。

最后高通和苹果还是在2019年4月的诉讼后达成了和解,和解协议包括苹果向高通支付一笔未披露金额的款项以及一份芯片组供应协议,协议有效期限为6年,还可以再延长两年。

高通妥协的原因不难猜测,只要畅销的iPhone搭载的还是高通的基带,那么芯片费用和专利许可费用就会源源不断地涌过来。

而苹果妥协的原因,兜兜转转又回到了原点,英特尔的基带源于英飞凌,英特尔本身并无通信领域的深厚鸡肋,而苹果也没有,这两家合作出来的基带,自然继承了之前所有的缺点,根据外媒的测试结果,在美国最常见的 LTE 频段上,采用了高通基带的iPhone X在LTE速度上始终比英特尔基带表现更好,这还是在苹果刻意限制了高通基带的情况下。

这点差距在同机型对比时可能还不太明显,但是一旦放到众多安卓旗舰机当中时,iPhone这一短板瞬间暴露无疑,从iPhone 7至iPhone 11这四代机型,几乎包揽了信号最差榜的第一。

眼看着5G就要来了,苹果和英特尔还没搞定4G的基带,强撑着也没有了多大意义,只能匆匆忙忙地再度与高通合作。

当然了,苹果从未停止踢走高通,然后赚更多钱的野心,2019年7月,在英特尔宣布退出基带业务后不久,苹果就宣布以10亿美元接盘,自己鼓捣起了基带。

自研基带芯片,难点何在?

为了能够在Soc集成基带芯片,同时摆脱对高通的依赖,苹果选择在2019年开始自主开发基带芯片。但如今近5年过去,苹果的基带芯片量产似乎还是遥遥无期,原因何在?

从手机无线通信模块来看,其主要构成分为射频前端、基带、收发器、天线四大部分。其中,基带芯片是基带中最核心的部分,负责信号生成、调制、编码以及频移等工作。简单地讲,基带芯片是终端内部其他软硬件与外部网络的沟通接口。

半导体行业专家盛陵海曾对媒体表示,基带芯片最主要的难点可以从垂直度和宽度两个视角来看。

垂直角度来说,基带芯片不仅要支持5G,还要向下兼容 4G、3G和2G的所有主流标准。从宽度来看,基带芯片要支持全球的网络制式,满足全球不同运营商的网络要求,并进行完善的现场测试。如今市场上的智能手机基带芯片供应商,基本上都是从2G时代就开始进行技术和专利积累。

苹果基带芯片的自研能力,始于2019年收购的英特尔智能手机调制解调器业务。为了完成这笔收购,苹果支付了10亿美金,并接收了2200名Intel员工,以及从蜂窝无线标准到调制解调器架构、再到调制解调器操作,共计超过1.7万项无线技术相关专利。

但根据中国通信院发布的《全球5G专利活动报告(2022年)》显示,华为所拥有的有效全球5G专利族数量占比为14%,位列第一,高通占比9.8%、排名第二,三星以9.1%的占比位列第三。苹果的5G专利族数量排名甚至未进入前十。

此外,截至2022年6月16日,华为和高通的通信设备制造行业专利申请数量分别为1401项和1389项。数量上高通略低于华为,但是高通专利的总价值最高,为144.39亿美元,是华为的6倍多。从运营商网络、电信设备,到基站和手机,都会用到高通的专利技术。

因此,苹果在5G专利技术的积累依然匮乏,想要绕开高通、华为等公司的专利,自主研发基带芯片,其难度也会非常大。

同时还需要注意的是,苹果研发基带芯片面临的很大一部分挑战是设计为芯片供电的软件。此前,这些软件是苹果从英特尔收购而来,但据参与该项目的人士表示,英特尔代码无法胜任这项任务,其中大部分代码必须从头开始重写。苹果工程师尝试添加新功能时,现有功能将被破坏,芯片将无法正常工作。

全球仅五家能生产5G基带芯片

目前全球拥有5G基带芯片的厂商只有五家:

华为:华为海思推出了麒麟990 5G芯片,这是华为首款旗舰5G SoC,采用领先的7nm+ EUV工艺制程,将5G Modem集成到SoC芯片中,面积更小,功耗更低;率先支持NSA/SA双架构和TDD/FDD全频段,是领先的全网通5G SoC,提供5G体验。

高通:高通推出了骁龙X55 5G基带芯片,这是一款多模多频段的5G基带芯片,支持NSA/SA双架构和TDD/FDD全频段,以及毫米波和次6GHz频段;同时也支持4G、3G和2G网络,以及LTE Cat.22、Wi-Fi 6等技术。

联发科:联发科推出了天玑1000L 5G基带芯片,这是一款集成了5G Modem的SoC芯片,采用7nm工艺制程,支持NSA/SA双架构和TDD/FDD全频段;同时也支持4G、3G和2G网络,以及Wi-Fi 6等技术。

三星:三星推出了Exynos 980 5G基带芯片,这是一款集成了5G Modem的SoC芯片,采用8nm工艺制程,支持NSA/SA双架构和TDD/FDD全频段;同时也支持4G、3G和2G网络,以及Wi-Fi 6等技术2。

紫光展锐:紫光展锐推出了虎贲T7510 5G基带芯片,这是一款集成了5G Modem的SoC芯片,采用12nm工艺制程,支持NSA/SA双架构和TDD/FDD全频段;同时也支持4G、3G和2G网络。

除了这五家厂商之外,还有一些厂商正在研发或计划研发自己的5G基带芯片,例如英特尔、苹果、小米等。

文章来源: 钛媒体,自由坦荡的湖泊AI, 半导体芯闻

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