手机基带芯片的乱战

来源:芯世相发布时间:2023-06-071530浏览

大家知道，我现在不爱谈半导体。作为一个极其庞大而且分工协作极其细分的产业链，又涉及到无比复杂的交叉科技和地缘政治，不可能简单用红色蓝色或者黑色白色就上个标签。也许，大多数人并不想知道事实或真相，他们只想知道自己是对的。

哲库(Zeku)的事倒是让我触动挺大的，可能领导们没看过这篇老文章吧。所以翻出来修订再供大家批评。
华为的手机芯片在麒麟以前是用山峰来命名的，应用处理器(AP)是喀喇昆仑的K3，基带(Baseband Processor或叫Modem)是不那么出名的巴龙雪山；更不为人知的是3G芯片梅里(雪山)，因为它失败了。哲库的芯片命名用马里亚纳海沟。我想大家的寓意都是一致的，用于描述这项探险的艰难，但理解上却存在上天下海的偏差。

01引子

16年前，乔帮主发布第一代iPhone的时候，其实心里还是不太有底气的。在发布会前乔布斯整整排练了6天，但是问题不断：iPhone不是打不了电话就是上不了网。更糟糕的是，当时英飞凌提供的基带芯片连3G都不支持，而诺基亚和摩托罗拉早4、5年就有了3G手机。
为了赶运营商ATT的暑期档和敲定绑定合同，乔布斯不得不提前发布了iPhone一代：一个半成品，一个只能打电话的音乐播放器。因为它还没有应用商店不能装软件、不能输汉字、只有2G、没有GPS、而其发售还要等半年后才开始。
iPhone仓促的发布使得谷歌得到充足的时间来模仿和学习iPhone。第二年，第一代安卓机G1发布时就完全赶上iPhone的进度，直接提供3G支持和应用商店，带GPS能导航甚至能换电池，高通SoC的信号还特别稳定。此后，安卓的市占率一路飙升把iPhone甩在后面。

（2008年我在硅谷买的HTC Dream(G1)

原本认为自己遥遥领先至少两年的乔帮主震怒地说到：“我要用尽苹果400亿美金的现金，发动一场热核战争，来摧毁安卓，because it's a stolen product(因为它是偷来的)。”
回过头来看，苹果当初为什么选择了当时并不算领先的英飞凌作为通信芯片提供商呢？新入行半导体圈的朋友，也许不知道2G-3G时代手机芯片竞争之惨烈，我们慢慢回顾一下。

02群雄争霸

在模拟手机(1G)时代，摩托罗拉是毫无疑问的老大，占据超过7成的市场份额。而其半导体部(后来的Freescale)，当年也是非常强悍，比如给苹果电脑的CPU性能还曾比英特尔强半代。
欧洲国家为了干翻摩托罗拉，合伙搞了GSM标准，随后相关手机也纷纷出炉，平均一个国家一个吧：芬兰诺基亚，瑞典爱立信，德国西门子，荷兰飞利浦，法国阿尔卡特等。这些厂商不仅做手机，也自己做基础网络设施(基站等)和芯片，个个是全能。
有意思的是，好像没看见英国手机品牌。后来倒是一家曾叫橡果(Acorn)的英国公司倒是横扫世界，这就是ARM。
乔布斯大刀砍掉ARM为基础的Newton平板后，慧眼识珠的是TI(德州仪器)。TI在诺基亚商务机6110开始引入ARM7并独家贡献了7成收入给橡果，使得ARM又熬过10年大翻身。(中国同期也有一家流弊到爆的橡果公司，是今天直播带货的祖师爷，后来也栽在手机带货上。)

(我喜欢揪着那个天线把手机从裤兜里拿出来)
美国的半导体厂商情况比较复杂，做手机主芯片的公司一堆，比如TI、Skyworks、ADI、Agere、Broadcom、Marvell、Qualcomm等。但是在美国的手机大厂基本就摩托罗拉一家，人家自家有芯片还很强。所以这些芯片巨头纷纷跨海寻找客户，引起一团又一团的乱战，最后又纷纷栽倒。
值得分析的是，这么多厂商蜂拥挤入GSM，一方面说明了手机市场的爆发，另一方面说明在2G时代做手机芯片技术门槛并不高。
不过，不像今天手机芯片集成度很高，那时的各家设计真是百花齐放，今天一个芯片可以完成的工作，当年用MCU+DSP+AD/DA+ROM+RF等十几个芯片和几十个分离器件是很正常的，各家的套片和开发工具都不一样，调试更是非常麻烦。
低集成度的芯片这给手机品牌厂带来巨大的不便，因为这对技术能力的要求非常高。设计一款手机的板子和软件非常耗时，因此后来各种方案公司(独立Design House，IDH)纷纷出现，为原厂直接提供设计原型或模组。同一块板子，原厂只要设计外观和菜单就好了。
而这些IDH，后来经过大浪淘沙，留下来的是今天手机代工巨头。

03欧洲手机芯片的归宿

1999年，西门子半导体部分拆独立，这就是英飞凌(Infineon)。记得多年前在英飞凌上班的时候，西门子手机是标配。公司还有个奇怪的福利，就是手机如果丢了的话，还能再买一个免费报销。现在想想也许这不算福利，手机丢了让你别犹豫赶紧买一个别耽误工作:-)。
西门子手机的质量真是好，感觉拿它当榔头敲钉子都不会坏。但是在那个手机没啥功能的年代，外观和铃声啥的比内涵更重要，西门子这种慢公司逐渐跟不上了。
2005年，在试图卖给摩托罗拉失败后，财大气粗的西门子居然倒贴3.5亿欧元把手机部门送给台湾明基(BENQ)。但之后一年，当时世界第一大手机代工厂明基的自有品牌梦就破灭了，主要原因大概是德国人所谓的工匠精神太慢了。

（我的西门子摔了无数次，死活不坏）
在西门子手机不灵光的时候，单一大客户的英飞凌无线事业部原本也摇摇欲坠。就在2005年，英飞凌奋力推出业界领先的面向100美金低价手机单芯片解决方案X-Gold，一时间吸引并成功打入诺基亚、LG、三星和康佳、中兴等厂商。
同时，秘密研发iPhone的乔布斯，也正在寻找一款高集成度功能简单的手机方案。这个我们留到后面再说。
放弃西门子手机后，我改用了飞利浦9@9c，这款手机除了轻便好看，还有个神奇的特性，就是能待机一个月。出个差都不用带充电器，在今天简直是神话。

可惜飞利浦手机只比西门子多坚持了一年，被卖给了中电(CEC)。飞利浦芯片平台在CEC旗下公司又来回玩了几年就瘫痪了，但超级省电的基带设计也许后来被工程师带去了华为。
阿尔卡特手机品牌在2005年卖给了TCL。我们来看欧洲另两家手机芯片豪门(NXP和STMicro)的结局:
2002年，阿尔卡特手机芯片部门并入意法半导体(ST)2006年，飞利浦半导体独立，即恩智浦(NXP)2008年，NXP无线部门分离和ST成立合资公司ST-NXP Wireless2009年， ST-NXP Wireless和爱立信手机研发合并，成立ST-Ericsson2013年， ST-Ericsson关闭(相当于倒闭)
和其它欧洲手机大厂不同的是，诺基亚更擅长设计外包。一开始，诺基亚就选中了半导体业综合实力最雄厚、产品线最齐全的德州仪器(TI)作为合作伙伴。
TI高超的技术能力为诺基亚带来了丰富的产品线和稳定的通讯信号质量。很少有其它厂商在推出这么多型号后还没几个因品质搞砸了的机型。不过，几乎算是用TI做单一平台的诺基亚在全球手机市场份额达到惊人的49%时，不再满意自己对TI的议价能力。
2007年，诺基亚开始了新的多供应商战略，STM和英飞凌为了打进去都提供了利润极低的报价。由此，TI开始讨厌基带芯片的业务，一年一换代的更新也太快了，ROI比起TI的那些十多年生命期的工业类芯片差太多。
2008年，TI宣布逐步退出基带业务，逼迫诺基亚2012年前完成全面换平台。结果是加上苹果和安卓的突袭，诺基亚也从2008年开始了市场份额下降的漫漫长路。
诺基亚自己也有个小型的Modem部门，主要是基带技术研发而不太做芯片，终端产品有那种电脑上网用的USB Dongle。这个东西比手机简单很多，因为不需要操作系统以及屏幕键盘等。中兴和华为当年就是靠这个东西进军消费者业务，靠低价高质席卷欧美，为后来的手机业务打下扎实的基础。诺基亚的Modem部门在2010年被卖给日本的瑞萨。
2011年开始，诺基亚全面采用高通平台用于Windows Phone系列Lumia，头也不回地走向了悬崖。

04美国的芯片战国

1999年，科胜讯(Conexant)从工业自动化公司Rockwell分离。那时的笔记本电脑配一颗科胜讯的有线电话拨号Modem是高端的标志。
2002年，Skyworks从科胜讯分离，专注无线通讯，基带Modem自然也是其主攻方向。新生的Skyworks很快成为德信无线的擅长平台并在中国不少中型厂商开枝散叶。然而好景不长，联发科的Turn-key战略从2004年开始席卷中国两年后，Skyworks宣布放弃基带业务。其后，Skyworks专注于射频前端，靠着苹果、三星和华为手机，和TriQuint与RF Micro合并来的Qorvo成为RF双雄。
亚德诺(ADI)是家很勤奋的公司，一直在中国默默耕耘，手机芯片曾在国内很多二线品牌出现，但只是勉强撑着。联发科在山寨功能机市场大获成功后，急需TD技术进入主流品牌3G市场并和展讯竞争，而ADI刚好有TD芯片。2007年ADI以3.5亿美金把手机部门卖给联发科，这笔交易算得上双赢。ADI算是个美商半导体的另类，公司到今天也没被大公司并购还活得很好。没被吃掉的原因很简单，创始人Ray Stata一直掌舵，直到去年88岁才卸任董事长但仍留在董事会。这符合本人另外一篇文章《BIOS和PC的故事》中的总结。
博通(Broadcom)一直在Wifi蓝牙GPS领域占据领先地位，但用其基带厂商真不多见，它的基带往往作为搭售，有点不同。但是作为公司名字带com的通讯公司，砍掉基带这个大市场真是下不去手，所以在3G时代一直强撑着。2012年博通收购瑞萨的LTE平台，试图在4G领域进行反攻。然而，后面的LTE芯片开发实在是太费钱还不顺利，进度一拖再拖，到2014年终于宣布不玩了基带了。
Marvell是华裔公司的荣光，抓潮流的能力非常强，在存储和Wifi的风口都果断抓住。2006年Marvell再次显示了其远见，收购了英特尔的ARM(XScale)手机平台，等于囊入当时最火的Palm智能机。要知道这正巧发生在iPhone诞生前一年。还有一件事，TD-SCDMA被所有人不看好的时候，Marvell推出了支持TD的芯片，压中了中移动。Marvell 手机平台的大客户是黑莓，这个风口抓得也很准。只可惜后来基带市场拼得太惨烈，Marvell那些上一代智能手机客户都奄奄一息，在2015年Marvell也裁撤了基带团队。
Agere是原来朗讯的半导体，作为传统语音通讯的玩家，确实能熬到新世纪已经很不错了。2006年，Agere被LSI收购，2007年LSI把Agere的手机基带部分卖给了英飞凌。
值得一提的是，高通曾为了抵抗反垄断法把CDMA IP授权给LSI。LSI在2002把CDMA IP又卖给了威盛，即威睿电通(VIA Telecom)。后来这个IP值大钱了，威睿把它又授权给联发科和英特尔，这下他们都能不给高通CDMA版税做全网通了。
今天大热的NVidia，在基带上也走了一段弯路。皮衣黄老板对前沿技术的感觉，在业界无人能敌。智能机大潮来临时，NVidia自然不能放过，Tegra芯片在早期抢滩了不少生意。2011年Nvidia收购了Icera，试图补足通信能力后开始形成做全整合SoC的能力。
然而，黄老板也低估了做基带Modem的难度，到2015年不得不宣布放弃。这件事在当时对黄老板打击应该是蛮大的，因为这意味着最火最热的手机市场和NVidia无关了。大概也是这个原因，过了几年黄老板横下心想收购ARM。但是塞翁失马，躲开了手机领域的乱战，为NVidia在后面深度挖掘GPU的潜力(CUDA/HPC/Crypto/AI…)而一飞冲天也许不无关系。

05联发科(MediaTek，俗称MTK)

前面提到收购西门子手机市场失败的明基，旗下有个芯片部门叫络达，WLAN和射频比较强。2006年，联发科以高溢价收购了络达，给自家基带补足了短板并完成了3G的卡位。
MTK和台厂普遍有个独有的能力，就是渠道管控非常高明，一方面通过代理培养了无数名字都没听过的手机厂和design house，另外一方面通过走货商(贸易商)调节市场需求和价格。加上大陆中小品牌对现货的热爱以及大手机厂对倒货的诱惑，MTK的成就是欧美大厂很难复制的。
现在一窝蜂搞各种芯片包括碳化硅，和当年一窝蜂搞design house和山寨机一样一样的：小打小闹门槛很低，但做大做强也很不容易。老板们对赚快钱的渴望远大于使命感。
MTK在4G时代也不太顺利，产品研发一直落后于高通。那时华米OV等大厂几乎没有用MTK的，由此也可见基带之不好做，经验大厂也可能会栽跟头。直到后来MTK破釜沉舟豪赌5G，以天玑系列芯片销量逆转高通。

06结局

总之，手机基带Modem的玩家欧洲木有了，大玩家里剩下韩国的三星、美国的高通、中国的联发科、海思和展讯，也许还有中兴。相信能坚持读到现在的朋友，关于高通和华为应该不需要再多讲。提及华为巴龙Modem的综合素质之优秀，让我们既自豪又惋惜。
随着国际基带平台的各种大洗牌，国内曾风光一时的Design House也死掉九成多，比如和飞利浦合作的中电赛龙，后来因飞利浦芯片问题丧失竞争力而倒闭。和英飞凌合作过的嘉盛联桥，后来成了著名的跑路公司。提早转到联发科平台(2013年MTK收购了MStar)和提早转成手机ODM代工的Design House在熬过了2G-3G的乱战后，后来脱颖而出：比如闻泰、龙旗和华勤等。
当年战国争雄的时候，中国的TD-SCDMA制式还曾冒出过几家芯片公司，比如飞利浦与摩托罗拉参与投资和提供技术的天碁，和诺基亚与TI参与投资的凯明，还有大唐联芯等。天碁最后卖给ST-Ericsson，凯明花光了钱破产。TD的故事估计没100页讲不完，反正是个烧上千亿的故事，最后在基带上结下的果实最后大概只有展讯吃到了。

07苹果

最后回来继续说苹果和英飞凌。
英飞凌在诺基亚三星LG等客户处都只是个廉价备用的第二第三货源。加上iPhone前三代的销量并不高，因此英飞凌无线部门仍一直亏钱。到了划时代的iPhone 4推出的时候，虽然英飞凌仍是WCDMA版主要供应商，但高通作为CDMA2000版基带提供者也加入进来了。两者实力一比便比出了差距。高通在CDMA是垄断态势，苹果也没更好的选择。
最初乔帮主选英飞凌是看重它单芯片集成度高，塞到iPhone里板子不会太大。另外英飞凌因为客户少对苹果依赖度高，而苹果做手机当时也很小，其它芯片大厂很多还看不上它，等于两家抱团取暖。
然而恐怕老乔这么有远见的人也没料到3G/4G会以这么快的速度和WiFi平起平坐，苹果的研发重心都放在自研SoC处理器忽略了基带。
当年英飞凌3G平台开发进度慢，因为方案是在2G芯片的基础上增加3G，这个难度后来证明比推倒重来还大。跑英飞凌基带的iPhone常存在信号弱的问题，在iPhone 4时乔布斯把天线做成手机外面整整一圈不锈钢来提高信号强度，结果出了“天线门”。
虽然极其不喜欢高通的高昂版税(手机售价的5%，而iPhone卖得贵啊)，乔布斯还是被迫从iPhone 4s起放弃英飞凌转到高通平台，因为高通技术确实强，在接下来的4G LTE平台更是遥遥领先。
2010年，英飞凌把无法盈利的无线部门以14亿美金卖给英特尔，应该说是个极佳的结局。因为对比Freescale、TI、Skyworks等公司Baseband部门，都是没人买而自己关闭的。乔布斯评论英特尔收购英飞凌无线时说，“我很高兴。”
当时没有人知道他高兴什么，因为英特尔收购了英飞凌无线后马上就丢掉了苹果这个最大客户。还有些科技媒体评论到苹果应该自己收购英飞凌，不过过了几年我们开始明白点了。
最最关键的是没有英特尔这种亏得起的老爹，英飞凌无线真真是熬不下去。英特尔收购后的这个部门一亏就是连续6、7年和烧掉上百亿美金，即使这样开发进度还一直落后。如果不是英特尔财大气粗，早坚持不下去了。
Tim Cook顶着网友的怒骂和专家的批评，从iPhone 7开始重新引入英特尔LTE基带作为双货源之一，即使性能上比高通差不少。苹果甚至把高通芯片进行限速，来掩盖英特尔芯片的不足。
而到了iPhone Xs一代，英特尔基带Modem XMM7560正式取代了高通，像是完成了老乔的心愿，不交高通税省了一大笔钱。

但是，到了5G研发时英特尔仍然delay，原本应该搭载5G的iPhone 11没赶上，连iPhone 12都眼看要跳票。
2019年，苹果只得收购了英特尔基带团队，宣布重新用回高通。然而过了四年，苹果还是没有能推出自研的基带，完成Apple Silicon最后的一块重要拼图。
以苹果这么强悍的财力，问题出在哪儿呢？
因为开发模拟或数模混合芯片并不能像开发数字芯片那样直接买IP堆钱堆面积，需要长期know-how的积累。基带和射频的配合，也是个经验磨出来的技术活，5G射频功放(PA)也是著名的难做。英飞凌(英特尔)平台因为客户少，试错的机会也少。研发和测试投入太高而后期只有一个客户的话，分摊也显然非常不划算。
像目前最先进的5G基带还集成了射频，速度可高达10Gpbs，不仅要支持2G-4G，还要支持各国不同的频段包括毫米波甚至卫星通信，测试下来工程师要跑遍全球的各种基站环境，这就是长期积累的价值。这不像开发软件第一版一堆bug可以快速收敛，这种复杂芯片测试出来bug一多就完蛋了：上市时间窗口和高昂成本根本不允许反复流片和迭代，像纯数字芯片那样靠软件处理bug也不大行得通。
因此，从2G到5G二三十年的各种犄角旮旯的积累，全部是有价值的，这和工业软件的路子倒是非常像的。可能这也是目前几乎没有基带新玩家的原因吧。
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话说回来，10多年前的那波基带厂商群雄争霸(芯片/设计公司(IDH)/ODM等)，为今天培养了大量关键人才和奠定了技术及市场基础，也造就了中国很多杰出的手机企业。本文只是从一个狭窄的角度抛砖引玉，期待各位可以一起回顾那段疯狂而燃烧的岁月。

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