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手機基帶芯片的故事

作者:金捷幡 時間:2019-04-30來源:微信公眾號“金捷幡”收藏

美國時間2019年4月16日,英特爾宣布放棄5GModem業務。iPhone回歸高通的消息放出,高通股票一小時內暴漲近25%。

本文引用地址:http://www.rylpcf.shop/article/201904/400105.htm

引子

12年前,喬幫主發布第一代iPhone的時候,其實心里還是不太有底氣的。在發布會前喬布斯整整排練了6天,但是問題不斷:iPhone不是打不了電話就是上不了網。更糟糕的是,當時英飛凌提供的連3G都不支持,而諾基亞和摩托羅拉早四五年就有了3G手機。

為了趕運營商AT&T的暑期檔和敲定綁定合同,喬布斯不得不提前發布了iPhone一代——一個半成品,一個只能打電話的音樂播放器。它還沒有應用商店、不能裝軟件、漢字也不能輸入,其發售還要等半年后才開始。

iPhone倉促的發布使得谷歌得到充足的時間來模仿和學習iPhone,并在第一代安卓機發布時就完全趕上iPhone的進度,直接提供3G支持和應用商店。

此后,安卓的市占率一路飆升把iPhone甩在后面。原本認為自己遙遙領先至少兩年的喬幫主震怒地說道:“我要用盡蘋果400億美金的存款,發動一場熱核戰爭,來摧毀安卓,因為這是一個剽竊來的成果(because it's a stolen product)。”

回過頭來看,蘋果當初為什么選擇了當時并不領先的英飛凌作為主通訊提供商呢?新入行半導體圈的朋友,也許不知道2G~3G時代手機競爭之慘烈,我們慢慢回顧一下。

群雄爭霸

在模擬手機(1G)時代,摩托羅拉是毫無疑問的老大,占據超過7成的市場份額。而其半導體部(后來的Freescale),當年也是非常強悍,比如給蘋果電腦的CPU性能比英特爾還強半代。

歐洲國家為了干翻摩托羅拉合伙搞了GSM標準后,相關手機也紛紛出爐,平均一個國家一個吧:芬蘭諾基亞,瑞典愛立信,德國西門子,荷蘭飛利浦,法國阿爾卡特等。這些廠商不僅做手機,也自己做手機基礎網絡設施(基站等),多半還能做芯片,個個是全能。

有意思的是,好像沒看見英國手機品牌。后來倒是一家曾叫橡果(Acorn)的英國公司倒是橫掃世界。蘋果放棄Newton平板后,真正慧眼識珠的是TI,TI在諾基亞商務機6110開始引入ARM7并獨家貢獻了7成收入給橡果,使得ARM又熬過10年大翻身。

美國的半導體廠商情況比較復雜,做手機主芯片的公司一堆,比如TI、Skyworks、ADI、Agere、Broadcom、Marvell、Qualcomm等。但是手機大廠基本就摩托羅拉一家,人家自家有芯片還很強。所以這些公司的紛紛跨海尋找客戶,引起一團又一團的亂戰,最后又紛紛栽倒。

值得分析的是,這么多廠商蜂擁擠入GSM,一方面說明了手機市場的爆發,另一方面說明在2G時代做手機芯片技術門檻并不高。

不過,不像今天手機核心芯片集成度很高,那時的各家設計真是百花齊放,今天一個芯片可以完成的工作,當年用MCU+DSP+ROM等十幾個芯片和分離器件是很正常的,各家的套片和開發工具都不一樣,調試更是麻煩。這給手機廠帶來巨大的不便,對手機廠技術能力的要求非常高。設計一款手機的板子非常耗時,因此后來各種Design House紛紛出現,為原廠直接提供設計原型或模組。

歐洲手機芯片的歸宿

1999年,西門子半導體部分拆獨立,這就是英飛凌(Infineon)。

我剛開始在英飛凌上班的時候,西門子手機是標配。公司還有個奇怪的福利,就是手機如果丟了的話,還能再買一個免費報銷。現在想想也許這不算福利,手機丟了讓你別猶豫趕緊買一個,別耽誤工作。

西門子手機的質量真是好,感覺拿它當榔頭敲釘子都不會壞。但是在那個手機沒啥功能的年代,外觀比內涵更重要,西門子這種慢公司真的是不太玩得轉。

2005年,在試圖賣給摩托羅拉失敗后,財大氣粗的西門子居然倒貼3.5億歐元把手機部門送給臺灣明基(Benq)。然后不到一年,當時世界第一大手機代工廠明基的自有品牌夢就破滅了,原因還是德國人所謂的工匠精神太慢了。

在西門子手機不靈光的時候,單一大客戶的英飛凌無線部門原本也搖搖欲墜。2005年,英飛凌奮力推出業界領先的面向100美金低價手機單芯片解決方案X-Gold,一時間成功打入諾基亞、LG、三星和康佳、中興等中國廠商。

同時,秘密研發iPhone的喬布斯,也正在尋找一款高集成度功能簡單的芯片。這個我們留到后面再說。

放棄西門子手機后,我改用了飛利浦[email protected],這款手機除了輕便好看,還有個神奇的特性,就是能待機一個月。出個差都不用帶充電器,在今天看來簡直是神話。

可惜飛利浦手機只比西門子多堅持了一年,賣給了中電(CEC),飛利浦芯片平臺在CEC旗下公司又來回玩了幾年。阿爾卡特手機品牌在2005年賣給TCL,我們來看歐洲另兩家手機芯片豪門(NXP和STMicro)的結局:

2002年,阿爾卡特手機芯片部門并入意法半導體(ST);

2006年,飛利浦半導體獨立,即恩智浦(NXP);

2008年,NXP無線部門分離和ST成立合資公司ST-NXP Wireless;

2009年, ST-NXP Wireless和愛立信手機研發合并,成立ST-Ericsson;

2013年, ST-Ericsson關閉(相當于倒閉);

和其它歐洲手機大廠不同的是,諾基亞更擅長設計外包。一開始,諾基亞就選中了半導體業實力最雄厚產品線最齊全的德州儀器(TI)作為設計合作伙伴。

TI高超的技術能力為諾基亞帶來了豐富的產品線和穩定的通訊信號質量。很少有其它廠商在推出這么多型號后還沒幾個因品質搞砸了的機型。不過,幾乎算是用TI做單一平臺供應商的諾基亞在手機市場份額達到驚人的49%時,不再滿意自己的議價能力。

2007年,諾基亞開始了新的多供應商戰略。STM和英飛凌為了搶份額都提供了利潤極低的報價。TI開始討厭基帶芯片的業務,因為一年一換代的更新太快了,投入資源的回報比起工業類芯片差太多。

2008年,TI宣布逐步退出基帶業務,逼迫諾基亞2012年前完成全面換平臺。結果是加上蘋果和安卓的突襲,諾基亞也從2008年開始了市場份額下降的漫漫長路。

諾基亞自己也有個Modem部門,主要是基帶技術研發而不太做芯片,終端產品有那種電腦上網用的USB Dongle。這個東西比手機簡單很多,因為不需要操作系統以及屏幕鍵盤等。中興和華為當年就是靠這個東西進軍消費者業務,靠低價高質席卷歐美,為今天手機業務打下扎實的基礎。諾基亞的Modem部門在2010年被賣給日本的瑞薩。

2011年開始諾基亞完全采用高通平臺用于Windows Phone系列Lumia,頭也不回地走向了懸崖。

美國的手機芯片

1999年,科勝訊(Conexant)從工業自動化公司Rockwell分離。那時的筆記本電腦配一顆Conexant的電話Modem好像是標配的。

2002年,Skyworks從科勝訊分離,專注無線通訊。新生的Skyworks很快成為德信無線的擅長平臺并在中國不少中型廠商開枝散葉。然而好景不長,聯發科的Turnkey方案從2004年開始席卷中國兩年后,Skyworks宣布放棄基帶業務。其后,Skyworks專注于射頻領域,靠著蘋果、三星和華為手機,和TriQuint與RF Micro合并來的Qorvo成為RF雙雄。

亞德諾(ADI)是家很勤奮的公司,一直在中國默默耕耘。手機芯片曾在國內很多二線品牌出現,但只是勉強撐著。聯發科在山寨功能機市場大獲成功后,急需TD技術進入主流3G市場并和展訊競爭,而ADI剛好有TD芯片。2007年ADI以3.5億美金把手機部門賣給聯發科,這筆交易算得上雙贏。ADI算是個另類,公司到今天也沒被大公司并購還活得很好。原因很簡單,創始人還在當董事長。這符合本人另外一篇文章《BIOS和PC的故事》中的總結。

博通(Broadcom)一直在Wifi藍牙GPS領域占據領先地位,但用其基帶廠商真不多見,它的基帶往往作為搭售,有點另類。但是作為公司名字帶com的通訊公司,砍掉基帶這個大市場真是下不去手,所以在3G時代一直強撐著。2012年Broadcom收購瑞薩的LTE平臺(諾基亞),試圖在4G領域進行反攻。然而,后面的LTE芯片開發實在是太費錢還不順利,進度一拖再拖,在2014年終于宣布不玩了Baseband了。

Marvell是華裔公司的榮光,抓風口的能力還是很強的,存儲和Wifi的風口都果斷抓住。

2006年Marvell再次顯示了其遠見,收購了英特爾的XScale手機平臺,等于囊入當時最火的Palm智能機。要知道這正巧發生在iPhone誕生前一年。

還有一件事,TD-SCDMA被所有人不看好的時候,Marvell推出了支持TD的芯片,壓中了中移動。Marvell Baseband平臺的大客戶是黑莓,這個風口抓得也很準。只可惜Marvell技術積累還是不夠深厚,在美國拼不過高通在中國拼不過聯發科。在博通退出后一年,Marvell也裁撤了Baseband團隊。

Agere是原來朗訊的半導體,作為傳統語音通訊的玩家,確實能熬到新世紀就不錯了。2006年,Agere被LSI收購,2007年LSI把Agere的手機基帶部分賣給了英飛凌。值得一提的是,高通曾為了抵抗反壟斷法把CDMA IP授權給LSI。LSI在2002把CDMA IP又賣給了威盛,即威睿電通(VIA Telecom)。后來這個IP值大錢了,威睿把它又授權給聯發科和英特爾,這下大家都能不給高通錢做全網通了。

百花齊放的歲月一去不回

總之,手機基帶Modem的玩家歐洲木有了,大玩家里剩下韓國三星,美國高通,中國的聯發科、海思和展訊,也許還有中興。按慣例,不評價現存中國公司。能堅持讀到現在的朋友,應該對高通也再熟悉不過。

隨著國際基帶平臺的各種大洗牌,國內曾風光一時的Design House也死掉九成多,比如和飛利浦合作的中電賽龍,后來因飛利浦芯片問題喪失競爭力而倒閉。和英飛凌合作過的嘉盛聯橋,后來成了著名的跑路公司。提早轉到聯發科平臺(2013年MTK收購了MStar)和提早轉成手機ODM代工的Design House在熬過了2G~3G的亂戰后,現在做4G量越做越大:比如聞泰、龍旗和華勤等。

但是很遺憾的是,他們都主要做高通平臺了,IDH百花齊放拼技術的歲月一去不回,拼成本、拼產能變成今天的主流。

其實,當年戰國爭雄的時候,中國的TD-SCDMA還曾冒出過幾家芯片公司,比如飛利浦與摩托羅拉參與投資和提供技術的天碁,和諾基亞與TI參與投資的凱明。天碁最后賣給ST-Ericsson,凱明花光了錢破產。TD的故事沒100頁講不完,反正是個燒上千億的故事,而我自己的TD-SCDMA手機從來沒完整打開過一個網頁。TD的果實應該說是展訊,不過說好了不評論啦。

蘋果

最后,回來說蘋果和英飛凌。

英飛凌在諾基亞三星LG等客戶處都只是個備用的低成本第二、第三貨源。加上iPhone前三代的銷量并不高,因此英飛凌無線部門一直虧錢。到了劃時代的iPhone 4推出的時候,雖然英飛凌仍是WCDMA版主要供應商,但高通作為CDMA2000版基帶提供者也加入進來了。

兩者實力一比便比出了差距。高通在CDMA平臺是絕對壟斷優勢,蘋果當時也沒選擇。

最初喬布斯選英飛凌是看重它單芯片集成度高,塞到iPhone里板子不會太大。另外英飛凌因為客戶少對蘋果依賴度高,而蘋果做手機當時也很小,其它芯片大廠很多還看不上。然而恐怕老喬這么有遠見的人也沒料到3G/4G會以這么快的速度和WiFi平起平坐。

不僅當年英飛凌3G平臺開發進度慢,iPhone前三代還都存在信號弱的問題,導致第四代喬布斯把天線在手機外面整整包了一圈來提高信號強度,結果出了“天線門”。

雖然極其不喜歡高通收費的方式(手機售價的5%),喬布斯還是被迫放棄英飛凌轉到高通平臺,因為高通的技術實在是太強了,在接下來的4G LTE平臺更是遙遙領先。

2010年,英飛凌把無法盈利的無線部門以14億美金賣給英特爾,應該說是個極佳的結局。因為對比Freescale、TI、Skyworks等公司Baseband部門,都是沒人買而自己關閉的。喬布斯評論英特爾收購英飛凌無線時說,“我很高興”。

當時沒有人知道他高興什么,因為英特爾收購了英飛凌無線后馬上就丟掉了蘋果這個最大客戶。還有些科技媒體說蘋果應該自己收購英飛凌,不過到了2016年大家開始明白點了。

最關鍵的是沒有英特爾這種虧得起的老爹,英飛凌無線真是熬不下去。

收購后的無線部門一虧就是六七年,虧掉上百億美金,即使這樣開發進度還一直落后,跟不上高通。如果不是英特爾財大氣粗,早堅持不下去了。

Tim Cook頂著無數網友的怒罵和專家的批評,從iPhone 7開始重新引入英特爾LTE基帶,即使性能上比高通差一大截。蘋果甚至把高通芯片進行限速,來彌補英特爾芯片的不足。

而到了iPhone Xs一代,英特爾Baseband Modem XMM7560正式取代了高通,像是完成了老喬的心愿,不交高通稅省了一大筆錢。

未來的5G基帶Modem,速度將高達5-20Gpbs,也許10模50頻,加上不太成熟的毫米波,測試一顆芯片要跑遍全球各種運營商的各種基站環境。因此技術難度雖然也算個問題,但工程師密集型的測試調試更是最大的門檻,哪有那么多公司能請得起幾千個工程師測一顆芯片。加上高通華為等公司還把各種應用處理器(CPU/GPU/AI/安全等)還都集成在一顆芯片里,絕對算是芯片領域復雜度之王了。

天下大勢,分久必合,單一客戶的英特爾終于堅持不住。

青山依舊在,幾度夕陽紅。



關鍵詞: 基帶 芯片 智能手機

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