李沛:殘酷的5G晶片淘汰賽,這家企業代表中國挺進了決勝局

fans news 發佈 2022-01-16T14:59:02+00:00

與目前的電話相比,實現這一設想所用的設備將極其簡單,甚至可以裝在背心口袋裡 。「我們現在是5G的領導者,無論是在基站還是在終端部分。」

無線技術得到完美應用之際,整個地球將成為一個巨型大腦;無論相隔多遠,我們都能即刻交流;與目前的電話相比,實現這一設想所用的設備將極其簡單,甚至可以裝在背心口袋裡 。——尼古拉·特斯拉 1926


01

殘酷的淘汰賽


「我們現在是5G的領導者,無論是在基站還是在終端部分。」

這是2016年6月一次活動上,英特爾CEO科再奇(Brian Krzanic)自信的宣示。

彼時的英特爾,正在科再奇領導下,向「alway-on」移動互聯願景全力以赴,除了對內部移動與無線部門每季10億美元以上的大手筆投入,還頻頻出現與聯發科、紫光展銳等通信基帶晶片供應商「合縱連橫」的傳聞。

僅僅兩年後的2018年8月,全球5G大規模商用前夜,科再奇卻黯然離職,財務經理出身的繼任者司睿博(Bob Swan),不久便宣布退出5G核心產品線—基帶晶片研發。

晶片巨人英特爾,就此在殘酷的基帶晶片產業競賽中「淘汰出局」。

在英特爾身後,移動通信網絡從2G到5G的發展路途上,還倒臥著德儀、博通、美滿、英偉達、飛思卡爾等諸多老牌巨頭的身影,它們無一例外,退出了手機基帶晶片產品的競爭。

基帶晶片,是行動裝置的語音與數據信息,和射頻天線無線信號之間的「編譯器」,由此不難理解其重要性。缺少了基帶晶片,手機就不能上網、不能通話,和一台MP4播放器別無二致。

事實上,從GSM時代起,在相當長時期內,基帶晶片(BP)性能都是區分手機檔次的最重要依據,儘管手機處理器產品形態隨著Arm架構多媒體應用處理器(AP)的興起,出現了AP與BP融合的SoC化潮流,但毋庸置疑,基帶晶片在其中依然扮演著核心角色。

iPhone的發展歷程,充分證明了這一點。

2007年1月,初代iPhone發布會上,當有記者問及iPhone應用程式的問題,賈伯斯生硬回應道:「你不會想讓自己的手機變成電腦」,事實上,賈伯斯當天演示中,對這部沒有安裝應用商店的手機,著重強調的殺手應用(killer app)是—「打電話」。

顯然,大眾與賈伯斯之間,對iPhone的關注點出現了有趣的錯位,前者為革命性的觸屏交互體驗而興奮,後者則對基本語音通話功能表現出特殊的敏感。

原因並不神秘。

初代iPhone,由於使用二線廠商英飛凌所提供的基帶晶片,僅支持所謂的「2.75G」EDGE制式,無法接入當時正開始大規模商用的3G網絡,甚至由於英飛凌基帶晶片研發設計和測試調試能力有限,iPhone在2G(GSM)網絡上的語音和數據傳輸質量也落後於成熟大廠。

正是因為這樣的原因,「懂行」的業內巨頭們,彼時對iPhone並不如何畏懼。

時任諾基亞高管泰羅·奧揚佩雷提起「庫比蒂諾(蘋果總部所在地)的那家公司」時,語氣不屑一顧,認為等到「數錢數到手抽筋」的3G運營商業務收尾後,再從容吸收借鑑iPhone優點,穩步更新樹大根深的諾基亞手機產品線即可。

微軟CEO史蒂夫·鮑爾默甚至自信預言:「iPhone沒有什麼機會拿下大塊市場份額,沒有機會了」。

頑強的蘋果公司與英飛凌,為解決通訊問題使出了洪荒之力,蘋果方面甚至耗資數千萬美元,購買了輻射測試、模擬基站的特殊設備,工程師們開著私家車在庫比蒂諾市區來回兜圈,以測試 iPhone與AT&T網絡的匹配情況。

一年後的二代iPhone,用iPhone 3G的命名方式,宣告賈伯斯等高管心心念念的3G難關被跨過,iTunes也開始提供第三方應用下載服務,這兩項突破,共同助力iPhone 3G跨上又一個銷量台階,用成績回擊了巨頭的質疑。

2010年,英特爾斥資14億美元,收購英飛凌從事基帶晶片等通信器件研發的無線部門,據傳當時賈伯斯在了解到收購進展後,表態稱自己「非常高興」。

這種情緒是可以理解的,晶片巨頭英特爾資金與技術加持,有望進一步助推英飛凌無線團隊的研發,補上iPhone信號質量短板。

不過世事難料,無線電通信的高度複雜性決定了,無論是從0到1的通信制式接入,還是從1到100的體驗優劣,無不具有基礎算法專利和工程實踐Know-how的森嚴壁壘,即便有大把資源「砸」下去,也很難在短期內看到回報,甚至反而因為步子邁得太大,容易扯著拉著胯......

2010年發布的iPhone 4,是蘋果公司晶片領域投入的集大成之作,搭載的應用處理器A4,標誌著蘋果公司初步擺脫了AP產品上對三星的依賴,更開啟了A系列的傳奇。

與順風順水的AP相比,基帶晶片BP看似也有了突破,該機首次能夠支持3G網絡主流的CDMA制式,多模兼容,意味著不再需要與AT&T專有的HSPA制式綁定,得以進入更大的運營商合約機市場。

然而不久後,iPhone 4便曝出轟動一時的「信號門」。

許多消費者發現,在握住手機下半部分通話時,iPhone 4信號質量就會急劇下降,儘管蘋果方面召開專門發布會,義正詞嚴駁斥稱,這是UI界面信號格數的顯示問題,但外界觀察者,普遍猜測這是英飛凌3G基帶晶片和射頻前端的重大設計瑕疵。

於是2011年iPhone 4S發布時,CDMA「祖師爺」—高通的基帶晶片,悄然替代了英特爾(英飛凌)產品。

高通基帶晶片(BP)與蘋果應用處理器(AP)的強強聯合,充分釋放出iPhone市場潛力,換代產品銷量,終於邁入億級大關。

然而「風調雨順」的那幾年裡,蘋果與高通之間的關係卻在積累緊張。

蘋果每售出一部手機,需要向高通繳納數美元的專利授權費,即業內戲稱的「高通稅」,這看似不起眼的成本,乘上天文數字般的終端銷量,就成為擺在蘋果公司管理層案頭的刺眼數字。

「坐享其成」的同時,手握CDMA大量核心專利、算法的高通,在產品策略上也一向咄咄逼人,通過MDM系列基帶晶片與集成CPU、GPU的「片上系統」(SoC)產品線之間的特殊定價,引導手機廠商接受變相的捆綁銷售,為高通AP和Adreno系列GPU充當跨越成熟度曲線的「小白鼠」。

2016年,蘋果開始出招,在iPhone 7上重新引入英特爾(英飛凌)作為基帶晶片第二供貨商,希望以此提高與高通的議價能力,高通的回應,則是延燒至全球多個司法管轄區的專利訴訟和iPhone禁售申請。

由於2017到2018年的訴訟大戰,高通終止基帶晶片供貨,蘋果不得不在iPhoneXs這一代產品線上,全部使用英特爾基帶,因其糟糕的4G網絡體驗,被用戶調侃為「萬元級MP4」。

2019年4月,迫於無奈,蘋果不得不與高通達成和解,為了終結這場持續兩年多的「戰爭」,蘋果向高通支付了47億美元天價和解費,並繼續承諾按照每部手機為單位,向高通支付專利授權費。

和解後不久,蘋果耗資十億美元,將英特爾基帶晶片研發部門收入囊中,顯示出這家巨頭的「不服氣」,不過截至目前,蘋果自研5G基帶晶片仍無進展對外公布。

歷史無法重來,但十年輪迴後蘋果與英特爾(英飛凌團隊)的重新牽手,仍然令人有無限感慨與遐想,如果2011年賈伯斯沒有因病退隱,這位強人是否會有與產品團隊不一樣的魄力,咬牙堅持與英飛凌合作,為其CDMA基帶晶片打磨提供機會,犧牲一兩代產品口碑和銷量增速,換來長遠的技術保障?

正如上文所述,基帶晶片之難,難在技術積累,向下兼容繁多制式,全球數百家運營商路測數據,都需要實打實的比拼積澱,沒有「彎道超車」的捷徑可走。

技術之難,直接折射為生意之難,遍布全球、動輒幾百上千測試工程師的人力投入,對基帶晶片廠商帶來極大的成本壓力,也形成了這一細分市場強者恆強的明顯馬太效應,弱勢廠商無法進入終端巨頭供應鏈,沒有「根據地」,往往陷入白牌低端產品價格戰,低毛利高成本,又進一步限制了其跟上技術升級的能力,反之基帶晶片的優勢玩家,則可以在穩定的核心業務輸血下,從容向其他產品線擴張。

例如高通就憑藉在基帶晶片上的超強優勢,使這樣的「陽謀」得以充分施展,相比之下,DSP巨頭德州儀器、GPU巨頭英偉達,也先後嘗試過以其優勢產品為中樞切入SoC品類,但基帶晶片超高進入壁壘,讓這些新老玩家先後折戟。

「熬死」了一眾手機晶片競爭對手的高通,最終通過2013年發布的驍龍800系列SoC,證明其捆綁戰略已進入「收穫期」,打開了CPU\GPU市場的廣闊空間。

無論如何,一個事實是清晰無疑的:從2G到5G,作為手機晶片組不變的核心,本就複雜的基帶晶片,研發壁壘還在飛速抬升,能夠留在牌桌上的玩家,已經從2G時代的十餘家企業,縮水至5G時代的區區5家,其中目前能夠對公開市場供貨的,更是只有三家,他們分別是:

高通、聯發科、紫光展銳。


02

物質、能量和信息


5G基帶晶片,是移動終端接入5G高速網絡的「鑰匙」。

這把鑰匙越來越複雜的同時,其重要性,也越來越被人們所認知。

這種重要性,是5G,第五代移動通信網絡本身的投影。

2019年11月,在美國頂級智庫-新美國安全中心(CNAS)發布的報告《保障我們的5G未來》中,開宗明義闡釋了5G對經濟社會乃至地緣政治的巨大意義:

「當今5G的進步預示著一種變革性技術,這對於實現下一次工業革命至關重要。5G 將為未來經濟發展和國勢競爭帶來巨大的價值,5G不僅僅是4G的高速化疊代。其優勢包括高速、低延遲和高吞吐,與當今的4G網絡相比,這些優勢使數據流的速度和容量大大提高。未來的智慧城市將依賴5G,自動駕駛汽車將依賴於這種增強的連接性,未來的製造業將利用5G來實現更高的自動化,甚至農業也可以從這些進步中受益。5G的出現可能會在未來幾十年為世界經濟貢獻數萬億美元。

如果美國未能抓住機遇並應對5G的挑戰,它就有可能失去關鍵的競爭優勢。今天,中國已準備好成為5G的全球領導者和先行者。美國可能處於相對不利的位置。

儘管有令人鼓舞的跡象表明美國政府開始更多地關注5G,但迄今為止的政策尚未證明與所面臨的風險相稱。川普政府還必須重新構建和重新定位其在5G競爭中的方法......聯邦政府可以而且必須通過投資5G作為美國在第四次工業革命中競爭力的新基礎,在促進創新方面發揮關鍵作用。」


無獨有偶,同年早些時候,五角大樓統管三軍科研的副部長麥可·格里芬(Michael Griffin),在一次活動中明白無誤表示,

將在5G技術研發上「賭上美國乃至整個西方陣營的創新能力」。

(「What I want to bet on is the ability of the United States and our Western allies to out-innovate adversaries」.)


格里芬絕非走馬燈一般的尋常華盛頓政客,這位美國工程領域泰斗早在80年代的星球大戰計劃中,就已經擔當核心角色,後從霍普金斯大學應用物理實驗室航太負責人轉任飛彈防禦局技術總師,不久又出任NASA總工程師,任內積極支持的可重用運載火箭項目孵化了麥道DC-X團隊,後形成藍色起源公司的科研主力,他第一次離開NASA後,陪同埃隆·馬斯克考察商業航天可行性,鼓舞和啟發後者創辦SPACEX,2005年,格里芬正式擔任NASA署長,大力扶持商業航天初創企業,並以一己之力推動了載人探月星座計劃上馬......

作為全美航太工程師的偶像,格里芬對5G的重視極具指標意義,事實上,即便毫不關心技術與商業的大眾,對2018年以來世界頭號強國的「5G恐懼症」也不會感到陌生,美國朝野幾乎傾注了一切資源,窮盡了一切方法,試圖在運營商和終端市場上,清除來自中國的競爭力量,這種窮形盡相、毫無顧忌的猙獰面目,自上世紀80年代美日貿易戰以來,已數十年未見。

「大人物」、「大機構」的反應,對公眾提供了理解技術重要性的側面參照。

如果想要從內涵上理解5G技術的意義,控制論之父諾伯特·維納,是一座嚴肅的觀察者們,無法繞開的思想高峰。

1935年,維納應邀來華,受聘為清華大學算學與電機系教授,工作和生活中接觸到的中國傳統文化,對維納產生了深刻影響,他晚年回憶道:「我開始把世界看成一個整體,而不只是統治種族和被奴役種族相互依存的體系......如果我要為我的生涯確定一個特定的分界點,即作為科學的一個剛滿師的工匠和在某種程度上成為這一行的一個獨當一面的師傅,那麼我應當選擇1935年,即我在中國的那一年作為這個分界點。」

回到美國的維納,果然開創了對現代人類社會影響深遠的控制論,成為名副其實「獨當一面的師傅」。

其學術體系開山之作《控制論-關於在動物和機器中控制與通信的科學》,既是一本研究系統中反饋與控制機制的作品,更有對「信息」這一概念宏觀尺度機理與影響的深刻洞察,和偏重研究具體信號傳輸處理技術的香農資訊理論,互為補充。

在該書第八章《信息,語言和社會》中,維納詳細闡述了文明與信息的聯繫,作為獨立於物質和能量的系統動力學第三要素,「任何組織所以能夠保持自身的內穩定性,是由於它具有取得,使用,保持和傳遞信息的方法」,維納觀察發現,小型社會,往往有著極大程度的內穩定性,「不管這種社會是文明國家中的具有高度文化的社區或是原始野蠻人的村落,都是一樣的」,他認為,這樣的社會有機體之所以能夠高度穩定,源於這一系統產生的信息中,可被社會和個人使用的有效信息量占比更高,而一個大型社會裡,「社會成員無法直接相互接觸」,需要通過出版物、電信郵政網絡、劇院、學校、教堂等工具進行信息中介,產生種種不可避免的信息損耗和扭曲。

通信技術的演進,則提供了改善大型社會「內穩定性」的可能,維納在其控制論的通俗讀本《人有人的用處》中,拋出了這樣的設問,「無線電除了被我們用來傳遞聲音模式外,還有什麼用途呢?」

隨後,他描繪了一個圖像傳真「電報」的場景:一位身處歐洲的建築師監造一座美國的建築物, 通過傳真電報向工地近乎實時傳送圖紙,並接收工地每日一次或幾次拍攝下來的錄影來檢查工作進度,這樣,建築師本人及文件資料物理層面的跨洋傳輸,「可以非常有效地用信息傳送來代替......信息的運輸也能幫助我們把人的感覺和他的活動能力從世界的一端推展到世界的另一端。」

維納進一步在書中對信息比特與物質原子的等效替代進行了探討,「人的語言所達到的地方、人的知覺能力所達到的地方,也就是他的控制能力擴展所及的地方,而且在一定意義上也就是他的肉體存在擴展所及的地方。去了解整個世界並且對它發布命令就幾乎等同於無所不在......信息傳輸比單純的肉體傳輸更為重要。」

對照維納的理念,不難看到,5G的意義,正源於其網絡傳輸容量的優越性,使「人的知覺能力」在這一網絡中的流通,可以達到前所未有的深度和廣度,使這一高蹈的夢想,第一次觸碰到成為現實的可能。


03

5G基帶晶片「三國演義」


正如上文所述,全球公開市售的5G晶片,目前僅存三家供應商:高通、聯發科、紫光展銳。

基帶晶片產業,已經從春秋戰國,進入到「三國演義」時代。

2021年末,諮詢機構Counterpoint發布的手機AP/SoC/基帶晶片出貨量最新季度報告顯示,聯發科在AP/SoC細分品類上,市占率達40%,位居第一,在單獨的基帶晶片出貨量上,高通則以62%的份額,占據統治地位。

逐一來看,聯發科2020年起在AP/SoC市場對高通的「逆襲」,源於內外兩大因素合力。

一方面,該公司天璣系列SoC性能進步明顯,逐步扭轉了在終端消費者心智中「山寨機之王」、「一核有難七核圍觀」的不利口碑。

另一方面,美國在ICT領域突如其來揮舞的「神經刀」,讓許多即便未被直接波及的終端廠商,也需要實質性看待政策風險,在AP/SoC這樣的核心器件上,聯發科則適時提供了涵蓋高中低端的「備胎」選擇,藉此打開了此前始終難以紮根的中高端品牌供應鏈。

對於高通而言,儘管其在市場大盤的份額被聯發科趕超,但憑藉基帶晶片的「絕活」,仍然得以吃下高端安卓手機及iPhone這塊蛋糕上最厚的奶油,更值得注意的是,高通的業務觸角,正在伸出智慧型手機這一品類,汽車智能座艙、桌面設備乃至數據中心伺服器、AR/VR新一代設備......甚至在衛星通信領域,2010年後高通新增專利,亦悄然攀升至全球第一,在可能的天地一體化6G時代已有實質性布局。

5G晶片當前的「第三極」,也是當下中國大陸公開市場5G晶片的「獨苗」—紫光展銳,儘管市占率等指標不及前兩者,但市場份額增速卻一馬當先,上升勢頭明顯。

在世界第一強國的絞殺下,一家大陸企業能夠穩住乃至顯著擴大其份額,不能不說是一個令人印象深刻的成就。

僅僅在三年前,中興事件點燃的晶片產業烽火狼煙下,外界還少有人會認為,紫光展銳可以成為中國力量的代表。

2018年12月,華為海思首席戰略官楚慶,空降紫光展銳出任CEO,他的職業履歷包括原華為海思首席戰略官、大唐移動副總經理等。到任後,楚慶和新管理團隊開展了一系列的重整,從管理體系、質量體系、到經營體系、業務體系。對於5G的決策上,推翻了之前的規劃。按照此前的規劃展銳5G第一代路線是採取Intel的modem(8160)配合展銳的AP。當時自研5G晶片啟動了實驗室預研,卻沒有規模商用的計劃,也不準備面向手機市場。而新管理層基於對未來5G趨勢的預判和核心技術必須自主研發的決心,決定中止與英特爾的合作,回歸全面自研路線。

因此,因此在2019年的開年,展銳以三條勁爆的產業新聞,宣示了自己「發力5G」的決心與能力:

1. 推出5G通信技術平台馬卡魯


2. 推出自主研發的第一款5G基帶晶片—V510


V510採用12nm製程工藝,支持多項5G關鍵技術,可實現2G/3G/4G/5G多種通訊模式,是一款高集成、高性能、低功耗的5G基帶晶片,更是可同時支持SA(獨立組網)和NSA(非獨立組網)組網方式,這是此時當紅的高通X50基帶晶片也無法做到的。

根據展銳方面介紹,除了單項產品,上述投入更重要的成果是名為「馬卡魯」的基礎技術平台,馬卡魯平台的成型,也意味著展銳整個產品技術架構的變化,不再是只為某一款產品重複造輪子,而是通過平台化的方式,快速組合平台上沉澱的不同技術能力,形成相應的產品布局。

2019年8月,展銳新管理團隊評估了自研產品存在巨大量產風險的情況下,毅然決定第一代5G自研晶片(T7510)必須量產商用、必須應用於手機市場,這一決定使展銳5G產品比計劃提前了兩年實現商用,並進入手機市場。

2020年,展銳首款5G 手機晶片—T7510正式面世,由T710處理器搭配展銳自主研發的V510基帶晶片,4月份搭載T7510的海信手機正式上市,這標誌著錯失4G窗口的展銳,終於站到了5G商用的第一陣營。與此同時,展銳方面還宣布,第二代5G晶片將進一步跨越到6納米製程。

在高通、聯發科、三星等主流大廠,還在打磨7nm產品的時候,展銳的宣示,外界並不看好,甚至有聲音將之調侃為「PPT造芯」,懷疑展銳一年一個大台階的跨越是否可能。

2021年12月27號,紫光展銳"人民的5G"發布會上,該公司正式宣布,第二代5G SoC晶片:唐古拉T770、唐古拉T760實現客戶產品量產。CEO楚慶當天還透露,展銳下一代5G晶片,將向5nm邁進。

這一次,外界的質疑聲已經稀少了許多。

展銳第二代5G手機平台支持5G R16、5G網絡切片等前沿技術,特別是5G R16技術上,相關專利申請數量近200項,並已攜手夥伴完成全球首個基於3GPP R16標準的端到端業務驗證、IMT-2020(5G)推進組uRLLC關鍵技術測試等。展銳5G網絡切片方案已完成與國內三大運營商、以及IMT-2020(5G)推進組的技術驗證,實現to B和to C兩大應用方向的技術驗證,充分證明了展銳5G網絡切片方案的優勢和5G晶片的互操作性。

三年來,紫光展銳所發生的涅槃,不只表現在技術研發能力的復甦,其產品與商務策略,也明顯出現了飛躍,根據該公司消費電子事業部總經理周晨在發布會上的介紹,依託馬卡魯平台賦能,未來展銳唐古拉系列晶片,將實現以6、7、8開頭的高中低端產品完善布局,更值得注意的是,唐古拉系列晶片,還明確規劃了向工業物聯網、移動互聯、車聯網等諸多場景的擴展,為展銳打開了向諸多細分市場切入的想像空間。

CEO楚慶當天還表示,唐古拉5G晶片套片,不僅有上述兩塊主晶片(AP\BP),還包括射頻晶片,PMU(電源管理晶片)等大約十幾顆配套處理器,每顆晶片均已達到量產標準。其中5G主平台套片包含主晶片、Transceiver、電源管理晶片以及connectivity晶片等7顆晶片;5G射頻前端套片包含PA等多顆晶片。完整5G主平台套片+5G射頻前端套片,極大降低了終端廠商主板與整機開發難度,高成熟度高質量保障客戶快速量產2G時代那個對下游生態建設頗見心思的展訊,似乎重新找回了巔峰期的節奏。

展銳的努力,也正在收穫豐厚的回報,小米、榮耀等一線大廠,已經開始導入展銳晶片組,其客戶結構的升級態勢已清晰可見。

向未來展望,業已啟動增長曲線的展銳,完全可能重演聯發科自下而上逆襲高通的一幕,依託中國本土消費電子市場的滋養,繼續加速其市占率擴張步伐。

更重要的是,中國企業展銳的崛起,也將為無線通信產業界,帶來一股利潤與資本話語之外的「清風」,其普惠的5G價值願景,即「人民的5G」時代,將伴隨著中國企業的崛起,從夢想變為現實。


(來源:崑崙策網【授權】,轉編自「科工力量」)

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