5G手機芯片簡史
2020-12-06 09:40:07 鮮棗課堂時間過得真快，還有不到一個月，2020 年就要結束了。
今年，是國內 5G 網絡全面商用的第一年。雖然我們遭受了新冠疫情的沖擊，但 5G 的建設步伐并沒有受到太多影響（反而有所刺激）。
根據工信部副部長劉烈宏前天在世界互聯網大會的發言數據，中國目前已經建成 5G 基站 70 萬個，占全球比例接近 70%，5G 連接終端超過 1.8 億。而運營商提供的數據則顯示，國內的 5G 套餐用戶數已經超過 2 億（中移 1.29 億，電信 0.72 億，聯通未公布）。
在手機方面，根據信通院的統計，1-10 月國內市場 5G 手機上市新機型 183 款，累計出貨 1.24 億部，占比為 49.4%。
毫無疑問，5G 手機現在已經成為市場的主流、用戶的首選。
回顧 5G 手機這些年來的發展歷程，其實并不平坦。圍繞 5G 手機的紛爭，從來就沒有停止過。
最開始的時候，大家爭論 “誰是第一款 5G 手機（芯片）”。后來，開始爭 “NSA 是不是假 5G”。再后來，又爭 “集成基帶和外掛基帶”。再再后來，爭 “有沒有必要支持 N79 頻段”……
對于不太懂技術的普通用戶來說，這些無休止的爭吵實在是讓人懵圈——不就是買個 5G 手機么？怎么就這么麻煩呢？
其實，爭來爭去，主要原因還是因為 5G 芯片技術的不成熟。或者說，這些都是 5G 手機發展早期的正常現象。
5G 手機和 4G 手機的最大區別，在于是否支持 5G 網絡。而 5G 網絡的支持與否，主要由手機的基帶芯片決定。
基帶芯片（有時候簡稱 “基帶”），有點像手機的 “網卡”、“貓（調制解調器）”。而大家常說的 SoC 芯片（System-on-a-Chip，片上系統、系統級芯片），有點像電腦的 CPU 處理器。
有了 5G 基帶芯片，手機才能夠接入 5G 網絡。所以說，5G 手機的發展史，其實就是 5G 芯片的發展史。而 5G 芯片的發展史，又和 5G 基帶密不可分。
是不是有點暈？別急，我們還是從頭開始說起吧。
全球第一款 5G 基帶芯片，來自老牌芯片巨頭——美國高通（Qualcomm）。
高通在 2016 年 10 月，就發布了 X50 5G 基帶芯片。那時候，全球 5G 標準都還沒制定好。
因為推出時間確實太早，所以 X50 的性能和功能都比較弱，主要用于一些測試或驗證場景。沒有哪個手機廠商敢拿這款基帶去批量生產 5G 手機。
到了 2018 年 2 月，華為在巴塞羅那 MWC 世界移動大會上，發布了自己的第一款 5G 基帶——巴龍 5G01（Balong 5G01）。華為稱之為全球第一款符合 3GPP 5G 協議標準（R15）的 5G 基帶。
巴龍 Balong 5G01
不過，這款 5G01 基帶，技術也還不夠成熟，沒辦法用在手機上，只能用在 5G CPE 上。
CPE：把 5G 信號轉成 Wi-Fi 信號的小設備。
緊接著，聯發科、三星和英特爾，陸續在 2018 年發布了自己的 5G 基帶芯片（當時都沒商用）。
數據僅供參考（部分是 PPT 芯片，你懂的）
這一代芯片有一個共同特點——它們都是通過 “外掛方式”搭配 SoC 芯片進行工作的。
也就是說，基帶并沒有被集成到 SoC 芯片里面，而是獨立在 SoC 之外。
集成 VS 外掛，當然是集成更好。集成基帶在功耗控制和信號穩定性上，明顯要優于外掛基帶。
“外掛”，相當于這樣
可是沒辦法，當時的技術不成熟，只能外掛。
總而言之，2018 年，5G 手機基本處于無 “芯”可用的狀態，市面上也沒有商用發布的 5G 手機。
到了 2019 年，情況不同了。
隨著 5G 第一階段標準（R15）的確定、第二階段標準（R16）的推進，各個芯片廠商的技術不斷成熟，開始有了第二代 5G 基帶。
首先有動作的，是華為。
華為在 2019 年 1 月，發布了巴龍 5000（Balong5000）這款全新的 5G 基帶。支持 SA 和 NSA，采用 7nm 工藝，支持多模。綜合來說，小棗君個人認為，這是第一款達到購買門檻的 5G 基帶。
緊接著，高通在 2 月份，發布了 X55 基帶，也同時支持 SA/NSA，也是 7nm，也支持多模。從紙面數據上來說，X55 的指標強于 Balong5000。
不過，華為的動作更快。
2019 年 7 月，就在高通 X55 還停留在口頭宣傳上的時候，華為采用 “麒麟 980 + 外掛巴龍 5000”的方案，發布了自己的第一款 5G 手機——Mate20 X 5G。 這也是國內第一款獲得入網許可證的 5G 手機。
因為高通的 X55 要等到 2020 年一季度才能批量出貨，所以，當時包括小米、中興、VIVO 在內的一眾手機廠商，只能使用外掛 X50 基帶的高通 SoC 芯片，發布自家 5G 旗艦。
站在客觀角度，只看 5G 通信能力的話，這差距是非常明顯的。
當時，圍繞 SA 和 NSA，爆發了很大的爭議。很多人認為，僅支持 NSA 的手機是 “假 5G”手機，到了 2020 年會無法使用 5G 網絡。
這種說法并不準確。事實上，NSA 和 SA 都是 5G。在 SA 獨立組網還沒有商用的前提下，僅支持 NSA 也是夠用的。
2019 年 9 月，華為又發布了麒麟 990 5G SoC 芯片，采用 7nm EUV 工藝，更加拉開了差距。
所以，在 2019 年中后期的很長一段時間內，華為 5G 手機大賣特賣，銷量一騎絕塵。
9 月 4 日，三星發布了自家的 5G SoC，Exynos 980（獵戶座 980），采用 8nm 工藝。
一個月后，三星又發布了 Exynos 990（獵戶座 990）。相比于 Exynos 980 集成 5G 基帶，Exynos 990 反而是外掛的 5G 基帶（Exynos Modem 5123），令人費解。
正當大家覺得失衡的局面要持續到 X55 上市時，一匹黑馬殺出來了，那就是來自寶島臺灣的芯片企業——聯發科（MEDIATEK）。
11 月 26 日，聯發科發布了自家的 5G SoC 芯片——天璣 1000，紙面參數和性能跑分都全面領先，頓時炸開了鍋。
12 月 5 日，姍姍來遲的高通終于發布了自家的新 5G SoC 芯片，分別是驍龍 765 和驍龍 865。
高通是國內各大手機廠商（華為除外）的主要芯片供應商。包括小米、OPPO、vivo 在內的眾多廠家，都在等高通的這款驍龍 865 芯片。不過，驍龍 865 推出之后，大家發現，這款芯片仍然是外掛基帶。（驍龍 765 是集成基帶，集成了 X52，支持 5G，但是整體性能弱于 865，定位中端。）
我們把這幾家廠商的 SoC 芯片放在一起，比較一下吧：
當時（2019 年底）的紙面數據，僅供參考
三星的芯片基本上是三星手機自己在用。這些年，三星手機在國內的市場份額不斷下滑，基本退出了第一陣營的爭奪。所以，實際上國內市場就是華為、高通、聯發科三家在激烈競爭。
我們具體看一下當時這些芯片的參數差異：
從工藝制程來看，幾款芯片都是 7nm，但是 EUV（極紫外光刻，Extreme Ultra-violet）比傳統工藝要強一些。
從組網支持來看，NSA 和 SA，大家都同時支持，沒什么好說的。
最主要的區別，集中在基帶外掛 / 集成，毫米波支持，以及連接速度上。
基帶外掛
關于這個問題，雖然前面我們說集成肯定比外掛好。但是這里的情況有點特殊：
華為之所以集成了 5G 基帶，并不代表他完全強于高通。有一部分原因，是因為華為麒麟 990 采用的是 2018 年 ARM 的 A76 架構（其它幾家是 2019 年 5 月 ARM 發布的 A77 架構）。A77 集成 5G 基帶難度更大。
而且，華為集成 5G 基帶，也犧牲了一部分的性能。這就是上面表格中，華為連接速率指標明顯不如其它三家的原因之一。
換言之，以當時（2019 年底）的技術，想要做到性能、功耗、集成度的完美平衡，非常非常困難。
聯發科這一點很牛。它的天璣 1000，既采用了 A77 架構，又做到了基帶集成，整體性能不輸對手，令人出乎意料。
毫米波
高通驍龍 865 不支持集成，有一部分原因是因為毫米波（支持毫米波之后，功耗和體積增加，就沒辦法集成了）。
什么是毫米波？5G 信號是工作在 5G 頻段上的。3GPP 標準組織對 5G 頻段有明確的定義。分為兩類，一類是 6GHz（后來 3GPP 改為 7.125GHz）以下的，我們俗稱 Sub-6 頻段。另一類是 24GHz 以上的，俗稱毫米波頻段。
高通的 SoC 芯片，為什么要支持毫米波頻段呢？
因為他要兼顧美國市場。美國運營商 AT&T 在使用毫米波頻段。除了美國等少數國家之外，大部分國家目前還沒有使用毫米波 5G。
連接速度
最后就是看連接速度。
拋開毫米波，我們只看 Sub-6 的速度。天璣 1000 的公布數據比其它兩家快了一倍。
這個地方也是有原因的。因為天璣采用了雙載波聚合技術，將兩個 100MHz 的頻率帶寬聚合成 200MHz 來用，實現了速率的翻倍。
值得一提的是，這個 100MHz+100MHz，基本上就是為聯通電信 5G 共享共建量身定制的。他們倆在 3.5GHz 剛好各有 100MHz 的頻段資源。
N79 頻段支持
最后，我們再來說說 N79 這個事情。當時圍繞這個 N79，也爆發了不少口水戰。
前面我說了，5G 有很多個頻段。Sub-6GHz 的頻段，如下所示：
AIwrmAAHlBELolOg355.jpg" style="border: 0px; vertical-align: middle; cursor: pointer; margin: 0px auto; display: block; max-width: 100%; border-radius: 2px; text-align: -webkit-center; width: 439px; height: 672px;" />
N79 頻段，就是 4400-5000MHz。
很清楚了，聯通或電信用戶，無需理會 N79，因為用不到。
那移動用戶是不是一定要買支持 N79 頻段的 5G 手機呢？答案是：不一定。當時移動還沒有用 N79。不過，后期應該會用。
站在普通消費者的角度，如果我是移動用戶，當然會傾向購買支持 N79 頻段的 5G 手機，一步到位。
這么一看的話，華為又占了優勢。
是吧？搞來搞去，三家就是各有千秋。
以上，就是 2019 年年底各家 5G SoC 芯片的大致情況。
進入 2020 年后，受新冠疫情的影響，5G 芯片和手機的發布速度有所放慢。
最先有動作的，是聯發科。
前面我們說到，聯發科發布了紙面數據爆表的天璣 1000。可是，后來我們一直沒有看到搭載天璣 1000 的手機問世，只看到兩款搭載了天璣 1000L（天璣 1000 的縮水版）的手機。
2020 年 5 月 7 日，在消費者苦等半年之后，聯發科線上發布了天璣 1000 的升級版——天璣 1000plus（天璣 1000+）。
從聯發科發布的信息看，硬件升級不大，主要是通過軟件調優，在功耗、游戲體驗、屏幕刷新率，以及視頻畫質上進行提升。
不久后的 5 月 19 日，vivo 發布了首款搭載天璣 1000Plus 芯片的機型——iQOO Z1，售價 2198 元起。
高通方面，2020 年 2 月 12 日，三星 S20 發布會上，高通驍龍 865 正式亮相。此后，陸續被搭載在各大手機廠商的旗艦手機上，成為 2020 年的主流 5G SoC 芯片。
2020 年搭載驍龍 865 芯片的主要機型
2020 年 10 月，華為隨同 Mate 40 Pro 發布了麒麟 9000 芯片。該芯片基于 5nm 工藝制程，集成了 5G 基帶（還是巴龍 5000），性能上有所升級，支持 5G 超級上行（Super Uplink）和下行載波聚合（CA），上下行速率比其它手機有明顯提升。
因為眾所周知的制裁原因，華為芯片局面日益艱難。在 Mate 40 的發布會上，余承東表示，麒麟 9000 很可能是最后一代華為麒麟高端芯片。
同樣是 10 月，蘋果公司推出了 iPhone12，這是第一款支持 5G 的 iPhone。iPhone12 使用的是自家的 A14 仿生芯片，采用的是臺積電 5nm 工藝，外掛了一顆高通 X55 5G 基帶芯片。
當然了，故事還沒有結束。
根據此前曝光的消息，聯發科即將推出基于 6nm 工藝的天璣 2000 芯片（據說華為 P50 可能搭載）。
而高通基于 5nm 的驍龍 875，也很有可能在 12 月初發布，明年 Q1 商用。據說，驍龍 875 將會集成高通在今年 2 月就已經發布的 X60 基帶。
值得一提的還有紫光展銳。他們在此前虎賁 T7510 的基礎上，推出了新款 5G 手機 SoC 芯片虎賁 T7520。該芯片采用 6nm EUV 的制程工藝，搭載自研的春藤 510 5G 基帶，據稱技術成熟，明年（2021 年）將實現量產。
不管怎么說，2020 行將結束，2021 即將開啟。隨著 5G 網絡建設的不斷深入，越來越多的用戶將投入 5G 的懷抱。這也就意味著，圍繞 5G 手機和芯片的江湖紛爭，將會愈演愈烈。
究竟誰能夠在這場紛爭中笑到最后？只能讓時間來告訴我們答案了……
