iPhone“信号病”难治,苹果自研5G基带芯片为何屡屡难产?

苹果想要将自研的基带芯片正式装进手机,很大可能要等到iPhone18系列。
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 图片来源:视觉中国

信号差,一直是iPhone用户长期以来的痛。为了解决这一问题,苹果公司从2019开始自主开发基带芯片,以取代iPhone目前使用的高通无线电芯片。但研发至今,苹果的自研基带仍未实现装机,且屡次推迟了装机时间。

天风证券分析师郭明錤曾表示,苹果计划将自研的5G基带率先部署在iPhone SE 4上,如果能够取得成功,后续将会应用于2025或者2026年发布的iPhone 上。9月,郭明錤进一步在简报中表示,苹果计划在2025年开始,在iPhone机型上使用自研5G基带。

不过,根据市场的最新消息,苹果在自研5G基带上再次遇到问题,苹果将无法及时完成为2025年iPhone推出首款5G调制解调器(信号基带)的目标。

而iPhone 15 系列发布的前一天,高通宣布已将与苹果的协议至少延长至2026年,比两家公司此前达成的协议延长了两年。这给了苹果另外三年的时间来完成其首款5G调制解调器的设计,或者再次延长与高通的交易。

苹果自研5G基带芯片的再度延迟,也意味着iPhone信号差的问题,在很长一段时间内将难以解决。

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。

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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。

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。

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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。

总的来看,苹果想要将自研的基带芯片正式装进手机,很大可能要等到iPhone18系列。当然,要实现这一点,还需保证之后的研发一切正常。

来源:钛媒体App,作者 | 饶翔宇 编辑 | 钟毅

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