蘋果首款自研5G數據機晶片亮相 擺脫對高通依賴
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蘋果 (AAPL-US) 經歷多年的寄予厚望,自行研發 5G 數據機 (Modem) 終於亮相。在介紹新手機的時候,蘋果表示,得益於業界領先的 A18 晶片效率和全新 Apple C1,iPhone 16e 可提供快速、流暢的性能和突破性的電池續航時間。蘋果高層在接受路透採訪時透露,這些 C1 晶片將在未來幾年內推廣到其所有產品,但未透露具體時間。但可以肯定的是,高通 (QCOM-US) 過去那種從蘋果身上躺掙的日子,已經過去了。
據《半導體產業觀察》,基頻很難做,這是個不爭的事實。因為它們必須與全球數十個國家的數百家業者相容。所以,全球只有少數幾家公司能夠生產這種晶片,其中包括三星電子、聯發科、紫光展銳、以及華為等。曾幾可時,晶片巨頭英特爾在 5G 基帶上做了很多努力,也無法取得突破,最後還落得清盤收場,足以證明這顆晶片的難。
Quora 部落客 New-Start 也直言,設計調變解調器晶片是最複雜任務之一,對蘋果而言,要進入這個市場,涉及巨大的技術、財務和策略風險。具體而言,包括但不限於以下幾種:
數據機的技術複雜性
先進的射頻工程:調變解調器晶片是半導體領域最複雜的晶片之一。它們必須處理許多不同的無線標準,處理從一個頻率到另一個頻率的切換,並在不同的環境中無縫工作,而訊號強度可能隨時發生變化。高通所代表的數據機性能和效率建立在深厚的射頻技術專業知識之上。
與其他組件的整合:Apple 的數據機應盡可能與產品中的 A 系列晶片集成,以實現高功率和高性能。這是矽設計方面的一項創新壯舉,因為數據機必須與 CPU 和系統內的其他元件協同工作。
電源效率:智慧型手機另一個非常重要的參數是電池壽命。憑藉多年來對調製解調器進行微調的豐富專業知識和經驗,高通的調製解調器已經將電源效率磨練到了極致,而蘋果必須複製或超越這一水平,以確保或實現未來 iPhone 更長的電池壽命。
這是關於毫米波技術的問題,因為高通憑藉對毫米波技術的投入,成為 5G 調製解調器領域的領跑者,該技術可以實現超高速,但代價是覆蓋範圍較差和信號穿透障礙物的能力較弱。如果蘋果希望在全球範圍內提供類似的 5G 性能,則需要對毫米波整合進行微調。
專利授權問題
高通擁有多項與調變解調器技術相關的專利。如果蘋果要設計一款像起訴公司一樣具有競爭力的高性能調變解調器,它將面臨與智慧財產權相關的法律障礙。完全製造獨立的數據機意味著要繞過許多專利,這可能會花費大量金錢和精力,或支付昂貴的授權費用。
標準合規性:5G 數據機必須滿足許多不同的無線通訊國際標準,且相關知識不斷進步。
製造和供應鏈挑戰
以蘋果要求的規模和品質生產調製解調器晶片將是一個非常大的挑戰。如果蘋果過早從高通的數據機切換到自己的數據機,它將面臨供應鏈瓶頸的風險,特別是如果晶片還沒有準備好進行大規模量產,這可能會推遲新 iPhone 的發布。
優化和真實世界測試
必須在多種不同類型的真實條件下對數據機進行現場測試,以確保它們在許多不同的網路和地理位置上的可用性。高通在全球擁有多年的調製解調器優化現場經驗。對於其調製解調器,蘋果需要投入大量資金進行測試和優化,以使其在從城市景觀到小城鎮的各種條件下完美運作。
正因為如此困難,高通在過去多年一直壟斷蘋果的基帶生意。然而,因為背後涉及巨大的利益,所以蘋果早些年就因為基帶問題與高通產生了一系列訴訟。
眾所周知,高通擁有廣泛的專利組合,涵蓋了智慧型手機中使用的許多技術,並透過向手機製造商支付授權費獲得了相當一部分年度收入。為此在 2017 年,蘋果首次提起法律訴訟,聲稱高通在手機技術領域的主導地位使其可以逃避收取高額費用。
但高通辯稱,其技術不僅僅涵蓋調製解調器這些基本晶片,這就是它要求電子公司支付費用的原因。高通也指責蘋果利用法律手段來降低其技術價格。
在拉扯幾年後,蘋果和高通和解,並跟後者簽訂了多年的 modem 供應協議。但同時,蘋果也開始了該公司的 modem 研發之路。
回看蘋果調變解調器的開發歷程,是一段漫長而複雜的過程,蘋果在這顆晶片上吃盡了「苦頭」。
據彭博引述知情人士消息透露,蘋果最初計劃最早在 2021 年推出該調變解調器。為加速此進程,該公司投資數十億美元在全球建立測試和工程實驗室。此外,蘋果還以約 10 億美元收購了英特爾的數據機部門,並從多家晶圓公司聘請了許多工程師。
然而,蘋果早期的數據機原型存在許多問題。它們通常體積過大、產生過多熱量,並且缺乏電源效率。在公司內部,有人也擔心該專案更多的是與高通競爭,而不是打造一款更優秀的產品。之後,蘋果調整了其開發實踐,重組了管理結構,並引進了新的人才,包括來自高通的工程師。熟悉該計畫的消息人士稱,這些變化讓人們對數據機的潛力重新燃起了信心。
彭博指出,經過五年多的研發,蘋果自主研發的數據機系統將於今年春季首次亮相。
據悉,蘋果決定從低階產品開始,部分原因是調變解調器是一種風險很高的產品:如果調變解調器無法正常運作,客戶將會遭遇斷線和錯過通知的情況。蘋果最高階、售價超過 1,000 美元的 iPhone 幾乎不能容忍這種情況。此外,蘋果這顆晶片並不像總部位於聖地牙哥的高通的最新調變解調器那樣先進,這意味著第一款蘋果調變解調器比目前 iPhone 16 Pro 中的元件低階。
依照當時的報導,蘋果首款調變解調器不支援毫米波,也將只支援四載波聚合。作為對比,高通的調製解調器可同時支援六家或更多運營商;在下載速度方面,該基頻的上限約為每秒 4 千兆位,低於非毫米波高通調製解調器提供的最高速度。
蘋果認為這些優勢將使其在消費者中占優勢。首先,它將與蘋果設計的主處理器緊密整合,以減少功耗,更有效率地掃描蜂窩服務,並更好地支援設備上連接衛星網路的功能;此外,蘋果調變解調器還將能夠提供相對於 SAR 限制的更好性能,因為它將透過主處理器進行智慧管理。
終於,蘋果在昨晚發布了這顆名為 C1 的晶片。在接受路透採訪時,蘋果硬體技術高級副總裁 Johny Srouji) 直言,C1 子系統是蘋果迄今打造的最複雜的技術,其基頻調變解調器採用先進的 4 奈米晶片製造技術製造,收發器則採用 7 奈米技術製造。
蘋果希望 C1 能與 iPhone 的處理器晶片緊密整合,使其脫穎而出。蘋果無線軟體副總裁 Arun Mathias 表示,「例如,如果 iPhone 遇到數據網路擁塞,手機的處理器可以向調製解調器發出信號,告知哪些流量對時間最為敏感,並將其置於其他數據傳輸之前,從而使手機能夠更迅速地響應用戶的需求。」
C1 晶片還具有客製化 GPS 系統和衛星連接功能,方便 iPhone 用戶在遠離行動數據網路時使用。但如上所述,它們缺少一些功能,例如連接毫米波 5G 網路的能力。蘋果高層拒絕透露該公司的晶片何時會採用該技術,以及蘋果將以何種速度逐步淘汰高通的晶片。