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高通在5G基帶上到底有多強?基帶芯片難在哪?

2022-08-02
來源:潛力變實力
關鍵詞: 高通 5G 基帶芯片

基帶芯片是指用來合成即將發(fā)射的基帶信號,或?qū)邮盏降幕鶐盘栠M行解碼的芯片。具體地說,就是發(fā)射時,把語音或其他數(shù)據(jù)信號編碼成用來發(fā)射的基帶碼;接收時,把收到的基帶碼解碼為語音或其他數(shù)據(jù)信號,它主要完成通信終端的信息處理功能。

基帶芯片可以合成即將發(fā)射的基帶信號,并且解碼接收到的基帶信號。發(fā)射基帶信號時,把音頻信號編譯成基帶碼;接收信號時,把基帶碼譯碼為音頻信號。同時,基帶芯片也負責地址信息、文字信息和圖片信息等的編譯。基帶芯片是一種集成度非常復雜的SOC,主流的基帶芯片支持多種網(wǎng)絡制式,即在一顆基帶芯片上支持所有的移動網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡制式,包括2G、3G、4G和WiFi等,多模移動終端可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個移動網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡間的無縫漫游。目前大部分基帶芯片的基本結(jié)構是微處理器和數(shù)字信號處理器,微處理器是整顆芯片的控制中心,大部分使用的是ARM核,而DSP子系統(tǒng)負責基帶處理。

存在于智能手機中的基帶芯片可以理解為一個結(jié)構復雜的SoC芯片,這種芯片具有多種功能,各個功能的正常工作是通過微型處理器進行配置與協(xié)調(diào)的。這種復雜的芯片以ARM微型處理器為中心,它通過ARM微型處理器的專用總線(AHB總線)來控制和配置ARM微型處理器周圍的各個外設功能模塊,這些功能模塊主要有GSM、WiFi、GPS、藍牙、DSP和內(nèi)存等等,并且每一個功能模塊都有獨立的內(nèi)存和地址空間,他們的功能是相互獨立的,互不影響的。并且基帶芯片自身擁有一個電源管理芯片。

隨著蘋果的蜂窩基帶芯片不能如期出貨的消息傳出,基帶芯片再次成為大眾關注的熱點。如果蘋果基帶芯片順利研發(fā),那么未來iPhone有希望將自研的基帶芯片整合到蘋果自研的處理器芯片上;不過預計今年更新的iPhone 14將接著使用高通的基帶芯片。外界預測,受此影響iPhone 14可能將繼續(xù)使用iPhone 13系列搭載的A15處理器,可能只有Pro機型才會使用新款A16處理器。

基帶芯片對于蘋果來說像是一塊白墻上的泥點。一直以來追求完美的iPhone讓人詬病最多的問題之一就是信號差。而影響手機網(wǎng)速、通話質(zhì)量的通信基帶,自然成為蘋果公司最希望優(yōu)化的部分。

雖然蘋果在芯片自主研發(fā)領域的實力不弱,蘋果成功地研發(fā)出了用于電腦的ARM架構處理器,并且在性能上進入第一梯隊,但蘋果始終使用著別家的基帶芯片。英特爾和高通都曾是蘋果的基帶芯片供應商,但隨著英特爾退出基帶芯片市場,蘋果的基帶芯片就完全依靠于高通了。

對于蘋果來說,只要關鍵芯片使用其他公司的產(chǎn)品,或許就沒辦法實現(xiàn)最為極致的性價比,于是蘋果踏上了自研5G基帶芯片的道路。此消息一出,高通也表示2023年iPhone僅有20%的5G基帶芯片會來自高通。然而,隨著蘋果5G基帶芯片沒有如期研發(fā)成功的消息一出,高通或許還會為蘋果供應更多的5G基帶芯片。

研發(fā)能力強如蘋果為何也搞不定5G基帶芯片?高通為何能夠一直把握5G基帶芯片市場?而隨著物聯(lián)網(wǎng)市場的發(fā)展,基帶芯片仍有無限潛力,中國作為全世界主要的物聯(lián)網(wǎng)市場,中國基帶芯片廠商在本土市場發(fā)展的怎么樣?

基帶芯片難在哪?

目前的基帶有兩種形式,第一種如高通的驍龍888將5G基帶芯片集成于SoC,驍龍888提供完全集成式的5G 基帶,而不再像以往內(nèi)部包含單獨的基帶芯片;另外一種則是外掛式,如蘋果iPhone系列A14芯片外掛高通的驍龍5G基帶。

雖然iPhone 13系列的A15不再外掛高通的基帶芯片,但終歸需要集成其他公司的基帶芯片。使用別人的基帶芯片就意味著整個處理器的自主性沒有達到100%,此前蘋果曾經(jīng)因為與高通的專利糾紛不得不停止銷售一部分iPhone機型,因此為了避免重蹈此類覆轍,蘋果一直在減少對供應商的依賴。為了研發(fā)基帶芯片,蘋果還從英特爾挖走了2000多名基帶工程師,致力于開發(fā)自研的基帶芯片。

一份來自FossPatents的報告指出,蘋果自研5G基帶芯片失敗不是因為技術問題,而是因為無法繞開高通的專利。如果依舊要使用高通的專利,那么對于蘋果來說自研基帶芯片的意義就大打折扣。

幾乎所有后入局自研基帶芯片的參與者的入局都離不開收購專利,但對于蘋果來說購買專利會與蘋果自研基帶芯片的初衷相悖。

聯(lián)發(fā)科支持中國移動3G網(wǎng)絡就是通過收購ADI(亞德諾半導體)TD-SCDMA基帶業(yè)務;而聯(lián)發(fā)科支持中國聯(lián)通的3G網(wǎng)絡則是通過與高通達成WCDMA專利達成協(xié)議。而華為在3G時代也是通過使用高通的專利實現(xiàn)的。

在每個移動通訊設備中都有一個基帶芯片,它是一種用于無線電傳輸和接收數(shù)據(jù)的數(shù)字芯片?;鶐酒饕譃?個子模塊:CPU處理器、信道編碼器、數(shù)字信號處理器、調(diào)制解調(diào)器、接口模塊。

5G基帶芯片性能和復雜度都將提升。5G具有低時延、高速率的特點,相較于4G穩(wěn)定性將提高, 5G將推動科技由移動物聯(lián)網(wǎng)時代向萬物互聯(lián)時代轉(zhuǎn)變。5G基帶需要有更大的彈性支持不同的5G規(guī)格,達到5G高吞吐量的要求。

高通成為通信行業(yè)的領導者離不開一個關鍵技術CDMA,這一技術讓高通不僅在為 3G 提供基礎的知識產(chǎn)權方面處于領先地位。

CDMA,Code-division multiple access碼分多址。這一技術的開端可以追溯到 1940 年代。好萊塢女演員 Hedy Lamarr 和作曲家 George Antheil 受到音符排列方式的啟發(fā),推測可以使用多個頻率來發(fā)送單個無線電傳輸?!疤l”可以防止無線電信號被干擾。他們?yōu)檫@個想法申請了專利,并把它交給了美國政府在二戰(zhàn)中使用。

四十年后,高通看到了 CDMA 在新興蜂窩領域的潛力。在當時通訊行業(yè)的主流技術是時分多址(TDMA)時,高通的創(chuàng)始人 Irwin Jacobs 聲稱CDMA可以讓所有人都能使用得起無線連接。

TDMA 通過利用語音中的自然停頓在單個無線電波上發(fā)送多個傳輸。在 CDMA 中,每個呼叫都分配了一個代碼,該代碼在寬頻譜上加擾并在接收端重建。多個用戶可以同時說話,從而允許在相同數(shù)量的頻譜上進行更多對話。

當時行業(yè)已在 TDMA上投入了數(shù)百萬美元,并且不愿改變方向。一些人認為,CDMA 部署起來過于復雜和昂貴,因此并不看好這一技術。

為了發(fā)展CDMA技術,高通專注于創(chuàng)新基礎設施、空中接口、芯片組和手機,高通花費數(shù)年時間進行現(xiàn)場試驗、路測和行業(yè)演示,以證明 CDMA 可以突破各種限制工作。終于1993 年,CDMA 被接受為行業(yè)標準。1995 年,CDMA為全行業(yè)向 2G 的遷移進行了商業(yè)推廣,最終成為全球所有 3G 網(wǎng)絡的基礎,并幫助定義了最新的 4G 和 5G 技術。

隨著互聯(lián)網(wǎng)變得更加突出,CDMA 成為應對移動寬帶新需求的最佳技術。徹底改變了移動計算,影響了其他不斷發(fā)展的技術。而高通以自身擁有的CDMA基礎專利為工具,設計了龐大而關系錯綜復雜的專利壁壘,而GSM、WCDMA、CDMA、TD-SCDMA網(wǎng)絡大量使用了CDMA的技術原理以及專利,很難繞開。




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