一顆難倒了蘋果的芯片

高通的基帶并非只是一塊簡(jiǎn)單的硅片,正如蘋果自研的A和M系列芯片一樣,背后投入的技術(shù)和人力早已累計(jì)到一個(gè)夸張地步,即使拋開(kāi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)上的限制,蘋果想造出一塊媲美于高通的基帶也絕非易事。

本文來(lái)自微信公眾號(hào)“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”,作者/邵逸琦。

對(duì)于蘋果來(lái)說(shuō),信號(hào)似乎是一個(gè)永遠(yuǎn)繞不過(guò)去的坎。

早在2010年的iPhone 4之上,就鬧出了一個(gè)“天線門”。在這一年的6月24日,舉世矚目的iPhone 4正式發(fā)布,但在數(shù)小時(shí)后,就有美國(guó)網(wǎng)友在論壇上發(fā)布帖子,稱iPhone4引以為傲的框線天線設(shè)計(jì)存在致命缺陷,在用戶用手緊握iPhone4的時(shí)候,其移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)就會(huì)在數(shù)分鐘內(nèi)完全衰減到無(wú)法通話的水平,這就是著名的“死亡之握”。

但蘋果依舊保持了我行我素的傲慢,這種傲慢貫穿了蘋果公司歷史的始終,有忠實(shí)用戶發(fā)郵件給史蒂夫·喬布斯:“我很喜歡這款手機(jī),但是一握住手機(jī)兩側(cè)的金屬縫,信號(hào)就沒(méi)了。請(qǐng)問(wèn)能解決嗎?”

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而喬布斯卻拒不承認(rèn)這個(gè)問(wèn)題,他甚至告訴用戶“你最好改一種方式來(lái)拿手機(jī)”,即使在針對(duì)“天線門”的發(fā)布會(huì)上,他也回避了道歉這回事,只是簡(jiǎn)單地說(shuō):“你知道,我們不是完美的,而且,手機(jī)也不是完美的。但我們希望所有的使用者滿意,如果你不知道這點(diǎn)的話,那你還不夠了解蘋果。”

最后的最后,蘋果也沒(méi)召回這部分有問(wèn)題的iPhone 4,只是免費(fèi)贈(zèng)送了一款Bumper手機(jī)保護(hù)套,順便把火燒到諾基亞、摩托羅拉和黑莓這些手機(jī)廠商身上,表示其他家的智能手機(jī)也會(huì)有這樣的問(wèn)題,后續(xù)甚至被當(dāng)成了危機(jī)公關(guān)的典范。

但如今iPhone的信號(hào)依舊是用戶吐槽最多的一個(gè)點(diǎn),大家內(nèi)心或多或少有個(gè)疑問(wèn),搞出了世界最強(qiáng)移動(dòng)芯片的蘋果,為什么搞不定信號(hào),還有那枚不起眼的基帶芯片?

繞不開(kāi)的基帶

2007年的iPhone初代,并不如今天這般成熟,沒(méi)有做過(guò)手機(jī)的蘋果,利用自己已有iPod和Mac的供應(yīng)鏈,“拼湊”出了一臺(tái)硬件設(shè)備:處理器、NAND和SDRAM是三星的,觸摸屏來(lái)自德國(guó)Balda,圖像傳感器來(lái)自美光,MARVELL則是WiFi芯片,Wolfson負(fù)責(zé)音頻芯片,連英特爾也參了一腳,為蘋果提供了NOR和SRAM芯片……

而對(duì)于必不可少的基帶,蘋果選擇了由德國(guó)豪門西門子獨(dú)立出來(lái)的半導(dǎo)體部門——英飛凌,型號(hào)為M1817A11,據(jù)當(dāng)時(shí)的法國(guó)分析師稱,蘋果使用了英飛凌MP-E+或MP-EU的技術(shù)平臺(tái),兩個(gè)平臺(tái)都可以管理Flash、Java和彩信,同時(shí)還內(nèi)置了GPS、FM調(diào)諧器和3G功能,彼時(shí)甚至有樂(lè)觀的網(wǎng)游預(yù)計(jì),在發(fā)售后不久,初代iPhone(只支持2G網(wǎng)絡(luò))就能通過(guò)固件更新來(lái)支持3G網(wǎng)絡(luò)。

英飛凌此前由于基帶產(chǎn)品需求下降和定價(jià)壓力,以及主要客戶Ben-Q的破產(chǎn),通信解決方案部門在2006年的凈銷售額已經(jīng)出現(xiàn)了下降,開(kāi)始通過(guò)裁員來(lái)降低成本,而在贏得蘋果這個(gè)大客戶后,瞬間掃清了之前種種陰霾,在iPhone的拆解報(bào)告發(fā)布后,英飛凌股票甚至還在當(dāng)年的7月2日上漲了3%,達(dá)到了17.03美元。

按理說(shuō),蘋果幫英飛凌的通信業(yè)務(wù)解了燃眉之急,是件大喜事,但英飛凌緊縮的眉頭卻并沒(méi)有因此而舒展半分,反而陷入了兩難的境地。

問(wèn)題還是出在了英飛凌的基帶產(chǎn)品上,初代iPhone并不支持已大規(guī)模普及的3G,意味著剛推出就已經(jīng)過(guò)時(shí)了,抓緊時(shí)間出3G機(jī)型是消費(fèi)者也是蘋果的迫切需求,但事實(shí)上,英飛凌作為一家歐洲公司,并沒(méi)有太多關(guān)于美國(guó)3G網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn),還處在摸著石頭過(guò)河的階段。

iPhone 3G于2008年7月正式發(fā)售,由于支持了更快的3G網(wǎng)絡(luò),一度成為市面上最暢銷的手機(jī)之一,首周銷量就達(dá)到了100萬(wàn)部,但它在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方面的表現(xiàn)并不盡如人意。大量用戶在網(wǎng)站和博客上抱怨,iPhone 3G并不能跑滿3G網(wǎng)絡(luò)的速度,即使身處3G覆蓋的區(qū)域,信號(hào)也經(jīng)常滑落回2G,英飛凌的基帶芯片就是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

當(dāng)時(shí)《商業(yè)周刊》的報(bào)道援引了消息人士的話稱,問(wèn)題出在英飛凌技術(shù)上,該技術(shù)實(shí)際上“相當(dāng)新,未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境外的大量測(cè)試”,其表示,蘋果對(duì)英飛凌芯片進(jìn)行了“超頻“,讓它能夠要求比它所需要的更強(qiáng)大的3G信號(hào),從而導(dǎo)致了如果同一區(qū)域有太多人試圖同時(shí)使用iPhone,就會(huì)切換回較慢的網(wǎng)絡(luò)。

這事不光影響到了iPhone的口碑,也影響到了蘋果手機(jī)的獨(dú)家銷售商——AT&T,三方之間逐漸心生嫌隙,而深究起來(lái),竟然只是因?yàn)橐幻缎⌒〉幕鶐酒?/p>

需要注意的是,蘋果為什么在初代iPhone上執(zhí)意使用英飛凌而非高通這樣的美國(guó)本土廠商,很大原因就是成本,根據(jù)拆解報(bào)告,英飛凌芯片的物料成本是15.25美元,占iPhone總成本的6.1%,而同時(shí)期的黑莓Storm搭載了高通MSM7600基帶處理器,成本約為35美元,占總成本的17.2%,成本翻了一倍還不止,也難怪蘋果明知英飛凌不太行的情況下,還要執(zhí)意在iPhone上使用它的基帶了。

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但有些讓人啼笑皆非的是,蘋果除了在芯片成本上省了點(diǎn)錢外,另外也沒(méi)少交學(xué)費(fèi):根據(jù)蘋果提交的文件:自2007年發(fā)布iPhone以來(lái),蘋果公司一直在間接向高通支付許可費(fèi),2007年,蘋果發(fā)布了第一款使用英飛凌基帶處理器芯片組的iPhone,但由于專利問(wèn)題,使用它還需要向高通支付許可費(fèi),當(dāng)時(shí)高通沒(méi)有按照慣例的"FRAND"條款直接向蘋果公司授予許可,而是與特定的蘋果合同制造商("CMs"),即制造和組裝蘋果產(chǎn)品的第三方制造商簽訂了保密許可協(xié)議,由CMs來(lái)支付高通的專利使用費(fèi),最終將費(fèi)用全部轉(zhuǎn)嫁給蘋果。

為了減免過(guò)高的專利費(fèi),蘋果于2007年與高通簽訂了一份"營(yíng)銷激勵(lì)協(xié)議",禁止蘋果銷售WiMAX終端,這是一種新興的4G標(biāo)準(zhǔn),與LTE有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,而高通在這方面缺乏有意義的專利,一方是為了壓縮成本,一方是為了投資未來(lái)市場(chǎng),就這樣達(dá)成了難得的共識(shí)。

但這些協(xié)議并沒(méi)有解決iPhone的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題,而是把問(wèn)題往后推,英飛凌基帶只支持3GSM(WCDMA),意味著它在美國(guó)只能支持AT&T,越獄后也只能額外支持T-Mobile,當(dāng)全美最大的運(yùn)營(yíng)商Verizon對(duì)熱銷的iPhone拋來(lái)橄欖枝時(shí),蘋果最終還是向錢妥協(xié)了。

2010年6月,iPhone 4發(fā)售,雖然依舊只支持3GSM網(wǎng)絡(luò),但在它發(fā)布前,關(guān)于iPhone推出CDMA版的傳言就甚囂塵上,伴隨著2011年1月Verizon iPhone的正式推出,AT&T和英飛凌獨(dú)占的GSM iPhone成為了往事,高通作為CDMA專利最大持有者之一,沒(méi)有任何意外地成為了蘋果新的供應(yīng)商。

根據(jù)拆解,Verizon版的iPhone 4搭載的正是來(lái)自高通的MDM6600基帶處理器,其不僅支持CDMA標(biāo)準(zhǔn),還順帶支持了GSM標(biāo)準(zhǔn)(僅硬件),包括最高14.4 Mbps的3G HSPA+和最高14.7 Mbps的EV-DO rev B……此外,Verizon版的iPhone 4的“死亡之握”問(wèn)題大大減輕,還額外加入了移動(dòng)熱點(diǎn)的功能。

借用蘋果一句廣告詞:用了高通基帶的iPhone,唯一的不同,是處處不同。

背刺高通,自立門戶

集成了基帶的高通處理器在早年間,被許多人稱為“買基帶送處理器”,雖然不過(guò)是大家的戲言,但從中也可以一窺高通基帶的強(qiáng)大。

蘋果顯然是食髓知味,在iPhone 4上體會(huì)到了高通基帶的強(qiáng)大后,在下一代的iPhone 4s上就全數(shù)換用了高通,蘋果用英飛凌基帶的歷史也告一段落。

為了留住蘋果這樣的大客戶,高通當(dāng)然也做出了一點(diǎn)小小的犧牲:在2011年時(shí),高通和蘋果簽訂了獨(dú)家供貨換取專利費(fèi)折扣的協(xié)議,從這一年開(kāi)始,蘋果通過(guò)確保高通基帶的獨(dú)占地位,外加不與監(jiān)管機(jī)構(gòu)配合調(diào)查高通,來(lái)獲取高通支付的每年10億美元的費(fèi)用,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是吃回扣。

這種回扣早期來(lái)說(shuō),還是很有優(yōu)勢(shì)的,因?yàn)楦咄ǖ膶@M(fèi)用是根據(jù)手機(jī)出貨量來(lái)計(jì)算的,單部手機(jī)收取售價(jià)5%的專利授權(quán)費(fèi)用,里面包含了從2G到4G的通信專利,2013年以前iPhone出貨量將將破億,而起售價(jià)還停留在599美元,去掉高通給的回扣,在之前的費(fèi)用的基礎(chǔ)上也沒(méi)有增加太多。

但隨著iPhone年出貨量突破2億,更高價(jià)格的iPhone機(jī)型推出,包括庫(kù)克在內(nèi)的高管也坐不住了,高通每年的10億美元是固定的,但蘋果要付給高通的錢卻在水漲船高,一來(lái)一去,等于蘋果每年要多付幾十億美元。

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對(duì)于蘋果來(lái)說(shuō),基帶不過(guò)是一塊小小的芯片罷了,壓根值不了這么多錢,在接受《彭博商業(yè)周刊》采訪時(shí),蘋果高管透露了該公司的想法。在他看來(lái),手機(jī)調(diào)制解調(diào)器只是眾多組件之一,并沒(méi)有什么特殊意義。他指出,如果蜂窩網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障,可以使用Wi-Fi上網(wǎng),Wi-Fi使用不同的芯片。此外,電話不再只是電話,而是電話。它們也是導(dǎo)航工具、數(shù)字錢包、健康監(jiān)視器、相機(jī)等。所有這些功能都可以在有或沒(méi)有手機(jī)服務(wù)的情況下工作。

“蜂窩連接很重要,”蘋果高管說(shuō),“但它不像以前那么重要了。”在他身后的另一張桌子上,蘋果代表展示了iPhone 7的兩個(gè)版本:其中一款擁有128 GB內(nèi)存,蘋果以750美元的價(jià)格出售。另一款容量為256 GB,售價(jià)高出100美元。他問(wèn)道,考慮到這兩款設(shè)備在其他方面是相同的,高通公司對(duì)更昂貴的手機(jī)中的技術(shù)收取高達(dá)5美元的費(fèi)用,這公平嗎?

雖然上述蘋果高通的回扣協(xié)議到2016年為止,但在更早的時(shí)候,蘋果就已經(jīng)著手?jǐn)[脫高通的統(tǒng)治了,不光與英特爾展開(kāi)了基帶上的合作,還敦促了三星向韓國(guó)反壟斷監(jiān)管機(jī)構(gòu)施壓,要求它加強(qiáng)自2014年以來(lái)對(duì)高通的調(diào)查。

值得一提的是,英特爾原來(lái)也沒(méi)有基帶業(yè)務(wù),這項(xiàng)業(yè)務(wù)還是2010年后花了14億美元從英飛凌那里收購(gòu)的,蘋果、高通、英特爾、三星、韓國(guó)……這出精彩的政商大戲迅速展開(kāi)。

2016年9月,蘋果發(fā)布iPhone 7,正式引入了英特爾基帶,高通以此為由,停掉了每年10億美元的回扣,而蘋果則是相應(yīng)停掉了本應(yīng)支付給高通的專利授權(quán)費(fèi)。

2016年底,韓國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)以“濫用市場(chǎng)支配地位”為由對(duì)高通處以8.5億美元的罰款,并宣布將命令高通改變其定價(jià)方案,三周后,美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)指控高通采取反競(jìng)爭(zhēng)策略。

短短幾個(gè)禮拜,2016年12月估值超過(guò)1000億美元的高通市值就跌掉了四分之一,在這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的基帶戰(zhàn)爭(zhēng)中,家大業(yè)大的蘋果似乎已經(jīng)勝券在握。

那么,蘋果得償所愿了嗎?

從2017年開(kāi)始,蘋果和高通掀起了專利大戰(zhàn),二者竭盡所能,在全世界拼了命地給對(duì)方添堵,雙方都覺(jué)得自己才是正義的那一方,蘋果律師在法庭上大喊高通收費(fèi)不合理,我就是要公平,高通的律師表示蘋果的伎倆已經(jīng)被看穿,他們不會(huì)屈服于這種淫威。

說(shuō)真的,網(wǎng)飛沒(méi)有把兩家的巔峰對(duì)決拍成一部連續(xù)劇,實(shí)在是有些浪費(fèi)了。

尤其是最終訴訟上,蘋果律師用肯德基餐廳來(lái)比喻高通的收費(fèi)政策:你必須先去柜臺(tái)買一個(gè)食品許可證,然后才能購(gòu)買一份炸雞來(lái)大快朵頤。

高通則是表示,炸雞是你買的基帶,專利費(fèi)用是薯?xiàng)l,蘋果掏錢買的是套餐而非一塊炸雞。

最后高通和蘋果還是在2019年4月的訴訟后達(dá)成了和解,和解協(xié)議包括蘋果向高通支付一筆未披露金額的款項(xiàng)以及一份芯片組供應(yīng)協(xié)議,協(xié)議有效期限為6年,還可以再延長(zhǎng)兩年。

高通妥協(xié)的原因不難猜測(cè),只要暢銷的iPhone搭載的還是高通的基帶,那么芯片費(fèi)用和專利許可費(fèi)用就會(huì)源源不斷地涌過(guò)來(lái)。

而蘋果妥協(xié)的原因,兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)又回到了原點(diǎn),英特爾的基帶源于英飛凌,英特爾本身并無(wú)通信領(lǐng)域的深厚雞肋,而蘋果也沒(méi)有,這兩家合作出來(lái)的基帶,自然繼承了之前所有的缺點(diǎn),根據(jù)外媒的測(cè)試結(jié)果,在美國(guó)最常見(jiàn)的LTE頻段上,采用了高通基帶的iPhone X在LTE速度上始終比英特爾基帶表現(xiàn)更好,這還是在蘋果刻意限制了高通基帶的情況下。

這點(diǎn)差距在同機(jī)型對(duì)比時(shí)可能還不太明顯,但是一旦放到眾多安卓旗艦機(jī)當(dāng)中時(shí),iPhone這一短板瞬間暴露無(wú)疑,從iPhone 7至iPhone 11這四代機(jī)型,幾乎包攬了信號(hào)最差榜的第一。

眼看著5G就要來(lái)了,蘋果和英特爾還沒(méi)搞定4G的基帶,強(qiáng)撐著也沒(méi)有了多大意義,只能匆匆忙忙地再度與高通合作。

當(dāng)然了,蘋果從未停止踢走高通,然后賺更多錢的野心,2019年7月,在英特爾宣布退出基帶業(yè)務(wù)后不久,蘋果就宣布以10億美元接盤,自己鼓搗起了基帶。

跨不過(guò)去的山

高通總部位于郊區(qū)的一個(gè)辦公園區(qū)內(nèi),而最受矚目的就是專利墻。這座兩層樓高的裝置展示了數(shù)百份高通公司的申請(qǐng)文件。其中CDMA專利原件被放大并做了注釋,而CDMA技術(shù)規(guī)范原件也被打印出來(lái),保存在附近獨(dú)立的公司博物館的玻璃后面,長(zhǎng)達(dá)685頁(yè)。CDMA規(guī)范則于1993年獲得無(wú)線行業(yè)的批準(zhǔn),并被納入3G規(guī)范中,之后花了近十年的時(shí)間才流行起來(lái)。

在彭博對(duì)高通的采訪報(bào)道中,高通的頂級(jí)工程師格羅布站在一個(gè)機(jī)械臂前,這個(gè)機(jī)械臂的頭部是一個(gè)人體模型,而手部通常是在這個(gè)人體模型的頭部。這是高通公司位于圣迭戈總部的幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)室之一,是每年耗資超過(guò)50億美元的研發(fā)業(yè)務(wù)的一部分。當(dāng)被問(wèn)及實(shí)驗(yàn)室的"科學(xué)怪人"特質(zhì)時(shí),格羅布淡然地說(shuō):"這里有很多頭和身體部位。他解釋說(shuō),每個(gè)身體部位都注入了生理鹽水溶液,旨在模擬真實(shí)人體內(nèi)部的粘稠物。這樣做的目的是測(cè)試肉體的存在對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的影響,并確保高通公司的調(diào)制解調(diào)器能適應(yīng)這種影響。

在考慮了所有可能影響信號(hào)強(qiáng)度的因素后,無(wú)線公司還必須管理頻譜,主要的手機(jī)運(yùn)營(yíng)商都擁有一些頻譜,而特定的頻譜塊內(nèi)是頻道,它們各自擁有數(shù)百個(gè)頻道,每部手機(jī)至少需要訪問(wèn)其中一個(gè)頻道。無(wú)線業(yè)務(wù)的訣竅就在于如何將大量的手機(jī)數(shù)據(jù)壓縮到一個(gè)信道中,然后在手機(jī)和無(wú)線電塔之間傳輸這些信號(hào),即使這些信號(hào)被建筑物反彈、以高速移動(dòng)或被樹(shù)葉遮擋。

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很顯然,高通的基帶并非只是一塊簡(jiǎn)單的硅片,正如蘋果自研的A和M系列芯片一樣,背后投入的技術(shù)和人力早已累計(jì)到一個(gè)夸張地步,即使拋開(kāi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)上的限制,蘋果想造出一塊媲美于高通的基帶也絕非易事。

而專利呢,除非蘋果能造出時(shí)光機(jī)回到90年代,否則壓根繞不開(kāi)CDMA的專利,也就是說(shuō)造出了芯片可能還得繼續(xù)給高通掏錢,只是芯片的絲印用了蘋果logo而已。

投入產(chǎn)出比同樣是重要的一環(huán),為了節(jié)省每年的數(shù)十億美元而花費(fèi)幾百億美元,即使是坐擁千億美元的蘋果,也沒(méi)辦法算這筆糊涂賬。

蘋果從2021年開(kāi)始造基帶,除了分析師的捕風(fēng)捉影外,到現(xiàn)在也沒(méi)什么具體成果,原因不外乎這三點(diǎn),而基帶廠商大浪淘沙,如今僅剩高通、華為、三星、聯(lián)發(fā)科和紫光展銳這五家,背后技術(shù)與專利競(jìng)爭(zhēng)之殘酷,可想而知。

在新iPhone的發(fā)布會(huì)上,庫(kù)克和高管們對(duì)新材料、新工藝以及軟硬件的無(wú)縫集成充滿著熱情,似乎是蘋果賦予的創(chuàng)新,才有了這一切,即便是吹噓5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)也是如此。

但蘋果并不能操縱一切,至少,它還沒(méi)有掌握基帶。

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