如今,苹果又准备再花30亿美金,前前后后好几年韶光,花出去了近百亿美金,仅仅是为了造一个基带?
带着对这个问题的好奇,董哥仔细研究了下基带芯片这个东西。虽然以前对基带芯片的制造难度有所耳闻,但是这次仔细研究之后,真的吓呆了。如果按雷军说的做芯片是九去世生平,那么做基带芯片便是百去世生平。
研究之前,本来只想写一篇文章给大家先容下,但是越研究加倍现,这东西“水很深”,一篇讲不完,这里就分两篇给大家讲讲。
基带芯片的历史便是当代通信的历史
移动通信的发展,深深地塑造了我们每个人的生活。而决定我们口中的2G、3G、4G以及5G网络的硬件基带芯片,则在一个隐秘角度里默默地影响着我们每一个人的生活。
手机基带芯片实质上是通讯协议标准下的产物,可以说谁能牢牢把握住通信协议制订的话语权,谁也就有能力把控住手机基带芯片的主导权(实际上也是把控住全体手机家当发展的主导权)。
以是,接下来,我会从通讯协议发展的大背景,来先容手机基带芯片的发展。
基带芯片,是各种终端和设备实现蜂窝移动通信的核心部件。一部手机要想实现打电话、发短信、上网等功能,基带芯片必不可少。当我们说某部手机是5G手机时,实在是在指这部手机搭载的基带支持5G通信。如果说CPU的性能表示了智好手机的处理速率和功耗,那么基带芯片则决定了手机的通话质量和上网速率。
自从1973年摩托罗拉工程师库珀发明手机以来,移动通信技能不断进化,1G时期能传输语音、2G传输文本信息、3G开始支持图片等多媒体内容、4G让直播、实时对战游戏等利用成为可能,而5G时期的来临则让人类进入了万物互联的天下。
用我们中国人的话来说,便是“1G打电话,2G聊QQ,3G刷微博,4G看视频,5G智能生活”。
而所谓“移动通信技能”,硬件部分紧张指的是基带芯片,软件部分则是每一代通信技能标准。这两大软硬件技能相互影响、促进,塑造了我们如今的智能社会。
1)1G时期,摩托罗拉大包大揽
1G作为当代移动通信技能的混沌初开阶段,基本上是谁在这个阶段弄出动静,谁便是开天辟地的“盘古”。
1978年,美国贝尔实验室成功研制了环球第一个移动蜂窝电话系统(AMPS),并于此后在芝加哥投入商用。二战期间在移动通信领域声名鹊起的摩托罗拉,则担负起了制造可以用于AMPS的设备,也便是我们在喷鼻香港电影中看到的大哥大。
当时的移动通信行业,可不像现在这样分工明确,有手机整机厂商华米OV、专门设计芯片的厂商高通,也有只生产芯片的厂商联发科。在那个时期,作为“盘古”之一的摩托罗拉什么都干,既自己生产手机、也生产各种半导体芯片,乃至就连通信的基站也是自己建(为了建基站摩托罗拉1973年发明手机,结果到1983年才上市,整整花了10年)。
当然了手机的通信芯片也是自己生产。
摩托罗拉DynaTac 8000X手机里面的电路板,后来被人拆了下来(如下图):体积看起来比如今电脑用的内存条还大。那时候基带芯片的封装办法也不像现在这样比较紧密,基本上是和内存条一样,竖着插在手机内部。
仿照技能时期,大包大揽的摩托罗拉便是移动通讯的王,不仅市场占比超过70%,而且其他厂商要用1G网络,都得给摩托罗拉交专利费。
也便是从摩托罗拉这个鼻祖开始,专利和专利费成为了移动通信发展过程中的“鲠”,卡在各国厂商的喉咙里,咳不出来,也难以下咽。不过这是后话了。
仿照技能发展到后期,问题也越来越多,比如通话质量差、不能环球漫游、随意马虎被监控、设备昂贵等,严重制约着移动通信的发展。而数字通信技能的到来,办理了这些问题。
2)2G时期,诺基亚和德州仪器的珠联璧合
1982年,不甘掉队的欧洲厂商吸取了1G时期各自为营、单打独斗的教训,基于TDMA这一核心技能,联合起来搞出了GSM,也便是后来我们说的“环球通”。
叫这个名字也和GSM的高速发展有关系。1991年爱立信和一家芬兰厂商架设了第一个GSM的移动通信网,第二年GSM就成为了欧洲市场的通信标准。1992年,诺基亚推脱手机1011。这不仅是环球首款量产的GSM手机,而且还是第一款支持发短信的手机。
有了欧洲这个大本营,GSM一起攻城略地,到1993年,就已经有四十几个国家采取了GSM标准。2002年,环球移动通信用户10.5亿,GSM就占了6.842亿。2006年,环球利用GSM移动电话的人数超过20亿。
在中国市场上,自从1994年时任邮电部部长吴基传,用诺基亚2110打通中国历史上第一个GSM电话以来,经由多年的发展,到2006年时中国已经是环球最大的GSM市场。
GSM发展如此快速,所用的数字技能比仿照技能好,是紧张缘故原由。
相对付仿照技能来说,数字技能由于采取二进制的办法来传播信息,以是抗滋扰能力强、精度高,而且用二进制编码使得其保密性好、通用性强。
不过,手机要实现数字技能通信,得利用一种叫DSP的芯片,来处理数字旗子暗记。而作为2G时期绝对霸主的诺基亚,找上了当时半导体技能实力领先的德州仪器(TI)。
虽然早在1982年TI就发布了环球第一个数字旗子暗记处理器DSP。但是TI真正的大招,还得是2003年,德州仪器发布了OMAP系列的1710处理器。
TI在OMAP系列芯片上,首次提出了异构的观点,也便是术业有专攻,专门开拓了一颗DSP ARM处理器来办理通话中的延迟和覆信问题,这才让数字技能得以发挥上风。
第二年,诺基亚推出其第一款基于Series60平台的手机6630时,就搭载了OMAP 1710。这款处理器的制程是0.09微米,相称于90纳米制程芯片,这在当时是非常前辈的制程工艺。
搭载OMAP 1710的手机,处理GSM手机的无线通信时,旗子暗记和通话质量极好。以是,当时OMAP 1710刚一发布,就受到了各大手机厂商的追捧。这个中,仅诺基亚的手机,就有6630、 6680、6681、E50、E60、E61、E62、E65、E70、N70、N71、N72、N73、N80、N90、N91和N92等型号搭载该芯片。
可以说,那些年我们用过的浩瀚诺基亚手机,“通话质量好”的背后元勋,便是TI的DSP芯片。
得到了2G功能机时期领头大哥的青睐,TI如日中天,仅仅2003~2006年,其手机处理器的市场份额就高达60%以上。而随着3G技能的发展、智好手机时期的到来,诺基亚和TI也逐渐没落。取而代之的,则是高通、苹果等玩家。
此外,2G发展的过程中,也碰着了很多问题,比如带宽小、网速慢、安全性差等。网速烦懑还可以忍受,但是后面发展出来的伪基站,则是严重威胁到了公民群众的财产安全。
伪基站的涌现,是由于2G采取了单向鉴权的办法,而到了3G、4G时期,随着双向鉴权的完善,也就从技能上堵住了伪基站、电信诱骗专横獗的根源。这也是为什么现在已经很少有人收到“假10086”发送的短信了。
3)3G时期,高通称霸
2007年,乔布斯发布初代iPhone,改变了天下。但是中国人能在正规渠道买到iPhone,却已经是2009年底的事情。
2009年10月30日,在北京世贸天阶一个下着小雨的晚上,联通搞了一场iPhone 3G和iPhone 3GS的入华仪式。当晚时任中国联通董事长的常小兵在首销仪式上表示:中国联通将尽快为用户供应完美的手机和更好的3G网络做事。
这场由中心电视台水均益主持、微博女王姚晨作为高朋的晚会,成为了移动和联通在3G时期发展的分水岭。此后,移动逐渐在3G时期掉队于联通,从而让大家形成了联通3G好于移动的印象。
而中国进入3G时期,只比首款iPhone入华早了不到11个月。2009年1月7日,工信部向三家移动运营商颁发了3G牌照,中国正式进入3G时期。
相对付2G时期的一家独大来说,3G时期的通信标准三足鼎立:欧洲标准的WCDMA、美国标准的CDMA2000以及中国标准的TD-SCDMA,成为3G的三大国际通信标准。
当时联通分到了欧洲标准的WCDMA,移动则独揽发展中国标准TD-SCDMA的任务,而电信则用的是美国标准CDMA2000。
前两者都是由GSM发展而来,而CDMA2000则是高通主推的通信制式,并不支持GSM。记得董哥当年办电信的手机卡时,还专门买了一部电信卡专用的手机,相称未便利。
可以说,历史的原形每每藏在细节里,当年年纪尚小的董哥,怎么也不会想到,这么一个生活细节,会牵扯到如此博识的技能和标准。
当时联通3G网络利用的WCDMA制式,恰好和iPhone 3G/3GS利用的网络制式相吻合,而且也向下兼容GSM。不过,iPhone入华一开始苹果找的是移动,但是由于分成比例和网络制式的不同,被联通抢了去。一韶光联通携iPhone入华,让其3G的名号一炮而红。
而移动利用的国产标准TD-SCDMA,由于刚刚出身不久,技能成熟度不高,基站、手机芯片等家当链不完善等,表现完备没有联通利用的成熟标准好。因而,联通在3G时期一骑绝尘,成功翻盘。很多人也是从3G开始,喜好上了用联通卡。
说回基带芯片。当年iPhone 3GS推出的时候,乔老爷子还在世。从初代iPhone到3GS,苹果都是用的英飞凌的基带芯片,但是表现实在不尽如人意。然后iPhone 4外挂了高通的基带后,又闹出了天线门。后来苹果的基带芯片利用在英飞凌和高通之间反复横跳,不过这些都是后话了(英特尔的芯片业务是收购了英飞凌之后才有的)。
回到3G时期。不知道大家是否把稳到刚刚提到的三大3G移动通信标准都带有“CDMA”,这四个字母可以说是高通发财致富的“武功秘籍”。
CDMA是通信技能“码分复用”的简称,和“TDMA”(时分多址)技能相对应,它们代表了两种不同的通信技能方向。和基于TDMA技能的GSM比较,CDMA掉话率低,话音质量好,被运营商称为“无线通信,有线质量”;比较GSM,CDMA基站的覆盖面积更大,建网本钱更低,而且CDMA的网络传输速率更高(便是网速更快)。
因此在3G时期,CDMA当选为根本技能,而作为这一技能的拥有者,高通赚得盆满钵满。
CDMA的核心跳频技能源于冷战期间,由于其良好的保密性和抗滋扰性,在冷战中被美国军方用来对抗苏联。
至于调频技能的发明听说是海蒂·拉玛在演奏钢琴时,溘然想到可以用钢琴不同键发出的不同频率来对旗子暗记进行加密,如果吸收者知道跳频的序列就可以解码收到的旗子暗记,如果不知道这个序列,就无法破解。
这便是CDMA技能的源头。我们能利用高质量的3G网络,都得感谢这位入选美国发明家名人堂的女明星。值得一提的是,海蒂·拉玛实在不是专职的科学家,搞发明只是她的副业,好莱坞演员才是主业。
看到海蒂·拉玛的照片,你很难把如此俏丽的面孔和CDMA这样硬核的技能联系起来。也因此,很多人认为她是历史上最俏丽的科学家。
跳频技能被发明后,一贯用于军事,直到上个世纪八十年代,高通创始人艾文·雅各布意识到跳频技能具有极高的商用代价,于是将其专利拿下,创立了高通公司。随后,高通连续研发,推出了在3G时期大放光彩的CDMA技能。
在2G时期,虽然CDMA比较GSM在措辞通话质量方面表现更好,但是由于当时高通的CDMA推出得比较晚、而且专利用度高,也还不太成熟,各国都不愿意利用CDMA,以是直到2000年底,环球CDMA用户数达到了8100万时,GSM的用户已经超过了5亿。
此外,CDMA在2G时期掉队于GSM,还和高通手握CDMA大量核心专利有关。
这一点我们不才一篇接着聊。