今天小編分享的科技經驗：蘋果自研5G基帶：真的成了……嗎，歡迎閲讀。
北京時間 2 月 20 日，蘋果正式發布了全新的廉價版機型 iPhone 16e，這款新機的特别之處在于，其首發搭載了蘋果自研的 5G 調制解調器（基帶）C1。
這是蘋果自 2019 年 7 月收購英特爾手機基帶芯片業務之後，自研 5G 基帶芯片又經歷了近 6 年的 " 難產 " 之後的首個成果。
Apple C1：4nm 制程，不支持毫米波技術
雖然蘋果并未公布關于 C1 的細節參數，但是據路 * 透社報道，蘋果硬體技術高級副總裁約翰尼 · 斯魯吉 ( Johny Srouji ) 在加州桑尼維爾的蘋果硅谷實驗室接受采訪時表示，C1 是蘋果迄今打造的最復雜的技術，其采用的是先進的 4nm 芯片制程技術制造，配套的射頻芯片則采用的是 7nm 制程技術制造。
從蘋果官網披露的 iPhone 16e 的蜂窩網絡和無線連接規格來看，C1 支持大多數關鍵的 4G 和 5G 技術，包括具有 4x4 MIMO 的 sub-6 GHz 5G 網絡，具有 4x4 MIMO、FDD-LTE、TD-LTE 的千兆 LTE，以及兼容 2G 和 3G 網絡。
△ iPhone 16e 的蜂窩網絡和無線連接規格
蘋果表示，C1 可提供快速穩定的 5G 行動網絡連接，連接性能顯著提升。
此外，C1 還整合了Wi-Fi 6 和藍牙 5.3 模塊，還具有定制 GPS 系統和衞星連接功能，能夠方便 iPhone 用户在沒有移動數據網絡時使用。
不過，C1 并不支持 Wi-Fi 7、5G 毫米波、TDD（時分雙工）4G 和 TDD 5G 網絡，以及 DC-HSDPA。這也使得 C1 在能耗上得以降低。
雖然 5G 毫米波可以提供非常高的數據傳輸速率，但要支持 5G 毫米波，手機就必須封裝相控陣天線并嚴重依賴波束成形技術。
支持毫米波的 5G 手機必須不斷調整波束并實時管理多個天線元件，這意味着更強的信号處理能力、更頻繁的功率放大器使用和更高的功耗。
TDD 網絡使用單一信道進行上行鏈路和下行鏈路傳輸，但時間間隔不同，這增加了靈活性并提高了頻譜效率，使其在人口密集的城市地區受益。
但是，TDD 網絡要求手機和基站之間有嚴格的時序同步，以及 UL 和 DL 之間的切換，因此手機必須不斷調整其傳輸時序和無線電電路，這增加了處理開銷并增加了功耗。
此外，在信号較弱的區網域，手機必須增加其傳輸功率才能保持連接，這在 TDD 中比在 FDD 中更費力。
DC-HSDPA 功能通過使用兩個載波頻率而不是一個來提高數據速率，這意味着設備的無線電組件需要更加努力地工作，從而會導致功耗增加。
因此，C1 雖然放棄了對于 5G 毫米波、TDD 和 DC-HSDPA 的支持，但是也避免了功耗方面的問題。再加上基帶芯片和射頻芯片分别采用了 4nm 和 7nm 的先進制程工藝，功耗無疑也将會被進一步降低。
C1 與 iPhone A 系列處理器芯片的緊密集成，也将使得其功耗和體驗得以進一步優化。
蘋果無線軟體副總裁阿倫 · 馬蒂亞斯 ( Arun Mathias ) 解釋稱，如果 iPhone 遇到數據網絡擁塞，手機的處理器可以向基帶芯片發出信号，告知哪些數據對時間最為敏感，并将其置于其他數據傳輸之前，從而使手機能夠更迅速地響應用户的需求，
此外，C1 和軟體（iOS 系統）的緊密集成，也将使得它可以啓用自己的專有電源狀态，從而能夠在不降低性能的情況下降低功耗。
這或許也是為什麼，蘋果稱 C1 是 "iPhone 上有史以來最節能的調制解調器 "，并且還提供 " 快速可靠的 5G 連接 "。
雖然蘋果并未透露 C1 芯片的峰值下行速率，但缺少了毫米波技術的加持，其速率可能并不高。
網絡上有相關猜測稱，C1 的峰值下行速率可能只有 4Gbps，這與高通 5G 基帶芯片——骁龍 X70 的 10Gbps 峰值下行速率相差甚遠。
iPhone 16e 作為首款搭載蘋果自研 5G 基帶芯片 C1 的試水之作，如果後續市場反饋良好的話，蘋果今年推出标準版 iPhone 17 和低端 iPad 機型上也将會搭載 C1 芯片。
蘋果自研 5G 基帶芯片歷程
2017 年初，蘋果認為高通濫用其在通信基帶芯片領網域的壟斷地位，專利授權費收費過高，在美國和英國起訴了蘋果，并且拒絕向高通支付專利授權費。
随後，蘋果與高通之間的專利授權費問題以及專利糾紛全面爆發，雙方在全球展開了訴訟，兩者之間的關系也是急劇惡化。
在此過程中，蘋果減少了高通基帶芯片的采用，轉向了采用英特爾的基帶芯片。似乎就在這個時間點前後，蘋果就已經開始了自研 5G 基帶芯片進程。
2019 年 4 月 16 日，蘋果結束了與高通持續了數年的專利訴訟糾紛，雙方達成了和解，撤銷了所有訴訟，同時蘋果還向高通支付一筆費用（至少 45 億美元），并且籤訂了一份長達 6 年的新的專利授權協定。
在同一天，英特爾也宣布了放棄了手機基帶芯片的研發。
數月之後，2019 年 7 月，蘋果宣布以 10 億美元收購了英特爾 " 大部分 " 的手機基帶芯片業務，這也意味着蘋果後續采用自研的手機基帶芯片。
由于在此之前，英特爾的就已經推出了 5G 基帶芯片，只是由于沒有達到蘋果的要求，才最終放棄。
因此，蘋果收購英特爾的手機基帶業務無疑将助力蘋果自研的 5G 基帶的順利推出。
根據 2020 年 2 月爆發的一份由美國國際貿易委員會（ITC）公布檔案顯示，蘋果至少在 2024 年前都需要購買高通的 5G 基帶。
該檔案當中提到，2020 年 6 月 1 日到 2021 年 5 月 31 日蘋果将使用骁龍 X55 基帶，2021 年 6 月 1 日到 2022 年 5 月 31 日使用骁龍 X60，2022 年 6 月 1 日到 2024 年 5 月 31 日使用骁龍 X65 或者骁龍 X70。
随後，在 2021 年 11 月的高通投資者日會議上，高通透露向蘋果供應基帶芯片的業務在未來兩年會收縮，2023 年大概只有 20% 的 iPhone 才會用高通基帶。
高通的這一表态，也讓外界猜測，蘋果自研的 5G 基帶可能會率先在 iPhone 14 系列上率先采用。
雖然此後關于蘋果自研 5G 芯片的傳聞不斷，但是卻一直是 " 只聽雷聲，不見雨點 "。
2023 年 9 月，蘋果與高通籤署了一項新的協定，高通将繼續為 2024 年、2025 年和 2026 年推出的蘋果 iPhone 供應 5G 基帶芯片及射頻系統。
此舉也反映了蘋果自研 5G 基帶芯片計劃遭遇了挫折，迫使蘋果不得不繼續使用高通的 5G 基帶芯片。
所幸的是，時隔 1 年半之後，蘋果首款自研 5G 基帶芯片終于是在 iPhone 16e 上商用了。
但此時距離蘋果收購英特爾手機基帶芯片業務也已經過去了近 6 年之久，這也反映了 5G 基帶芯片研發的困難，即便是強如蘋果這樣的巨頭，也難以一蹴而就。
5G 基帶芯片研發為何那麼難？
早在 2G/3G 時代，市場上的手機基帶芯片供應商原本有十多家之多，但每一代的技術更新，都伴随着供應商的大洗牌。
而随着 4G 時代的來臨，基帶芯片廠商所面臨的技術挑戰也是越來越大，所需要專利儲備以及研發投入也呈直線上漲，門檻也是越來越高，如果沒有足夠的出貨量支撐，那麼必然将難以為繼。
所以在這個階段，博通、TI、Marvell、NVIDIA 等曾經的手機基帶芯片廠商都相繼都退出了這個市場。
進入 5G 時代，随着英特爾在 2019 年的退出，目前僅有高通、聯發科、展鋭、華為、三星和剛剛推出 5G 基帶的蘋果這六家供應商。
其中，三星、華為和蘋果的 5G 基帶芯片主要是自用。這也導致了目前公開市場上的 5G 基帶芯片供應商僅有高通、聯發科和展鋭三家供應商。
而造成基帶芯片供應商持續減少的關鍵原因則是，随着移動通信網絡标準的持續更新，基帶芯片廠商所面臨的技術挑戰和成本投入也是越來越大。
1、高帶寬、低延時與海量連接帶來的挑戰
由于 5G 與 3G、4G 标準要求大為不同，5G 不僅要追求更高的數據吞吐量，還要具備更大的網絡容量（支持更多的連接數）、更低的時延與更好的服務質量（QoS），因此 5G 基帶芯片的研發設計會比 3G/4G 更為復雜，面臨更多的技術挑戰。
2、毫米波支持 ?
毫米波是 5G 技術的一個重要特性，它具有高頻寬和大傳輸速度的特點，但信号容易受到幹擾。為了确保毫米波的高效傳輸，5G 基帶芯片需要在射頻天線模塊的設計上做出很多的優化。
3、多頻段兼容?
由于各個國家和地區使用的手機通信頻段不同，5G 基帶芯片必須支持多個頻段兼容，這增加了設計的復雜性。比如，3GPP 制定的 5GNR 頻譜就有 29 個頻段。
4、多模兼容?
5G 基帶芯片除了支持 5G 網絡模式外，還需要同時兼容 2G/3G/4G 網絡模式，支持的模式數量增加也使得設計難度有所增加。僅國内 4G 手機所需要支持的模式已經達到 6 模，5G 手機則需要達到 7 模。比如，中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商的 4G/3G/2G 網絡包括 TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA ( EVDO、2000 ) 、WCDMA、GSM。
5、算力需求提升
5G 時代對于數據傳輸量和傳輸速率的要求都非常高，這就要求 5G 基帶芯片設計有更強的 DSP（數字信号處理）能力支持龐大的數據運算，同時保持高效運算。
6、系統散熱問題?
5G 基帶芯片在處理大量數據和高速運算時會產生大量熱量，因此需要解決系統散熱問題 ?。
7、測試與認證
5G 基帶芯片在設計完成之後，在進入整機銷售之前，還需要經過各種的測試與認證。比如 IOT 互操作測試、儀表仿真和現網驗證、适配運營商網絡的測試、運營商的入庫測試、适配不同城市網絡情況的測試等。可以説，一顆基帶芯片需要跑遍全球運營商和全球的主要城市去做場測，然後不斷的發現問題解決問題，相當的費時費力和費錢。
蘋果表示，其 C1 芯片經過 55 個國家的 180 家運營商的測試，以确保它們能夠在蘋果發售 iPhone 16e 的所有地方使用。
8、專利
目前的基帶芯片市場是一個高度成熟和高度競争的市場，僅剩的玩家只有個位數，而有做出 5G 基帶的芯片的更是只有高通、聯發科、展鋭、華為、三星和蘋果這六家廠商，而蘋果作為最後入場的玩家，必然面臨前面五家 5G 基帶芯片廠商多年來所積累的通信專利壁壘，以及諾基亞、愛立信等眾多通信設備大廠的通信專利壁壘。
不過，需要指出的是，蘋果在 2019 年 7 月斥資 10 億美元收購英特爾手機調制解調器業務之後，不僅獲得了 2200 人團隊，也獲得了 17000 項無線技術專利。
這也在一定程度上彌補了蘋果在通信專利上的薄弱。但是随着搭載蘋果自研 5G 基帶芯片的 iPhone 16e 的上市，相信眾多的通信專利廠商都會紛紛研究蘋果的 5G 基帶芯片，以進一步确認是否有侵犯自家的通信專利，這可是一塊 " 大肥肉 "。
2027 年全面取代高通基帶芯片？
根據此前彭 * 博社記者馬克 · 古爾曼 ( Mark Gurman ) 的爆料顯示，蘋果将會在 2026 年推出第二代的 5G 基帶芯片，峰值下行速率将會提升到 6Gbps，并支持毫米波技術，以便更好的替代高通的 5G 基帶芯片，屆時 iPhone 18 Pro 系列以及 iPad Pro 的高端版本或将搭載。
蘋果 2027 年推出的第三代 5G 基帶芯片則可能會在性能上追上高通的 5G 基帶芯片，甚至實現擊敗高通。蘋果的目标是在 5G 基帶芯片的性能和效率以及 AI 功能方面擊敗高通。
值得注意的是，2024 年 1 月，蘋果将其與高通的合作協定延後到 2027 年 3 月。如果後續雙方合作不再延期，這也将意味着蘋果自研 5G 基帶芯片有望在 2027 年實現對于高通的 5G 基帶芯片的完全替代。
" 我們為幾代人打造了一個平台，C1 是一個開始。我們将在每一代中不斷改進這項技術，以便它成為我們的一個平台，讓我們的產品真正與眾不同。" 蘋果硬體技術高級副總裁約翰尼 · 斯魯吉 ( Johny Srouji ) 説道。
顯然，如果一切順利的話，蘋果确實有望在 2027 年實現在其 iPhone、iPad 等全系列產品中實現自研基帶芯片對于高通基帶芯片的替代。此舉預計将幫助蘋果節省一大筆向高通采購基帶芯片的費用。不過，預計蘋果仍需要向高通支付通信專利授權費。
對于高通來説，從現在開始，來其來自蘋果的營收就将開始受到持續的負面影響。
此前華爾街研究機構 Wolfe Research 分析師 Chris Caso 就曾發布的研究報告稱，蘋果将會在 2025 年推出的 iPhone 17 系列當中首次導入自研的 5G 基帶芯片，預計将造成蘋果對高通貢獻的營收同比減少 35%，預計 2026 年将再度減少 35%。
