iPhone 15 依舊全系驍龍 X70,自研基帶芯片為何遙遙無期?
根據(jù)此前 iFixit 的首席拆解技師 Shahram Mokhtari 對 iPhone 15 系列的拆解發(fā)現(xiàn),今年的 iPhone 15 系列全系的基帶芯片都使用了高通的驍龍 X70。這個結果其實并不讓我們感到意外,畢竟此前 Apple 已經(jīng)連續(xù)在 iPhone 12、13、14 三代機型上都使用了高通的基帶芯片。雖然近些年來一直在傳 Apple 將在新一代 iPhone 上使用自研的基帶芯片,但顯然一切進展得并不順利,即使 Apple 已經(jīng)為此付出了多年的時間和數(shù)十億美元的研發(fā)成本。 可以說 iPhone 的基帶和信號問題也是近幾年消費者所普遍抱怨的一點,那么今天我們不妨就借此機會,來聊一聊和 iPhone 基帶相關的那些事。
什么是基帶
首先我們要大致明確一下我們所說的基帶芯片是什么?基帶芯片其實是作用在數(shù)字信號和射頻信號之間,將射頻信號轉換為數(shù)字信號,或者將數(shù)字信號轉換為射頻信號,同時進行一些信道編碼、信源編碼之類的處理。不只是手機中有基帶,所有無線信號的收發(fā)系統(tǒng)中,都會有基帶的存在。例如藍牙有藍牙基帶,北斗有北斗基帶,Wi-Fi 也有 Wi-Fi 基帶……即使是我們最常說的蜂窩網(wǎng)絡基帶也分手機、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等,不同場景實現(xiàn)起來也是不一樣的。 而除了基帶本身的性能之外,射頻、天線設計和測試調(diào)優(yōu)同樣會影響手機的信號優(yōu)劣。所以說基帶芯片只是影響手機信號體驗的其中一個因素,最終體驗的差異其實反映的是整個信號系統(tǒng)的差異,基帶的權重并沒有我們一般認知中的那么關鍵。
攜手英飛凌
在 iPhone 誕生的 2G、3G 時代,德儀、博通、ADI、NXP、英飛凌、Skyworks、飛思卡爾、飛利浦、諾基亞都有涉足基帶產(chǎn)品,當時高通還沒有展現(xiàn)像今天這樣遙遙領先的優(yōu)勢。前三代 iPhone 所選擇的基帶供應商是來自德國的英飛凌,它的前身是德國西門子的半導體部門,于 1999 年獨立。 其實采用英飛凌基帶的前三代 iPhone 的信號表現(xiàn)就不是很好,當初 iPhone 3G 和 3GS 在日本做入網(wǎng)測試,運營商將測試場景設置在北海道一個信號最不穩(wěn)定的地方,要求 50 通電話要能打通 49 通,而 iPhone 顯然并不能達到要求。但是日本軟銀集團的創(chuàng)始人孫正義堅信 iPhone 會是跨時代的產(chǎn)品,所以他專門為了 iPhone 修改了信號測試標準,以便于讓 iPhone 能夠在日本上市售賣。
轉向高通
之后在再一次改變一切的 iPhone 4 上,Apple 放棄了英飛凌的基帶芯片,轉而使用了高通提供的 MDM6600??墒窃诎l(fā)布會上,當喬布斯手握 iPhone 4,試圖訪問互聯(lián)網(wǎng)時,卻出現(xiàn)了尷尬的長時間加載的情況。產(chǎn)品實際發(fā)售后,大量的消費者也反映當觸摸手機的左下邊緣時,手機的訊號強度會降低。原因在于 iPhone 4 的天線設計存在缺陷,當用戶觸碰到連接分隔兩個天線的兩個位置之一時,會導致信號接收能力下降,也就是我們所說的 iPhone 4 天線門事件。
之后在 iPhone 4S 上 Apple 對天線設計做出了修改,在依舊使用高通提供的 MDM6610 基帶芯片的情況下,大幅改善了 iPhone 4S 的信號表現(xiàn)。雖然此后 Apple 和高通的合作也一直持續(xù)下去,但是在進入 4G 時代后,高通在基帶芯片領域的優(yōu)勢愈發(fā)明顯,其又手握大量的通信專利用于收取高通稅,這既不符合 Apple 在同一部件同時培養(yǎng)多個供應商的策略,又大大影響了 Apple 的利潤。所以 Apple 一直想擺脫自身在基帶芯片上對高通的依賴,也多次和高通互打官司。
扶持 Intel
在 2016 年,Apple 終于邁出了擺脫高通的步伐。在當年發(fā)布的 iPhone 7 上,Apple 不僅采用了高通的 MDM9645 基帶芯片,同時還混用了收購了英飛凌無線解決方案部門的 intel 提供的 XMM7360 基帶芯片。但不如人意的是,intel XMM7360 的實際表現(xiàn)與高通 MDM9645 差距明顯,根據(jù) Cellular Insights 的測試結果顯示,在一般使用場景下,高通基帶版 iPhone 7 的表現(xiàn)比英特爾基帶版好 30%。而在信號比較弱的情況下,高通基帶版更是比英特爾基帶版好 75%。同時在 iPhone 7 上,Apple 的基帶硬件也存在問題,以致于大量 iPhone 7 都會無故出現(xiàn)無信號的故障,俗稱 iPhone 7 基帶門事件。
雖然明知 intel 提供的基帶不如高通,但擺脫高通的決策促使 Apple 繼續(xù)堅持混用高通和 intel 的基帶,并在 iPhone Xs 和 iPhone 11 兩代機型上,只使用了 intel 的基帶??蛇@樣的決策遭到了消費者的普遍差評,尤其是 iPhone Xs,其信號之差可謂廣受吐槽。而隨著 5G 的即將到來,Apple 也必須做出新的抉擇。 Sinope 項目
在扶持 intel 對抗高通的努力前景渺茫的情況下,Apple 決定自行設計和制造基帶芯片。這一決定是在 2018 年下達的,Apple 將這一項目命名為 Sinope,這一名稱取自希臘神話中智勝宙斯的仙女。蘋果前高管和熟悉此事的工程師表示,促使 Apple 做出這一決定的原因有二,一是 Apple 相信它可以復制其為 iPhone 設計的微處理器芯片的成功,二是 Apple 希望借此擺脫對于高通的器件依賴。 但這一決定并非得到上下一致的認同,例如前蘋果無線總監(jiān) Jaydeep Ranade 就認為獨立制造基帶芯片是比自研微處理器芯片更艱難的事,當時的 Apple 長期無線主管 Rubén Caballero 也更支持與 Intel 的芯片進行合作,而硬件技術高級副總裁 Srouji 則支持獨立自研制造芯片。最終 Jaydeep Ranade 和 Rubén Caballero 在 18、19 年先后離開公司,Apple 自研基帶芯片開始全速推動。
由于缺少基帶芯片的設計制造經(jīng)驗,Apple 開始大規(guī)模招聘相應的專業(yè)人才,特別是在高通的總部圣地亞哥建立一個新的工程中心,試圖挖角高通的工程人員。同時,intel 自覺在 5G 時代難以與高通、聯(lián)發(fā)科、三星等進行競爭,決意出售調(diào)制解調(diào)器業(yè)務,最終由 Apple 以 10 億美元將其收購。 隨著 Apple 聘請英特爾工程師和高通公司的其他工程師填補該項目的空缺,公司高管們設定了一個目標,即為 2023 年秋季準備好基帶芯片。但是該項目的許多無線專家很快就意識到,實現(xiàn)這一目標是不可能的。
困難重重
基帶芯片要比微處理器芯片更難制造,因為它們必須與 5G 無線網(wǎng)絡以及世界各國使用的 2G、3G 和 4G 網(wǎng)絡無縫配合,而每種網(wǎng)絡都有自己的技術怪癖。而 Apple 的微處理器芯片只用于自身的設備,無需考慮廣泛的兼容性問題。 并且兩個項目的執(zhí)行部門在各自領域的實力也存在區(qū)別,Apple 當年開發(fā)微處理器芯片的主力收購自 P.A. Semi 和 Intrinsty,里面集齊了兩位傳奇芯片設計師 Sribalan Santhanam、Jim Keller 以及曾在 Intel 和 IBM 工作的 Johny Srouji,后續(xù)他們也成為蘋果造芯團隊的靈魂人物。而開發(fā)基帶芯片的主力收購自 Intel 及其前身英飛凌,他們本就在通信領域不如高通和其他幾家深耕于此的老牌巨頭,想復制當年開發(fā)微處理器芯片的快速成功,實在是不切實際。 在去年年底,Apple 在測試了其基帶芯片原型后,更好地理解了這一挑戰(zhàn)。據(jù)知情人士透露,結果并不好。這些芯片基本上落后于高通最好的基帶芯片三年,強行使用它們可能會使 iPhone 的無線速度比競爭對手慢上不少。最終 Apple 取消了在 2023 款機型中使用這些基帶芯片的計劃,決定將推出時間推遲到 2024 年。之后,蘋果高管們意識到,這一目標也是無法實現(xiàn)的。
在自研基帶芯片項目遲遲無法成功的情形下,Apple 不得不選擇和高通合作,從 iPhone 12 開始重新使用高通提供的基帶芯片。而近期據(jù)彭博社報道,高通宣布已與 Apple 達成協(xié)議,將向其供應 5G 芯片直至 2026 年。該協(xié)議原本定于今年到期,以致于一度有消息稱 iPhone 15 系列將是最后一款依賴高通調(diào)制解調(diào)器的產(chǎn)品。協(xié)議的延長也表明 Apple 自研基帶芯片的進度仍不樂觀,要見到那臺采用 Apple 基帶芯片的 iPhone,我們或許還要等上很多年。