北京時(shí)間2月20日，蘋(píng)果正式發(fā)布了全新的廉價(jià)版機(jī)型iPhone 16e，這款新機(jī)的特別之處在于，其首發(fā)搭載了蘋(píng)果自研的5G調(diào)制解調(diào)器（基帶）C1。這也是蘋(píng)果自2019年7月收購(gòu)英特爾手機(jī)基帶芯片業(yè)務(wù)之后，自研5G基帶芯片又經(jīng)歷了近6年的“難產(chǎn)”之后的首個(gè)成果。如果從2017年蘋(píng)果與高通決裂啟動(dòng)自研5G基帶芯片時(shí)算起，已過(guò)去了8年。

Apple C1：4nm制程，不支持毫米波技術(shù)

雖然蘋(píng)果并未公布關(guān)于C1 的細(xì)節(jié)參數(shù)，但是據(jù)路透社報(bào)道，蘋(píng)果硬件技術(shù)高級(jí)副總裁約翰尼·斯魯吉 (Johny Srouji) 在加州桑尼維爾的蘋(píng)果硅谷實(shí)驗(yàn)室接受采訪時(shí)表示，C1是蘋(píng)果迄今打造的最復(fù)雜的技術(shù)，其采用的是先進(jìn)的4nm芯片制程技術(shù)制造，配套的射頻芯片則采用的是7nm制程技術(shù)制造。

從蘋(píng)果官網(wǎng)披露的iPhone 16e的蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線連接規(guī)格來(lái)看，C1支持大多數(shù)關(guān)鍵的 4G 和 5G 技術(shù)，包括具有 4x4 MIMO 的 sub-6 GHz 5G網(wǎng)絡(luò)，具有 4x4 MIMO、FDD-LTE、TD-LTE 的千兆 LTE，以及兼容 2G 和 3G 網(wǎng)絡(luò)。

△iPhone 16e的蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線連接規(guī)格

蘋(píng)果表示，C1可提供快速穩(wěn)定的5G行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接，連接性能顯著提升。

此外，C1還整合了Wi-Fi 6和藍(lán)牙5.3模塊，還具有定制GPS系統(tǒng)和衛(wèi)星連接功能，能夠方便 iPhone 用戶在沒(méi)有移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用。

不過(guò)，C1并不支持Wi-Fi 7、5G毫米波、TDD（時(shí)分雙工）4G 和TDD 5G 網(wǎng)絡(luò)，以及 DC-HSDPA。這也使得C1在能耗上得以降低。

雖然5G毫米波可以提供非常高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但要支持5G毫米波，手機(jī)就必須封裝相控陣天線并嚴(yán)重依賴波束成形技術(shù)。支持毫米波的 5G手機(jī)必須不斷調(diào)整波束并實(shí)時(shí)管理多個(gè)天線元件，這意味著更強(qiáng)的信號(hào)處理能力、更頻繁的功率放大器使用和更高的功耗。

TDD 網(wǎng)絡(luò)使用單一信道進(jìn)行上行鏈路和下行鏈路傳輸，但時(shí)間間隔不同，這增加了靈活性并提高了頻譜效率，使其在人口密集的城市地區(qū)受益。但是，TDD 網(wǎng)絡(luò)要求手機(jī)和基站之間有嚴(yán)格的時(shí)序同步，以及 UL 和 DL 之間的切換，因此手機(jī)必須不斷調(diào)整其傳輸時(shí)序和無(wú)線電電路，這增加了處理開(kāi)銷并增加了功耗。此外，在信號(hào)較弱的區(qū)域，手機(jī)必須增加其傳輸功率才能保持連接，這在 TDD 中比在 FDD 中更費(fèi)力。

DC-HSDPA功能通過(guò)使用兩個(gè)載波頻率而不是一個(gè)來(lái)提高數(shù)據(jù)速率，這意味著設(shè)備的無(wú)線電組件需要更加努力地工作，從而會(huì)導(dǎo)致功耗增加。

因此，C1雖然放棄了對(duì)于5G毫米波、TDD 和  DC-HSDPA的支持，但是也避免了功耗方面的問(wèn)題。再加上基帶芯片和射頻芯片分別采用了4nm和7nm的先進(jìn)制程工藝，功耗無(wú)疑也將會(huì)被進(jìn)一步降低。

C1 與 iPhone A系列處理器芯片的緊密集成，也將使得其功耗和體驗(yàn)得以進(jìn)一步優(yōu)化。蘋(píng)果無(wú)線軟件副總裁阿倫·馬蒂亞斯 (Arun Mathias) 解釋稱，如果 iPhone 遇到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞，手機(jī)的處理器可以向基帶芯片發(fā)出信號(hào)，告知哪些數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間最為敏感，并將其置于其他數(shù)據(jù)傳輸之前，從而使手機(jī)能夠更迅速地響應(yīng)用戶的需求，

此外，C1和軟件（iOS系統(tǒng)）的緊密集成，也將使得它可以啟用自己的專有電源狀態(tài)，從而能夠在不降低性能的情況下降低功耗。

這或許也是為什么，蘋(píng)果稱 C1 是“iPhone上有史以來(lái)最節(jié)能的調(diào)制解調(diào)器”，并且還提供“快速可靠的 5G 連接”。

雖然蘋(píng)果并未透露C1芯片的峰值下行速率，但缺少了毫米波技術(shù)的加持，其速率可能并不高。網(wǎng)絡(luò)上有相關(guān)猜測(cè)稱，C1的峰值下行速率可能只有4Gbps，這與高通5G基帶芯片——驍龍X70的10Gbps峰值下行速率相差甚遠(yuǎn)。

iPhone 16e作為首款搭載蘋(píng)果自研5G基帶芯片C1的試水之作，如果后續(xù)市場(chǎng)反饋良好的話，蘋(píng)果今年推出標(biāo)準(zhǔn)版iPhone 17 和低端 iPad 機(jī)型上也將會(huì)搭載C1芯片。

蘋(píng)果自研5G基帶芯片歷程

2017年初，蘋(píng)果認(rèn)為高通濫用其在通信基帶芯片領(lǐng)域的壟斷地位，專利授權(quán)費(fèi)收費(fèi)過(guò)高，在美國(guó)和英國(guó)起訴了蘋(píng)果，并且拒絕向高通支付專利授權(quán)費(fèi)。隨后，蘋(píng)果與高通之間的專利授權(quán)費(fèi)問(wèn)題以及專利糾紛全面爆發(fā)，雙方在全球展開(kāi)了訴訟，兩者之間的關(guān)系也是急劇惡化。在此過(guò)程中，蘋(píng)果減少了高通基帶芯片的采用，轉(zhuǎn)向了采用英特爾的基帶芯片。似乎就在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)前后，蘋(píng)果就已經(jīng)開(kāi)始了自研5G基帶芯片進(jìn)程。

2019年4月16日，蘋(píng)果結(jié)束了與高通持續(xù)了數(shù)年的專利訴訟糾紛，雙方達(dá)成了和解，撤銷了所有訴訟，同時(shí)蘋(píng)果還向高通支付一筆費(fèi)用（至少45億美元），并且簽訂了一份長(zhǎng)達(dá)6年的新的專利授權(quán)協(xié)議。而在同一天，英特爾也宣布了放棄了手機(jī)基帶芯片的研發(fā)。

數(shù)月之后，2019年7月，蘋(píng)果宣布以10億美元收購(gòu)了英特爾“大部分”的手機(jī)基帶芯片業(yè)務(wù)，這也意味著蘋(píng)果后續(xù)采用自研的手機(jī)基帶芯片。由于在此之前，英特爾的就已經(jīng)推出了5G基帶芯片，只是由于沒(méi)有達(dá)到蘋(píng)果的要求，才最終放棄。因此，蘋(píng)果收購(gòu)英特爾的手機(jī)基帶業(yè)務(wù)無(wú)疑將助力蘋(píng)果自研的5G基帶的順利推出。

根據(jù)2020年2月爆發(fā)的一份由美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)（ITC）公布文件顯示，蘋(píng)果至少在2024年前都需要購(gòu)買高通的5G基帶。該文件當(dāng)中提到，2020年6月1日到2021年5月31日蘋(píng)果將使用驍龍X55基帶，2021年6月1日到2022年5月31日使用驍龍X60，2022年6月1日到2024年5月31日使用驍龍X65或者驍龍X70。

隨后，在2021年11月的高通投資者日會(huì)議上，高通透露向蘋(píng)果供應(yīng)基帶芯片的業(yè)務(wù)在未來(lái)兩年會(huì)收縮，2023年大概只有20%的iPhone才會(huì)用高通基帶。高通的這一表態(tài)，也讓外界猜測(cè)，蘋(píng)果自研的5G基帶可能會(huì)率先在iPhone 14系列上率先采用。

雖然此后關(guān)于蘋(píng)果自研5G芯片的傳聞不斷，但是卻一直是“只聽(tīng)雷聲，不見(jiàn)雨點(diǎn)”。

2023年9月，蘋(píng)果與高通簽署了一項(xiàng)新的協(xié)議，高通將繼續(xù)為2024年、2025年和2026年推出的蘋(píng)果iPhone供應(yīng)5G基帶芯片及射頻系統(tǒng)。此舉也反映了蘋(píng)果自研5G基帶芯片計(jì)劃遭遇了挫折，迫使蘋(píng)果不得不繼續(xù)使用高通的5G基帶芯片。

所幸的是，時(shí)隔1年半之后，蘋(píng)果首款自研5G基帶芯片終于是在iPhone 16e上商用了。但此時(shí)距離蘋(píng)果收購(gòu)英特爾手機(jī)基帶芯片業(yè)務(wù)也已經(jīng)過(guò)去了近6年之久，這也反映了5G基帶芯片研發(fā)的困難，即便是強(qiáng)如蘋(píng)果這樣的巨頭，也難以一蹴而就。

5G基帶芯片研發(fā)為何那么難？

早在2G/3G時(shí)代，市場(chǎng)上的手機(jī)基帶芯片供應(yīng)商原本有十多家之多，但每一代的技術(shù)升級(jí)，都伴隨著供應(yīng)商的大洗牌。

而隨著4G時(shí)代的來(lái)臨，基帶芯片廠商所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)也是越來(lái)越大，所需要專利儲(chǔ)備以及研發(fā)投入也呈直線上漲，門(mén)檻也是越來(lái)越高，如果沒(méi)有足夠的出貨量支撐，那么必然將難以為繼。所以在這個(gè)階段，博通、TI、Marvell、Nvidia等曾經(jīng)的手機(jī)基帶芯片廠商都相繼都退出了這個(gè)市場(chǎng)。

進(jìn)入5G時(shí)代，隨著英特爾在2019年的退出，目前僅有高通、聯(lián)發(fā)科、展銳、華為、三星和剛剛推出5G基帶的蘋(píng)果這六家供應(yīng)商。其中，三星、華為和蘋(píng)果的5G基帶芯片主要是自用。這也導(dǎo)致了目前公開(kāi)市場(chǎng)上的5G基帶芯片供應(yīng)商僅有高通、聯(lián)發(fā)科和展銳三家供應(yīng)商。

而造成基帶芯片供應(yīng)商持續(xù)減少的關(guān)鍵原因則是，隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)升級(jí)，基帶芯片廠商所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)和成本投入也是越來(lái)越大。

1、高帶寬、低延時(shí)與海量連接帶來(lái)的挑戰(zhàn)

由于5G與3G、4G標(biāo)準(zhǔn)要求大為不同，5G不僅要追求更高的數(shù)據(jù)吞吐量，還要具備更大的網(wǎng)絡(luò)容量（支持更多的連接數(shù)）、更低的時(shí)延與更好的服務(wù)質(zhì)量（QoS），因此5G基帶芯片的研發(fā)設(shè)計(jì)會(huì)比3G/4G更為復(fù)雜，面臨更多的技術(shù)挑戰(zhàn)。

2、毫米波支持?

毫米波是5G技術(shù)的一個(gè)重要特性，它具有高頻寬和大傳輸速度的特點(diǎn)，但信號(hào)容易受到干擾。為了確保毫米波的高效傳輸，5G基帶芯片需要在射頻天線模塊的設(shè)計(jì)上做出很多的優(yōu)化。

3、多頻段兼容?

由于各個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用的手機(jī)通信頻段不同，5G基帶芯片必須支持多個(gè)頻段兼容，這增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。比如，3GPP制定的5GNR頻譜就有29個(gè)頻段。

4、多模兼容?

5G基帶芯片除了支持5G網(wǎng)絡(luò)模式外，還需要同時(shí)兼容2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)模式，支持的模式數(shù)量增加也使得設(shè)計(jì)難度有所增加。僅國(guó)內(nèi)4G手機(jī)所需要支持的模式已經(jīng)達(dá)到6模，5G手機(jī)則需要達(dá)到7模。比如，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信三大運(yùn)營(yíng)商的4G/3G/2G網(wǎng)絡(luò)包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM。

5、算力需求提升

5G時(shí)代對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸速率的要求都非常高，這就要求5G基帶芯片設(shè)計(jì)有更強(qiáng)的DSP（數(shù)字信號(hào)處理）能力支持龐大的數(shù)據(jù)運(yùn)算，同時(shí)保持高效運(yùn)算。

6、系統(tǒng)散熱問(wèn)題?

5G基帶芯片在處理大量數(shù)據(jù)和高速運(yùn)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此需要解決系統(tǒng)散熱問(wèn)題?。

7、測(cè)試與認(rèn)證

5G基帶芯片在設(shè)計(jì)完成之后，在進(jìn)入整機(jī)銷售之前，還需要經(jīng)過(guò)各種的測(cè)試與認(rèn)證。比如IOT互操作測(cè)試、儀表仿真和現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證、適配運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試、運(yùn)營(yíng)商的入庫(kù)測(cè)試、適配不同城市網(wǎng)絡(luò)情況的測(cè)試等?？梢哉f(shuō)，一顆基帶芯片需要跑遍全球運(yùn)營(yíng)商和全球的主要城市去做場(chǎng)測(cè)，然后不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，相當(dāng)?shù)馁M(fèi)時(shí)費(fèi)力和費(fèi)錢(qián)。

蘋(píng)果表示，其C1芯片經(jīng)過(guò) 55 個(gè)國(guó)家的 180 家運(yùn)營(yíng)商的測(cè)試，以確保它們能夠在蘋(píng)果發(fā)售 iPhone 16e的所有地方使用。

8、專利

目前的基帶芯片市場(chǎng)是一個(gè)高度成熟和高度競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，僅剩的玩家只有個(gè)位數(shù)，而有做出5G基帶的芯片的更是只有高通、聯(lián)發(fā)科、展銳、華為、三星和蘋(píng)果這六家廠商，而蘋(píng)果作為最后入場(chǎng)的玩家，必然面臨前面五家5G基帶芯片廠商多年來(lái)所積累的通信專利壁壘，以及諾基亞、愛(ài)立信等眾多通信設(shè)備大廠的通信專利壁壘。

不過(guò)，需要指出的是，蘋(píng)果在2019年7月斥資10億美元收購(gòu)英特爾手機(jī)調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)之后，不僅獲得了2200人團(tuán)隊(duì)，也獲得了17000項(xiàng)無(wú)線技術(shù)專利。這也在一定程度上彌補(bǔ)了蘋(píng)果在通信專利上的薄弱。但是隨著搭載蘋(píng)果自研5G基帶芯片的iPhone 16e的上市，相信眾多的通信專利廠商都會(huì)紛紛研究蘋(píng)果的5G基帶芯片，以進(jìn)一步確認(rèn)是否有侵犯自家的通信專利，這可是一塊“大肥肉”。

2027年全面取代高通基帶芯片？

根據(jù)此前彭博社記者馬克·古爾曼(Mark Gurman)的爆料顯示，蘋(píng)果將會(huì)在2026年推出第二代的5G基帶芯片，峰值下行速率將會(huì)提升到6Gbps，并支持毫米波技術(shù)，以便更好的替代高通的5G基帶芯片，屆時(shí)iPhone 18 Pro系列以及 iPad Pro 的高端版本或?qū)⒋钶d。

蘋(píng)果2027年推出的第三代5G基帶芯片則可能會(huì)在性能上追上高通的5G基帶芯片，甚至實(shí)現(xiàn)擊敗高通。蘋(píng)果的目標(biāo)是在5G基帶芯片的性能和效率以及 AI 功能方面擊敗高通。

值得注意的是，2024年1月，蘋(píng)果將其與高通的合作協(xié)議延后到2027年3月。如果后續(xù)雙方合作不再延期，這也將意味著蘋(píng)果自研5G基帶芯片有望在2027年實(shí)現(xiàn)對(duì)于高通的5G基帶芯片的完全替代。

“我們?yōu)閹状舜蛟炝艘粋€(gè)平臺(tái)，C1 是一個(gè)開(kāi)始。我們將在每一代中不斷改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，以便它成為我們的一個(gè)平臺(tái)，讓我們的產(chǎn)品真正與眾不同。”蘋(píng)果硬件技術(shù)高級(jí)副總裁約翰尼·斯魯吉 (Johny Srouji) 說(shuō)道。

顯然，如果一切順利的話，蘋(píng)果確實(shí)有望在2027年實(shí)現(xiàn)在其iPhone、iPad等全系列產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)自研基帶芯片對(duì)于高通基帶芯片的替代。此舉預(yù)計(jì)將幫助蘋(píng)果節(jié)省一大筆向高通采購(gòu)基帶芯片的費(fèi)用。不過(guò)，預(yù)計(jì)蘋(píng)果仍需要向高通支付通信專利授權(quán)費(fèi)。

對(duì)于高通來(lái)說(shuō)，從現(xiàn)在開(kāi)始，來(lái)其來(lái)自蘋(píng)果的營(yíng)收就將開(kāi)始受到持續(xù)的負(fù)面影響。此前華爾街研究機(jī)構(gòu)Wolfe Research分析師Chris Caso就曾發(fā)布的研究報(bào)告稱，蘋(píng)果將會(huì)在2025年推出的iPhone 17系列當(dāng)中首次導(dǎo)入自研的5G基帶芯片，預(yù)計(jì)將造成蘋(píng)果對(duì)高通貢獻(xiàn)的營(yíng)收同比減少35%，預(yù)計(jì)2026年將再度減少35%。