2019 年 4 月 17 日,科技界发生了三件与 5G 手机基带芯片相关大事:1、高通与苹果之间的专利授权纠纷终于达成和解;2、Intel 宣布退出 5G 智能手机调制解调器业务;3、紫光展锐春藤 510 完成 5G 通话测试,离商用再进一步。

 

这三个消息的背后,则是全球 5G 基带芯片格局的进一步洗牌。

其中前两件事颇有关联:一方面,Intel 在 5G 手机基带开发上遇阻,另一方面苹果对 Intel5G 基带芯片信心不足,再加上苹果急于推出 5G 版 iPhone,以免在 5G 竞争中落后。

 

因此,苹果不得不选择与高通和解,而这也意味着苹果基本放弃了 Intel 的 5G 基带芯片,而这也直接导致了 Intel 在同一天,不得不宣布退出 5G 手机基带芯片领域。

 

Intel 公司首席执行官司睿博(Bob Swan)表示:“我们对于 5G 和网络‘云化’的机遇感到兴奋,但对于智能手机调制解调器业务而言,显然已经没有明确的盈利和获取回报的路径。5G 依然是 Intel 的战略重点,我们的团队已经开发了一系列有价值的无线产品套件和知识产权。我们正在评估我们的选择,让创造的价值得以实现,包括在一个 5G 世界中广泛的、以数据为中心的平台和设备的机遇。”

 

此外 Intel 还表示,将继续履行对现有 4G 智能手机调制解调器产品线的客户承诺,但不会在智能手机领域推出 5G 调制解调器产品,包括最初计划于 2020 年推出的产品。

 

显然,苹果与高通的复合,使得 Intel 在 5G 手机基带芯片上的巨大投入“打了水漂”。

 

要知道,Intel 的手机基带芯片一直以来就只有苹果这一家手机客户,而且为了拿下苹果的订单,Intel 的此前的基带芯片业务根本不怎么赚钱。所以,在苹果与高通和解的同一时间,Intel 也正式宣布退出 5G 手机基带芯片领域。

 

值得注意的是,在今年 2 月份的 MWC 2019 巴塞展期间,Intel 就被传出与紫光展锐的 5G 合作项目已经终止,随后,双方也确认了这一消息。而紫光展锐也在同一天发布了其首款 5G 多模基带芯片——春藤 510,这也是展锐完全自主研发的一款 5G 基带芯片。

 

现在看来,当时 Intel 似乎就已经计划退出 5G 手机基带芯片领域。

 

Intel 退出后,全球 5G 手机基带芯片玩家就只剩下了 5 位:中国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。

 

 

其中,到目前为止,华为海思的巴龙基带芯片以及三星的基带芯片基本都是供自己家的手机产品使用。这也意味着,在公开市场上,众多手机厂商能够选择的 5G 基带芯片供应商就只有高通、展锐和联发科。

 

目前高通的首款 5G 基带芯片——骁龙 X50 已经商用,而展锐的 5G 基带芯片春藤 510 和联发科的 5G 基带芯片 Helio M70 的进展则相对落后,预计将于 2020 年才能商用。

 

但是需要指出的是,高通的骁龙 X50 只是一款 5G 单模芯片,其无法向下兼容 4/3/2G 网络,如果要实现,还需要另外加一个 4G 基带芯片配合,这也使得成本大幅上升。而相比之下,展锐春藤 510 和联发科 Helio M70 都是 5G 多模基带芯片,则没有这些问题。

 

所以高通计划在年底推出新一代的 5G 多模基带芯片骁龙 X55,但是这款新芯片的商用可能也要等到 2020 年初。所以从 5G 多模基带芯片的商用进程上,展锐与联发科似乎并不比高通慢多少。

 

更为值得高兴的是,就在同一天,展锐宣布春藤 510 已经完成 5G 通话测试,这也意味着其距离商用再进一步。而芯智讯在不久前的对展锐市场副总裁周晨专访时,其也透露将会在 2020 年推出整合 5G 基带芯片的手机 SoC 产品。非常值得期待!

 

5G 芯片的研发门槛有多高?

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,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。因此,每一代通信技术的升级,都伴随着基带芯片玩家的大洗牌。

 

比如在 3G 转向 4G 的这个阶段,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,在这之后也再有没有新的玩家进入这个市场。

 

同样,在 4G 转向 5G 的阶段,有玩家退出也不足为奇。

 

“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、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。

 

同样,支持的通信模式的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 时代甚至可能要超过 7 模。而要保证各种模式在全球各国国家都能够正常工作,这就需要在联合全球众多的运营商在全球各地进行场测,非常的费时费力。

 

对于“5G 芯片研发究竟有多难,为什么没有新玩家加入”的这个问题,此前周晨在接受芯智讯采访时也曾表示:“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。

 

另外,需要注意的是,在基带芯片的研发上,如果要想不掉队,往往需要在每一代通信标准制定之前数年就进行大量的预研投入。

 

为了进入 5G 第一梯队,早在 2014 年 12 月,展锐就正式启动了 5G 研发,组建了 5G 团队,而此时,距离首个 5G 标准正式冻结还有近 4 年的时间。

 

所以,在这期间,对于研发来说,需要一边参与 5G 标准制定和对于 5G 标准进行预判,一边开展 5G 研发。为了解决这个问题,紫光展锐成立了专门的核心技术预研及标准化团队,采用双向解读的讨论形式,帮助研发团队正确的理解 5G 标准。

 

周晨也表示:“一开始是做一些基础的算法,包括对协议的解读,然后去做算法,对于不同的原型进行验证。大约前两三年都是在做这些事情,因为那个时候标准也没确定。然后是考虑要做芯片,也就是工程化。一旦到工程化人力的投入就大了,要考虑到后续的硬件的参考设计,做成什么样的参考样机,整个测试计划是怎样的,要投几版芯片等等。最终才有了展锐自研的春藤 510 的推出。”

 

5G 芯片已是各个国家的“国之重器”

我们都知道,第一次工业革命是源于蒸汽机的发明,第二次工业革命是源于电力的发明和广泛应用,第三次工业革命则是由计算机及信息技术驱动的,那么第四次工业革命的核心驱动力将会是什么?

 

有人认为是人工智能、也有人认为是物联网、还有很多人认为是 5G 技术。而在笔者看来,不管是哪个技术,其背后推动这些技术发展的根源还是得益于数据的爆炸式增长。而未来万物互联以及海量数据的传输则离不开 5G 通信技术。

 

所以,我们可以看到的是,目前各个国家都在加紧布局 5G,以其在未来的 5G 竞争当中取得领先优势。

 

不久前,为确保美国在 5G 领域的领导地位,美国总统特朗普和 FCC 主席 Ajit Pai 还在白宫宣布扩大 5G 计划,将以“非常大胆的行动”释放 5G 无线频谱和鼓励 5G 投资。据介绍,美国无线行业计划在 5G 网络上投资 2750 亿美元,这将快速为美国创造 300 万个工作岗位,并将带来 5000 亿美元经济收益。特朗普还表示:“美国必须要赢得 5G 比赛,这是一场我们将赢得的比赛,但我们不能休息,比赛还没结束。”足见其对于 5G 的重视程度。

 

而对于 5G 技术来说,其核心关键技术则在于 5G 芯片。在信息价值以及通信安全越来越被各国重视的当下,决定未来 5G 通信竞争关键的 5G 芯片早已成为各个国家的“国之重器”。

 

而从目前 5G 基带芯片的市场格局来看,随着 Intel 的退出,美国目前就仅剩高通一家在独立支撑(当然,在 5G 射频器件这块美国厂商仍有着强大的优势)!而中国目前则有华为海思、展锐(这里补充一下,目前展锐已经补上了全网通这个短板,后续有望在国内市场打开局面)、联发科三家。

 

特别值得一提的是,中国的华为在整体 5G 技术(包括基站、基带等众多相关技术)的竞争当中已经脱颖而出,并且大有赶超高通之势。这也是为什么美国在全球范围内极力排挤华为 5G 的关键。

 

总结来说,芯片是现代科技发展的基石,高端芯片更是各国科技竞争的关键。一直以来,美国对于很多高端芯片都有出口管制,限制对外出口,即便是一些允许出口的芯片,美国随时也可能会进行限制出口。所以,在很多的关键领域,掌握自主芯片就显得尤为重要。之前的“中兴事件”也让大家深刻的认识到了这一点。

 

而在全球信息化、数字化、万物互联的趋势之下,5G 通信芯片已成为了当下各国科技竞争的关键性技术,对于国家的科技、经济发展,保障国家安全都具有十分重要的意义,岂能不掌握在自己的手里?

 

值得高兴的是,在目前的 5G 基带芯片 5 分天下的竞争格局当中,中国大陆凭借华为海思和展锐已经取得两席,再加上中国台湾的联发科,可谓是五分天下有其三!当然,这也只是一个阶段性的局部胜利,因为在 5G 手机基带芯片之外,中国在很多芯片领域仍落后于美国,更为重要的是,竞争仍然在继续!我们仍需砥砺前行!