第一代 iPhone 晶片選擇了誰?
12 年前,喬幫主發布第一代 iPhone的時候,其實心裡還是不太有底氣的。在發表會前賈伯斯整整排練了 6 天,但是問題不斷:iPhone 不是打不了電話就是上不了網。更糟糕的是,當時英飛淩提供的基頻晶片連 3G 都不支持,而諾基亞(Nokia, NOK-US)和摩托羅拉(Motorola Solutions, MSI-US)早四五年就有了 3G 手機。
為了趕營運商 AT&T(T-US) 的暑期檔和敲定綁定合約,賈伯斯不得不提前發布了 iPhone 一代——一個半成品,一個只能打電話的音樂播放器。它還沒有應用商店、不能裝軟體、漢字也不能輸入,其發售還要等半年後才開始。
iPhone 倉促的發布使得 Google 得到充足的時間來模仿和學習 iPhone。第二年,第一代安卓機 G1 發布時就完全趕上 iPhone 的進度,直接提供 3G 支持和應用商店,帶 GPS 能導航甚至能換電池,高通(Qualcomm, QCOM-US) SoC 的訊號還特別穩定。此後,安卓的市占率一路飆升把 iPhone 甩在後面。
原本認為自己遙遙領先至少兩年的喬幫主震怒地說道:「我要用盡蘋果(Apple, AAPL-US) 400 億美金的存款,發動一場熱核戰爭,來摧毀安卓,因為它是偷來的(because it’s a stolen product)。」
回過頭來看,蘋果當初為什麼選擇了當時並不領先的英飛淩作為主通訊晶片提供商呢?新入行半導體圈的朋友,也許不知道 2G ~ 3G 時代手機晶片競爭之慘烈,我們慢慢回顧一下。
曾經的群雄爭霸 如今又剩下誰?
在模擬手機(1G)時代,摩托羅拉是毫無疑問的老大,占據超過 7 成的市場佔有率。而其半導體部(後來的 Freescale),當年也是非常強悍,比如給蘋果電腦的 CPU 性能比英特爾(Intel, INTC-US)還強半代。
歐洲國家為了幹翻摩托羅拉合夥搞了 GSM 標準後,相關手機也紛紛出爐,平均一個國家一個吧:芬蘭諾基亞,瑞典愛立信(Ericsson, ERIC-US),德國西門子(Siemens AG, SIE-DE),荷蘭飛利浦(Phillips, LIGHT-NL),法國阿爾卡特等。這些廠商不僅做手機,也自己做手機基礎網路設施(基地台等),多半還能做晶片,個個是全能。
有意思的是,好像沒看見英國手機品牌。後來倒是一家曾叫橡果(Acorn)的英國公司倒是橫掃世界,這就是 ARM。
賈伯斯大刀砍掉 ARM 為基礎的 Newton 平板後,慧眼識珠的是 TI(德州儀器(Texas Instruments, TXN-US))。TI 在諾基亞商務機 6110 開始引入 ARM7 並獨家貢獻了 7 成收入給橡果,使得 ARM 又熬過 10 年大翻身。(中國同期也有一家牛到爆的橡果公司,是今天直播帶貨的祖師爺,後來也栽在手機帶貨上。)
美國的半導體廠商情況比較複雜,做手機主晶片的公司一堆,比如 TI、Skyworks、ADI、Agere、Broadcom、Marvell、Qualcomm 等。但是手機大廠基本就摩托羅拉一家,人家自家有晶片還很強。所以這些公司的紛紛跨海尋找客戶,引起一團又一團的亂戰,最後又紛紛栽倒。
值得分析的是,這麼多廠商蜂擁擠入 GSM,一方面說明了。
不過,不像今天手機核心晶片集成度很高,那時的各家設計真是百花齊放,今天一個晶片可以完成的工作,當年用 MCU+DSP+ROM 等十幾個晶片和分離器件是很手機市場的爆發,另一方面說明在 2G 時代做手機晶片技術門檻並不高是正常的,各家的套片和開發工具都不一樣,調試更是麻煩。
低集成度的晶片這給手機品牌廠帶來巨大的不便,因為這對技術能力的要求非常高。設計一款手機的板子和軟體非常耗時,因此後來各種方案公司(獨立 Design House,IDH)紛紛出現,為原廠直接提供設計原型或模組。同一塊板子,原廠只要設計外觀和菜單就好了。
而這些 IDH,後來經過大浪淘沙,留下來的是今天手機代工巨頭。
歐洲手機晶片的歸宿落入誰家?
英飛淩
1999 年,西門子半導體部分拆獨立,這就是英飛淩(Infineon)。
我剛開始在英飛淩上班的時候,西門子手機是標配。公司還有個奇怪的福利,就是手機如果丟了的話,還能再買一個免費報銷。現在想想也許這不算福利,手機丟了讓你別猶豫趕緊買一個,別耽誤工作。
西門子手機的質量真是好,感覺拿它當榔頭敲釘子都不會壞。但是在那個手機沒什麼功能的年代,外觀比內涵更重要,西門子這種慢公司真的是不太吃香。
2005 年,在試圖賣給摩托羅拉失敗後,財大氣粗的西門子居然倒貼 3.5 億歐元把手機部門送給台灣明基(Benq)。然後不到一年,當時世界第一大手機代工廠明基的自有品牌夢就破滅了,原因還是德國人所謂的工匠精神太慢了。
在西門子手機不靈光的時候,單一大客戶的英飛淩無線部門原本也搖搖欲墜。 2005 年,英飛淩奮力推出業界領先的面向 100 美金低價手機單晶片解決方案 X-Gold,一時間成功打入諾基亞、LG、三星和康佳、中興等中國廠商。
同時,秘密研發 iPhone 的賈伯斯,也正在尋找一款高集成度功能簡單的基頻晶片。這個我們留到後面再說。
飛利浦
放棄西門子手機後,我改用了飛利浦 9 @ 9c ,這款手機除了輕便好看,還有個神奇的特性,就是能待機一個月。出個差都不用帶充電器,在今天看來簡直是神話。
可惜飛利浦手機只比西門子多堅持了一年,賣給了中電( 1611-TW )(CEC),飛利浦晶片平台在 CEC 旗下公司又來回玩了幾年,但超級省電的基頻設計也許後來被工程師帶去了華為。阿爾卡特手機品牌在 2005 年賣給 TCL,我們來看歐洲另兩家手機晶片豪門(NXP 和 STMicro)的結局:
- 2002 年,阿爾卡特手機晶片部門並入意法半導體(ST)
- 2006 年,飛利浦半導體獨立,即恩智浦(NXP)
- 2008 年,NXP 無線部門分離和 ST 成立合資公司 ST-NXP Wireless
- 2009 年, ST-NXP Wireless 和愛立信手機研發合併,成立 ST-Ericsson
- 2013 年, ST-Ericsson 倒閉
諾基亞
和其它歐洲手機大廠不同的是,諾基亞更擅長設計外包。一開始,諾基亞就選中了半導體業實力最雄厚產品線最齊全的德州儀器(TI)作為設計合作夥伴。
TI 高超的技術能力為諾基亞帶來了豐富的產品線和穩定的通訊訊號質量。很少有其它廠商在推出這麽多型號後還沒幾個因品質搞砸了的機型。不過,幾乎算是用 TI 做單一平台供應商的諾基亞在手機市場佔有率達到驚人的 49% 時,不再滿意自己的議價能力。
2007 年,諾基亞開始了新的多供應商戰略。STM 和英飛淩為了搶市佔率都提供了利潤極低的報價。TI 開始討厭基頻晶片的業務,因為一年一換代的更新太快了,投入資源的回報比起工業類晶片差太多。
2008 年,TI 宣布逐步退出基頻業務,逼迫諾基亞 2012 年前完成全面換平台。結果是加上蘋果和安卓的突襲,諾基亞也從 2008 年開始了市場佔有率下降的漫漫長路。
諾基亞自己也有個小型的 Modem 部門,主要是基頻技術研發而不太做晶片,終端產品有那種電腦上網用的 USB Dongle。這個東西比手機簡單很多,因為不需要操作系統以及螢幕鍵盤等。中興和華為當年就是靠這個東西進軍消費者業務,靠低價高質席捲歐美,為今天手機業務打下紮實的基礎。諾基亞的 Modem 部門在 2010 年被賣給日本的瑞薩。
2011 年開始諾基亞完全採用高通平台用於 Windows Phone 系列 Lumia,頭也不回地走向了懸崖。
美國的晶片戰國 輝達也曾經放棄!
Skyworks
1999 年,科勝訊(Conexant)從工業自動化公司 Rockwell 分離。那時的筆記本電腦配一顆科勝訊的有線電話撥號 Modem 是高端的標誌。
2002 年,Skyworks 從科勝訊分離,專注無線通訊,基頻 Modem 自然也是其主攻方向。新生的 Skyworks 很快成為德信無線的擅長平台並在中國不少中型廠商開枝散葉。然而好景不長,聯發科( 2454-TW )的 Turnkey 方案從 2004 年開始席捲中國兩年後,Skyworks 宣布放棄基頻業務。其後,Skyworks 專注於射頻領域,靠著蘋果、三星和華為手機,和 TriQuint 與 RF Micro 合併來的 Qorvo 成為 RF 雙雄。
亞德諾(ADI)
亞德諾(ADI)是家很勤奮的公司,一直在中國默默耕耘。手機晶片曾在國內很多二線品牌出現,但只是勉強撐著。聯發科在山寨功能機市場大獲成功後,急需 TD 技術進入主流 3G 市場並和展訊競爭,而 ADI 剛好有 TD 晶片。 2007 年 ADI 以 3.5 億美金把手機部門賣給聯發科,這筆交易算得上雙贏。
ADI 算是個美商半導體的另類,公司到今天也沒被大公司併購還活得很好。沒被吃掉的原因很簡單,創辦人 Ray Stata 一直掌舵,直到去年 88 歲才卸任董事長但仍留在董事會。這符合本人另外一篇文章《BIOS 和 PC 的故事》中的總結。
博通(Broadcom)
博通(Broadcom, AVGO-US)(Broadcom)一直在 Wifi 藍牙 GPS 領域占據領先地位,但用其基頻廠商真不多見,它的基頻往往作為搭售,有點另類。但是作為公司名字帶 com 的通訊公司,砍掉基頻這個大市場真是下不去手,所以在 3G 時代一直強撐著。 2012 年 Broadcom 收購瑞薩的 LTE 平台(諾基亞),試圖在 4G 領域進行反攻。然而,後面的 LTE 晶片開發實在是太花錢還不順利,進度一拖再拖,到 2014 年終於宣布不玩基頻了。
Marvell
Marvell 是華裔公司的榮光,抓潮流的能力非常強,在儲存和 Wifi 的風口(註:風口指投資機會或趨勢)都果斷抓住。
2006 年 Marvell 再次顯示了其遠見,收購了英特爾的 ARM(XScale)手機平台,等於囊入當時最火的 Palm 智能機。要知道這正巧發生在 iPhone 誕生前一年。
還有一件事,TD-SCDMA 被所有人不看好的時候,Marvell 推出了支持 TD 的晶片,壓中了中行動。Marvell Baseband 平台的大客戶是黑莓(BlackBerry Ltd, BB-US),這個風口抓得也很準。只可惜後來基頻市場拼得太慘烈,Marvell 那些上一代智慧型手機客戶都奄奄一息,在 2015 年 Marvell 也裁撤了基頻團隊。
Agere
Agere 是原來朗訊的半導體,作為傳統語音通訊的玩家,確實能熬到新世紀就不錯了。 2006 年,Agere 被 LSI 收購, 2007 年 LSI 把 Agere 的手機基頻部分賣給了英飛淩。值得一提的是,高通曾為了抵抗反壟斷法把 CDMA IP 授權給 LSI。LSI 在 2002 把 CDMA IP 又賣給了威盛( 2388-TW ),即威睿電通(VIA Telecom)。後來這個 IP 值大錢了,威睿把它又授權給聯發科和英特爾,這下他們都能不給高通 CDMA 版稅做全網通了。
NVidia
今天大熱的 NVidia,在基頻上也走了一段彎路。皮衣黃老闆對前端技術的感覺,在業界無人能敵。智能機大潮來臨時,NVidia 自然不能放過,Tegra 晶片在早期搶灘了不少生意。 2011 年 Nvidia 收購了 Icera,試圖補足通訊能力後開始形成做全整合 SoC 的能力。
然而,黃老闆也低估了做基頻 Modem 的難度,到 2015 年不得不宣布放棄。這件事在當時對黃老闆打擊應該是蠻大的,因為這意味著最火最熱的手機市場和 NVidia 無關了。大概也是這個原因,過了幾年黃老闆橫下心想收購 ARM。
但是塞翁失馬,躲開了手機領域的亂戰,為 NVidia 在後面深度挖掘 GPU 的潛力(CUDA/HPC/Crypto/AI……)而一飛沖天也許不無關係。
聯發科的成功並非一蹴可幾!
前面提到收購西門子手機市場失敗的明基,旗下有個晶片部門叫絡達,WLAN 和射頻比較強。 2006 年,聯發科(MedaTek,俗稱 MTK)以高溢價收購了絡達,給自家基頻補足了短板並完成了 3G 的卡位。
MTK 和台廠普遍有個獨有的能力,就是渠道管控非常高明,一方面通過代理培養了無數名字都沒聽過的手機廠和 design house,另外一方面通過貿易商調節市場需求和價格。加上大陸中小品牌對現貨的熱愛以及大手機廠對倒貨的誘惑,MTK 的成就是歐美大廠很難複製的。
現在一窩蜂搞各種晶片包括碳化矽,和當年一窩蜂搞 design house 和山寨機一樣一樣的:小打小鬧門檻很低,但做大做強也很不容易。老闆們對賺快錢的渴望遠大於使命感。
MTK 在 4G 時代也不太順利,產品研發一直落後於高通。那時華米 OV 等大廠幾乎沒有用 MTK 的,由此也可見基頻之不好做,經驗大廠也可能會栽跟頭。
直到後來 MTK 破釜沈舟豪賭 5G ,以天璣系列晶片銷量逆轉高通。
群雄爭霸的真正贏家
總之,手機基頻 Modem 的歐洲玩家沒有了,大玩家裡剩下韓國三星,美國高通,中國的聯發科、海思和展訊,也許還有中興。相信能堅持讀到現在的朋友,關於高通和華為應該不需要再多講。提及華為巴龍 Modem 的綜合素質之優秀,讓我們既自豪又惋惜。
隨著國際基頻平台的各種大洗牌,國內曾風光一時的 Design House 也死掉九成多,比如和飛利浦合作的中電賽龍,後來因飛利浦晶片問題喪失競爭力而倒閉。和英飛淩合作過的嘉盛聯橋,後來成了著名的跑路公司。提早轉到聯發科平台( 2013 年 MTK 收購了 MStar)和提早轉成手機 ODM 代工的 Design House 在熬過了 2G ~ 3G 的亂戰後,後來脫穎而出:比如聞泰、龍旗和華勤等。
其實,當年戰國爭雄的時候,中國的 TD-SCDMA 還曾冒出過幾家晶片公司,比如飛利浦與摩托羅拉參與投資和提供技術的天碁,和諾基亞與 TI 參與投資的凱明,還有大唐聯芯等。天碁最後賣給 ST-Ericsson,凱明花光了錢破產。TD 的故事沒 100 頁講不完,反正是個燒上千億的故事,最後在基頻上結下的果實最後大概只有展訊吃到了。
蘋果與英飛凌有什麼淵源?
最後,回來說蘋果和英飛淩。
抱團取暖的起源
英飛淩在諾基亞三星 LG 等客戶處都只是個廉價備用的第二第三貨源。加上 iPhone 前三代的銷量並不高,因此英飛淩無線部門一直虧錢。到了劃時代的 iPhone 4 推出的時候,雖然英飛淩仍是 WCDMA 版主要供應商,但高通作為 CDMA2000 版基頻提供者也加入進來了。高通在 CDMA 是壟斷態勢,蘋果也沒更好的選擇。
最初賈伯斯選英飛淩是看重它單晶片集成度高,塞到 iPhone 裡板子不會太大。另外英飛淩因為客戶少對蘋果依賴度高,而蘋果做手機當時也很小,其它晶片大廠很多還看不上,等於兩家抱團取暖。
然而恐怕老喬這麽有遠見的人也沒料到 3G / 4G 會以這麽快的速度和 WiFi 平起平坐,蘋果的研發重心都放在自研 SoC 處理器忽略了基頻。
不僅當年英飛淩 3G 平台開發進度慢,因為方案是在 2G 晶片的基礎上增加 3G ,這個難度後來證明比推倒重來還大。跑英飛淩基頻的 iPhone 常存在訊號弱的問題,在 iPhone 4 時賈伯斯把天線做成手機外面整整一圈不銹鋼來提高訊號強度,結果出了「天線門」。
雖然極其不喜歡高通的高昂版稅(手機售價的 5% ,而 iPhone 賣得貴啊),賈伯斯還是被迫放棄英飛淩轉到高通平台,因為高通的技術實在是太強了,在接下來的 4G LTE 平台更是遙遙領先。
英特爾收購英飛淩無線部門
2010 年,英飛淩把無法獲利的無線部門以 14 億美金賣給英特爾,應該說是個極佳的結局。因為對比 Freescale、TI、Skyworks 等公司 Baseband 部門,都是沒人買而自己關閉的。賈伯斯評論英特爾收購英飛淩無線時說,「我很高興」。
當時沒有人知道他高興什麼,因為英特爾收購了英飛淩無線後馬上就丟掉了蘋果這個最大客戶。還有些科技媒體說蘋果應該自己收購英飛淩,不過過了幾年我們開始明白點了。
最關鍵的是沒有英特爾這種虧得起的老爹,英飛淩無線真是熬不下去。收購後的無線部門一虧就是六七年,虧掉上百億美金,即使這樣開發進度還一直落後,跟不上高通。如果不是英特爾財大氣粗,早堅持不下去了。
Tim Cook 頂著無數網友的怒罵和專家的批評,從 iPhone 7 開始重新引入英特爾 LTE 基頻作為雙貨源之一,即使性能上比高通差一大截。蘋果甚至把高通晶片進行限速,來彌補英特爾晶片的不足。
而到了 iPhone Xs 一代,英特爾基頻 Modem XMM7560 正式取代了高通,像是完成了老喬的心願,不交高通稅省了一大筆錢。
但是,到了 5G 研發時英特爾仍然 delay,原本應該搭載 5G 的 iPhone 11 沒趕上,連 iPhone 12 都眼看要跳票。
蘋果重新用回高通
2019 年,蘋果只得收購了英特爾基頻團隊,宣布重新用回高通。然而過了四年,蘋果還是沒有能推出自己研發的基頻,完成 Apple Silicon 最後的一塊重要拼圖。
以蘋果這麼強悍的財力,問題出在哪兒呢?
因為開發模擬或數模混合晶片並不能像開發數字晶片那樣直接買 IP 堆錢堆面積,需要長期 know-how 的累積。基頻和射頻的配合,也是個經驗磨出來的技術活, 5G 射頻功放(PA)也是著名的難做。英飛淩(英特爾)平台因為客戶少,試錯的機會也少。研發和測試投入太高而後期只有一個客戶的話,分攤也顯然非常不划算。
像目前最先進的 5G 基頻還集成了射頻,速度可高達 10Gpbs ,不僅要支持 2G – 4G ,還要支持各國不同的頻段包括毫米波甚至衛星通訊,測試下來工程師要跑遍全球的各種基地台環境,這就是長期累積的價值。這不像開發軟體第一版一堆 bug 可以快速收斂,這種複雜晶片測試出來 bug 一多就完蛋了:上市時間和高昂成本根本不允許反覆像流水線一樣通過一系列工藝步驟製造芯片和反覆執行,像純數字晶片那樣靠軟體處理 bug 也不太行得通。
成功取決於細節
因此,從 2G 到 5G 二三十年的各種細節的累積,全部都是有價值的,這和工業軟體的發展過程倒是非常像的。可能這也是目前幾乎沒有基頻新玩家的原因吧。
話說回來, 10 多年前的那波基頻廠商群雄爭霸(晶片/設計公司(IDH)/ ODM等),為今天培養了大量關鍵人才和奠定了技術及市場基礎,也造就了中國很多傑出的手機企業。本文只是從一個狹窄的角度拋磚引玉,期待各位可以一起回顧那段瘋狂而燃燒的歲月。
《虎嗅網》授權轉載
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