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。

几乎在一夜之间,中美之间在5G领域的争霸赛呈现出一种截然不同的局面。

高通(Qualcomm)与苹果(Apple  Inc.)的交易改变了5G的未来前景——英国《金融时报》4月18日的一篇文章如此评估道。在美国总统特朗普(Donald John  Trump)宣布支持美国5G技术大发展,表态“不能允许任何其他国家在这个强大的未来产业中超越美国”后不久,美国通讯设备巨头高通终于与它的大客户苹果在4月16日宣布和解,结束双方跨日持久的马拉松式诉讼。

在2017年至今的两年时间内,两家美国公司一直为智能手机调制解调器的芯片专利问题而发生激烈争吵。苹果指责高通向自己收取不公平的高额专利授权费用,因此一直试图摆脱对高通的依赖,甚至向英特尔、三星求助;而高通则指责苹果滥用其专利,非法窃取并试图用以扶持高通的竞争对手英特尔,以便在未来拥有选择的空间。

这场口水诉讼在全球展开,让双方都损失惨重。尤其是苹果,其一些型号的手机销售在中国和德国因为遭到不利判决而受到重创。

而如今,在特朗普的5G争霸集结号号召下,它们终于达成和解,结束这段无休的互相消耗。而更能印证这种逻辑的是,英特尔随即宣布彻底退出5G智能手机芯片研发,转而专注于个人计算机领域。

人们可能会清晰地记得2018年特朗普政府中的鹰派代表是如何强硬地瞄准中国的通讯设备制造商中兴通讯和包括5G计划在内的“中国制造2025”,并展开定点打击计划的。它最终演变为延续至今的“中美贸易战”大摊牌。人们也许也可以完全可以理解,当时特朗普为什么会毫不犹豫地以国家安全为由,阻击了博通(Broadcom)以1,200亿美元价格对高通的收购计划。

特朗普宣称,“5G竞赛已经开始,这一仗美国必须赢……在这个强大的未来产业中,不能允许任何国家超过美国。”

中国通讯的领军者,同时也是世界5G技术最大供应商华为与高通存在着激烈竞争,2018年也成为特朗普政府的目标。比如在5G基带的研发上,高通早在2016年便最早发布了它的5G商用基带骁龙X50,但是在2019年1月份,华为一举发布包括巴龙5000多模基带芯片在内的多项5G技术产品,力压单模的骁龙50。不过,这一优势不久又因为骁龙X55的出现而再度让两者咬合在同一起跑线上。

事实上,华为一直被视为中国在5G时代实现技术超越的象征,也正是因此,华为背负着甚至比国有通讯设备供应商中兴通讯更多的角色。特朗普政府在过去的一段时间内一直致力于劝说世界上尽可能的国家放弃采用华为的5G技术和相关设备。其创始人任正非4月17日罕见地批评了特朗普的政策。任正非说,“很不幸,美国将5G技术视为一种战略武器。对他们来说,这就像一颗原子弹。”

只是,当韩国于当地时间4月3日启动5G网络服务,当华为在全球攻城略地,拿下40个5G商用合同时(全球5G订单近一半),中国三大通信运营商尽管已在筹划布局,但很显然表现得不够积极,华为至今没有拿下一个商用合同。有报道称,5G的商业使用意味着巨额的资金投入,而如今它们连4G技术设备的成本投入都还没有收回来。

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!

一夜之间5G芯片格局大变:天下五分 中国已有其三!