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令苹果高通和解,英特尔出局,华为必争的5G基带芯片到底难在哪里?

一周前,曾经“大打出手”的高通与苹果再次牵手,也宣示苹果与英特尔在5G芯片合作的破裂。

随后,英特尔宣称退出5G手机调制解调器业务,并会加强4G调制解调器的研发拓展,但公司仍会关注5G网络的设施业务。

据英特尔官方说法,之所以做出这样的决策,是因为没有可观的盈利模式。是否盈利无非两个条件,一是市场需求量,二是成本。实际上,英特尔退出5G基带芯片也早有端倪,在今年2月份的MWC2019巴展期间,英特尔透露与紫光展锐的5G合作已经终止。而紫光展锐也在同一天发布了其首款5G多模基带芯片,并宣称完全自主研发。

英特尔退出后,全球5G基带大规模商用的玩家就剩下了5位:中国大陆的华为海思和紫光展锐、美国的高通、韩国的三星、以及中国台湾的联发科。

放眼全球,即使强如英特尔,在5G基带芯片的研发过程中也颇为不顺,由于种种原因以“失败”告终,5G基带芯片有这么难吗?

一、基带芯片开发有多难?

什么是基带芯片?要想使手机具备最基本的打电话和发短信功能,就需要手机有射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。其中射频部分和基带部分是基带芯片的核心。射频部分一般是信息发送和接收的部分;基带部分一般是信息处理的部分。基带芯片就是用来合成即将发射的基带信号,或对接收到的基带信号进行解码。

说白了,基带芯片就如同一个翻译官。

1. 为什么基带芯片开发这么难?

如果仅仅是单一网络单一频谱可用的话,只是做到能用的地步并不难。问题是能用不是目的,可用才是关键。要想开发一个可以正式商用的基带芯片,就没那么简单了。作为一个通信系统内的芯片,它必须支持全模全频段,包括美洲频段,欧洲频段,中国频段。

更麻烦的是除了这么多网络制式之外,还包括不同通信设备的设备兼容。包括爱立信、华为、中兴等。由于运营商在组网时所用设备的不确定性,所以最保险的方式就是全设备兼容支持。

除此之外,虽然大家都是按3GPP标准协议开发的,但是协议上很多内容是很模糊的,这样理解也对,那样理解也没错,这就造成了都是按3GPP标准协议做出来的设备在细节上有很大的差异,也是造成不同厂商有兼容性问题的原因。

2. 到了5G时代,5G基带芯片的研发难度更是剧增。

首先,从标准的角度来说,相比4G,5G的研发是颠覆性的。以前的芯片研发过程是根据标准做自上而下的设计。到了5G时代,并没有统一的标准,直到2018年6月首个5G标准才正式冻结。而这期间,对于研发来说,需要一边参与解读5G标准,一边开展5G研发。

其次,从技术端方面来看,5G的终端复杂性比4G更高。5G的运算复杂度比4G提高了近10倍,存储量提高了5倍。同时还得保证多种通信模式的兼容支持,以及各个运营商组网的需求。

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。

第三,从功耗方面来看,5G的功耗也是一个必须要攻克的难题。5G终端的处理能力是4G的五倍以上,但随之而来是如何平衡功耗和系统散热的问题。因此在做芯片设计的时候,一方面通过制程工艺提升降低功耗,另一方面在芯片方案中加大电池容量和充电能力,同时匹配快充功能。

5G芯片的研发是一个复杂的过程,除需要长期投入之外,还需要软件、硬件、测试、多媒体等不同领域的工程师共同协作。这不仅考验着工程师和研发团队的实力,也考验着芯片厂商的竞争实力,缺一不可。

面对高难度的基带芯片研发,失败者不在少数。

3. 失败者的身影还历历在目

十几年前,有很多著名的芯片公司都销售智能手机CPU,但最终却不得不退出这个市场,其中很重要的一个原因就是它们在基带芯片的开发上跟不上潮流,不提当今的5G ,曾经的4G LTE基带就是一个极难的门槛。

这些失败的公司包括:德州仪器,Marvell,英伟达,飞思卡尔, 博通,ADI…等等,甚至连诺基亚这样的老牌通讯公司也没有成功。

诺基亚最初是想自己研发4G LTE基带芯片的。在诺基亚将手机部门卖给微软的时候,基带进展就十分缓慢。

2010年,当时的诺基亚西门子公司将这个部门卖给了日本瑞萨公司。过了三年,这个研发团队还是没有进展,于是在2013年日本瑞萨公司将这个部门卖给了美国博通公司。

在博通又研发了一年,仍然没有进展,博通公司就把这个部门解散了,彻底放弃4G基带。

由此可见,基带的研发不是随便一个半导体企业就能做的,持之以恒的资源投入也无法保证会出结果。

正因为5G芯片的研发有着让人意想不到的艰难,这也决定了在5G竞争入局的高门槛,只有少部分有积累实力强劲的竞争对手才能参与其中,入局者只会越来越少。如今在这场战局中,随着英特尔的退出,全球5G商用格局基本成型,只剩下高通、三星、联发科、华为、紫光展锐这五位。

二、5G芯片的竞争格局仅剩5家

1. 从发布时间来看,高通和三星算是领先了对手。

2017年10月,高通正式拿出全球首款5G基带芯片X50。它采用28nm工艺制造,峰值达到5Gbps,但不支持4G/3G/2G ,只能采用“外挂”形式。

但其升级版X55于2019年2月发布,正式商用时间为2019年年底。采用7nm制造工艺,支持毫米波和sub-6G频段,兼容4G/3G/2G。

随后,2018年8月15日,三星也发布了5G基带Exynos Modem 5100,采用自家10nm工艺制程。

而近年来有些低调的联发科也已公布了自家5G基带M70,采用台积电7nm工艺制程。联发科首席执行官表示,M70将于2019年上半年正式投入生产,预计下半年量产商用。

1月24日,被业界寄予厚望的华为消费者业务CEO余承东正式面向全球发布了基于7nm的5G多模终端芯片——Balong 5000(巴龙5000),并展示了基于该芯片的首款5G商用终端——华为5G CPE Pro。它不仅是世界上首款单芯片多模5G基带芯片,同时还支持2G、3G、4G、5G合一的单芯片解决方案,能耗更低、性能更强。

相隔不久,紫光展锐在MWC 2019世界通信大会期间,发不了首款5G基带芯片“春藤510”。春藤510基带芯片采用台积电12nm制程工艺,支持多项5G关键技术,单芯片统一支持2G/3G/4G/5G多种通信模式,符合最新的3GPP R15标准规范,支持Sub-6GHz频段、100MHz带宽,同时支持5G SA独立组网、NSA非独立组网两种组网方式,是一款高集成、高性能、低功耗的5G基带芯片。

从芯片制程来看,高通、华为和联发科为7nm;三星和英特尔10nm。

5家芯片设计企业,华为海思以华为终端为主,三星自产自销,事实上的供应商只有紫光展锐、高通和联发科。不过,不久前任正非表示华为5G基带芯片将对包括苹果在内的第三方开放,供应商格局或许有变。

2. 华为开放基带的影响

在苹果与高通再次牵手之前,相关报道指出,苹果与三星接触欲商量洽谈购买基带芯片,但三星却以产能不足为由回绝了苹果的订单。从市场战略考虑,在5G发展前期三星的5G基带有很大概率是不对外供给的。

在苹果公司面深陷5G基带芯片供货问题时,华为伸出援手,表示自己的基带芯片可以向包括苹果公司在内的第三方出售。

在三星与华为的一正一反的两种态度上,似乎可以说明华为对其自身知识产权的态度发生了重大转变。

我们知道,华为的麒麟980和基带芯片,一直以来都是不对外供应的。而华为作为一家通讯公司,很多人对其也并不了解。

实际上,以手机为主的消费电子只是华为的副业,华为通信部门才是公司的根基。在通信领域,华为不仅仅是设备制造商,而是4G和5G唯二的核心专利拥有者。而且华为拥有从标准到产品的完整产业链,也是目前5G商用设备最成熟也可以说唯一方案提供商。

如若华为基带芯片的产能达到需求,开放售卖,则是唯一一个能够在5G终端市场抗衡高通的企业,也会给众多手机厂商带来不同的选择。

三、总结:

移动通信技术演进到5G,手机基带芯片的集成度越来越高,基带平台厂商大玩家如今只剩下5家,其中欧洲已基本出局。鉴于华为与三星的自产自销需求,事实上可选择的供应商只有紫光展锐、高通和联发科。手机基带芯片已经变成了卖方市场,这也是苹果不得不再次投入高通怀抱的主要原因。5G的争夺,关系信息产业的未来。

本文由 Funstec非凡实验室 作者:wangcxb 发表,转载请注明来源!