今天小编分享的科技经验：苹果自研5G基带：真的成了……吗，欢迎阅读。
北京时间 2 月 20 日，苹果正式发布了全新的廉价版机型 iPhone 16e，这款新机的特别之处在于，其首发搭载了苹果自研的 5G 调制解调器（基带）C1。
这是苹果自 2019 年 7 月收购英特尔手机基带芯片业务之后，自研 5G 基带芯片又经历了近 6 年的 " 难产 " 之后的首个成果。
Apple C1：4nm 制程，不支持毫米波技术
虽然苹果并未公布关于 C1 的细节参数，但是据路 * 透社报道，苹果硬體技术高级副总裁约翰尼 · 斯鲁吉 ( Johny Srouji ) 在加州桑尼维尔的苹果硅谷实验室接受采访时表示，C1 是苹果迄今打造的最复杂的技术，其采用的是先进的 4nm 芯片制程技术制造，配套的射频芯片则采用的是 7nm 制程技术制造。
从苹果官网披露的 iPhone 16e 的蜂窝网络和无线连接规格来看，C1 支持大多数关键的 4G 和 5G 技术，包括具有 4x4 MIMO 的 sub-6 GHz 5G 网络，具有 4x4 MIMO、FDD-LTE、TD-LTE 的千兆 LTE，以及兼容 2G 和 3G 网络。
△ iPhone 16e 的蜂窝网络和无线连接规格
苹果表示，C1 可提供快速稳定的 5G 行动网络连接，连接性能显著提升。
此外，C1 还整合了Wi-Fi 6 和蓝牙 5.3 模块，还具有定制 GPS 系统和卫星连接功能，能够方便 iPhone 用户在没有移动数据网络时使用。
不过，C1 并不支持 Wi-Fi 7、5G 毫米波、TDD（时分双工）4G 和 TDD 5G 网络，以及 DC-HSDPA。这也使得 C1 在能耗上得以降低。
虽然 5G 毫米波可以提供非常高的数据传输速率，但要支持 5G 毫米波，手机就必须封装相控阵天线并严重依赖波束成形技术。
支持毫米波的 5G 手机必须不断调整波束并实时管理多个天线元件，这意味着更强的信号处理能力、更频繁的功率放大器使用和更高的功耗。
TDD 网络使用单一信道进行上行链路和下行链路传输，但时间间隔不同，这增加了灵活性并提高了频谱效率，使其在人口密集的城市地区受益。
但是，TDD 网络要求手机和基站之间有严格的时序同步，以及 UL 和 DL 之间的切换，因此手机必须不断调整其传输时序和无线电电路，这增加了处理开销并增加了功耗。
此外，在信号较弱的区網域，手机必须增加其传输功率才能保持连接，这在 TDD 中比在 FDD 中更费力。
DC-HSDPA 功能通过使用两个载波频率而不是一个来提高数据速率，这意味着设备的无线电组件需要更加努力地工作，从而会导致功耗增加。
因此，C1 虽然放弃了对于 5G 毫米波、TDD 和 DC-HSDPA 的支持，但是也避免了功耗方面的问题。再加上基带芯片和射频芯片分别采用了 4nm 和 7nm 的先进制程工艺，功耗无疑也将会被进一步降低。
C1 与 iPhone A 系列处理器芯片的紧密集成，也将使得其功耗和体验得以进一步优化。
苹果无线軟體副总裁阿伦 · 马蒂亚斯 ( Arun Mathias ) 解释称，如果 iPhone 遇到数据网络拥塞，手机的处理器可以向基带芯片发出信号，告知哪些数据对时间最为敏感，并将其置于其他数据传输之前，从而使手机能够更迅速地响应用户的需求，
此外，C1 和軟體（iOS 系统）的紧密集成，也将使得它可以启用自己的专有电源状态，从而能够在不降低性能的情况下降低功耗。
这或许也是为什么，苹果称 C1 是 "iPhone 上有史以来最节能的调制解调器 "，并且还提供 " 快速可靠的 5G 连接 "。
虽然苹果并未透露 C1 芯片的峰值下行速率，但缺少了毫米波技术的加持，其速率可能并不高。
网络上有相关猜测称，C1 的峰值下行速率可能只有 4Gbps，这与高通 5G 基带芯片——骁龙 X70 的 10Gbps 峰值下行速率相差甚远。
iPhone 16e 作为首款搭载苹果自研 5G 基带芯片 C1 的试水之作，如果后续市场反馈良好的话，苹果今年推出标准版 iPhone 17 和低端 iPad 机型上也将会搭载 C1 芯片。
苹果自研 5G 基带芯片历程
2017 年初，苹果认为高通滥用其在通信基带芯片领網域的垄断地位，专利授权费收费过高，在美国和英国起诉了苹果，并且拒绝向高通支付专利授权费。
随后，苹果与高通之间的专利授权费问题以及专利纠纷全面爆发，双方在全球展开了诉讼，两者之间的关系也是急剧恶化。
在此过程中，苹果减少了高通基带芯片的采用，转向了采用英特尔的基带芯片。似乎就在这个时间点前后，苹果就已经开始了自研 5G 基带芯片进程。
2019 年 4 月 16 日，苹果结束了与高通持续了数年的专利诉讼纠纷，双方达成了和解，撤销了所有诉讼，同时苹果还向高通支付一笔费用（至少 45 亿美元），并且签订了一份长达 6 年的新的专利授权協定。
在同一天，英特尔也宣布了放弃了手机基带芯片的研发。
数月之后，2019 年 7 月，苹果宣布以 10 亿美元收购了英特尔 " 大部分 " 的手机基带芯片业务，这也意味着苹果后续采用自研的手机基带芯片。
由于在此之前，英特尔的就已经推出了 5G 基带芯片，只是由于没有达到苹果的要求，才最终放弃。
因此，苹果收购英特尔的手机基带业务无疑将助力苹果自研的 5G 基带的顺利推出。
根据 2020 年 2 月爆发的一份由美国国际贸易委员会（ITC）公布檔案显示，苹果至少在 2024 年前都需要购买高通的 5G 基带。
该檔案当中提到，2020 年 6 月 1 日到 2021 年 5 月 31 日苹果将使用骁龙 X55 基带，2021 年 6 月 1 日到 2022 年 5 月 31 日使用骁龙 X60，2022 年 6 月 1 日到 2024 年 5 月 31 日使用骁龙 X65 或者骁龙 X70。
随后，在 2021 年 11 月的高通投资者日会议上，高通透露向苹果供应基带芯片的业务在未来两年会收缩，2023 年大概只有 20% 的 iPhone 才会用高通基带。
高通的这一表态，也让外界猜测，苹果自研的 5G 基带可能会率先在 iPhone 14 系列上率先采用。
虽然此后关于苹果自研 5G 芯片的传闻不断，但是却一直是 " 只听雷声，不见雨点 "。
2023 年 9 月，苹果与高通签署了一项新的協定，高通将继续为 2024 年、2025 年和 2026 年推出的苹果 iPhone 供应 5G 基带芯片及射频系统。
此举也反映了苹果自研 5G 基带芯片计划遭遇了挫折，迫使苹果不得不继续使用高通的 5G 基带芯片。
所幸的是，时隔 1 年半之后，苹果首款自研 5G 基带芯片终于是在 iPhone 16e 上商用了。
但此时距离苹果收购英特尔手机基带芯片业务也已经过去了近 6 年之久，这也反映了 5G 基带芯片研发的困难，即便是强如苹果这样的巨头，也难以一蹴而就。
5G 基带芯片研发为何那么难？
早在 2G/3G 时代，市场上的手机基带芯片供应商原本有十多家之多，但每一代的技术更新，都伴随着供应商的大洗牌。
而随着 4G 时代的来临，基带芯片厂商所面临的技术挑战也是越来越大，所需要专利储备以及研发投入也呈直线上涨，门槛也是越来越高，如果没有足够的出货量支撑，那么必然将难以为继。
所以在这个阶段，博通、TI、Marvell、NVIDIA 等曾经的手机基带芯片厂商都相继都退出了这个市场。
进入 5G 时代，随着英特尔在 2019 年的退出，目前仅有高通、联发科、展锐、华为、三星和刚刚推出 5G 基带的苹果这六家供应商。
其中，三星、华为和苹果的 5G 基带芯片主要是自用。这也导致了目前公开市场上的 5G 基带芯片供应商仅有高通、联发科和展锐三家供应商。
而造成基带芯片供应商持续减少的关键原因则是，随着移动通信网络标准的持续更新，基带芯片厂商所面临的技术挑战和成本投入也是越来越大。
1、高带宽、低延时与海量连接带来的挑战
由于 5G 与 3G、4G 标准要求大为不同，5G 不仅要追求更高的数据吞吐量，还要具备更大的网络容量（支持更多的连接数）、更低的时延与更好的服务质量（QoS），因此 5G 基带芯片的研发设计会比 3G/4G 更为复杂，面临更多的技术挑战。
2、毫米波支持 ?
毫米波是 5G 技术的一个重要特性，它具有高频宽和大传输速度的特点，但信号容易受到干扰。为了确保毫米波的高效传输，5G 基带芯片需要在射频天线模块的设计上做出很多的优化。
3、多频段兼容?
由于各个国家和地区使用的手机通信频段不同，5G 基带芯片必须支持多个频段兼容，这增加了设计的复杂性。比如，3GPP 制定的 5GNR 频谱就有 29 个频段。
4、多模兼容?
5G 基带芯片除了支持 5G 网络模式外，还需要同时兼容 2G/3G/4G 网络模式，支持的模式数量增加也使得设计难度有所增加。仅国内 4G 手机所需要支持的模式已经达到 6 模，5G 手机则需要达到 7 模。比如，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商的 4G/3G/2G 网络包括 TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA ( EVDO、2000 ) 、WCDMA、GSM。
5、算力需求提升
5G 时代对于数据传输量和传输速率的要求都非常高，这就要求 5G 基带芯片设计有更强的 DSP（数字信号处理）能力支持庞大的数据运算，同时保持高效运算。
6、系统散热问题?
5G 基带芯片在处理大量数据和高速运算时会产生大量热量，因此需要解决系统散热问题 ?。
7、测试与认证
5G 基带芯片在设计完成之后，在进入整机销售之前，还需要经过各种的测试与认证。比如 IOT 互操作测试、仪表仿真和现网验证、适配运营商网络的测试、运营商的入库测试、适配不同城市网络情况的测试等。可以说，一颗基带芯片需要跑遍全球运营商和全球的主要城市去做场测，然后不断的发现问题解决问题，相当的费时费力和费钱。
苹果表示，其 C1 芯片经过 55 个国家的 180 家运营商的测试，以确保它们能够在苹果发售 iPhone 16e 的所有地方使用。
8、专利
目前的基带芯片市场是一个高度成熟和高度竞争的市场，仅剩的玩家只有个位数，而有做出 5G 基带的芯片的更是只有高通、联发科、展锐、华为、三星和苹果这六家厂商，而苹果作为最后入场的玩家，必然面临前面五家 5G 基带芯片厂商多年来所积累的通信专利壁垒，以及诺基亚、爱立信等众多通信设备大厂的通信专利壁垒。
不过，需要指出的是，苹果在 2019 年 7 月斥资 10 亿美元收购英特尔手机调制解调器业务之后，不仅获得了 2200 人团队，也获得了 17000 项无线技术专利。
这也在一定程度上弥补了苹果在通信专利上的薄弱。但是随着搭载苹果自研 5G 基带芯片的 iPhone 16e 的上市，相信众多的通信专利厂商都会纷纷研究苹果的 5G 基带芯片，以进一步确认是否有侵犯自家的通信专利，这可是一块 " 大肥肉 "。
2027 年全面取代高通基带芯片？
根据此前彭 * 博社记者马克 · 古尔曼 ( Mark Gurman ) 的爆料显示，苹果将会在 2026 年推出第二代的 5G 基带芯片，峰值下行速率将会提升到 6Gbps，并支持毫米波技术，以便更好的替代高通的 5G 基带芯片，届时 iPhone 18 Pro 系列以及 iPad Pro 的高端版本或将搭载。
苹果 2027 年推出的第三代 5G 基带芯片则可能会在性能上追上高通的 5G 基带芯片，甚至实现击败高通。苹果的目标是在 5G 基带芯片的性能和效率以及 AI 功能方面击败高通。
值得注意的是，2024 年 1 月，苹果将其与高通的合作協定延后到 2027 年 3 月。如果后续双方合作不再延期，这也将意味着苹果自研 5G 基带芯片有望在 2027 年实现对于高通的 5G 基带芯片的完全替代。
" 我们为几代人打造了一个平台，C1 是一个开始。我们将在每一代中不断改进这项技术，以便它成为我们的一个平台，让我们的产品真正与众不同。" 苹果硬體技术高级副总裁约翰尼 · 斯鲁吉 ( Johny Srouji ) 说道。
显然，如果一切顺利的话，苹果确实有望在 2027 年实现在其 iPhone、iPad 等全系列产品中实现自研基带芯片对于高通基带芯片的替代。此举预计将帮助苹果节省一大笔向高通采购基带芯片的费用。不过，预计苹果仍需要向高通支付通信专利授权费。
对于高通来说，从现在开始，来其来自苹果的营收就将开始受到持续的负面影响。
此前华尔街研究机构 Wolfe Research 分析师 Chris Caso 就曾发布的研究报告称，苹果将会在 2025 年推出的 iPhone 17 系列当中首次导入自研的 5G 基带芯片，预计将造成苹果对高通贡献的营收同比减少 35%，预计 2026 年将再度减少 35%。
