5G手机芯片简史

半导体行业观察前天

以下文章来源于鲜枣课堂，作者小枣君

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来源：本文转载自鲜枣课堂，作者小枣君，谢谢。

时间过得真快，还有一个多月，2020年就要结束了。

今年，是国内5G网络全面商用的第一年。虽然我们遭受了新冠疫情的冲击，但5G的建设步伐并没有受到太多影响（反而有所刺激）。

根据工信部副部长刘烈宏前天在世界互联网大会的发言数据，中国目前已经建成5G基站70万个，占全球比例接近70%，5G连接终端超过1.8亿。而运营商提供的数据则显示，国内的5G套餐用户数已经超过2亿（中移1.29亿，电信0.72亿，联通未公布）。

在手机方面，根据信通院的统计，1-10月国内市场5G手机上市新机型183款，累计出货1.24亿部，占比为49.4%。

毫无疑问，5G手机现在已经成为市场的主流、用户的首选。

回顾5G手机这些年来的发展历程，其实并不平坦。围绕5G手机的纷争，从来就没有停止过。

最开始的时候，大家争论“谁是第一款5G手机（芯片）”。后来，开始争“NSA是不是假5G”。再后来，又争“集成基带和外挂基带”。再再后来，争“有没有必要支持N79频段”……

对于不太懂技术的普通用户来说，这些无休止的争吵实在是让人懵圈——不就是买个5G手机么？怎么就这么麻烦呢？

其实，争来争去，主要原因还是因为5G芯片技术的不成熟。或者说，这些都是5G手机发展早期的正常现象。

5G手机和4G手机的最大区别，在于是否支持5G网络。而5G网络的支持与否，主要由手机的基带芯片决定。

基带芯片（高通X55）

基带芯片（有时候简称“基带”），有点像手机的“网卡”、“猫（调制解调器）”。而大家常说的SoC芯片（System-on-a-Chip，片上系统、系统级芯片），有点像电脑的CPU处理器。

5G SoC芯片（联发科）

注：基带芯片不一定集成在SoC芯片内部（后文会介绍）

有了5G基带芯片，手机才能够接入5G网络。所以说，5G手机的发展史，其实就是5G芯片的发展史。而5G芯片的发展史，又和5G基带密不可分。

是不是有点晕？别急，我们还是从头开始说起吧。

▉ 2016-2018年：第一代5G芯片

全球第一款5G基带芯片，来自老牌芯片巨头——美国高通（Qualcomm）。

高通在2016年10月，就发布了X50 5G基带芯片。那时候，全球5G标准都还没制定好。

因为推出时间确实太早，所以X50的性能和功能都比较弱，主要用于一些测试或验证场景。没有哪个手机厂商敢拿这款基带去批量生产5G手机。

到了2018年2月，华为在巴塞罗那MWC世界移动大会上，发布了自己的第一款5G基带——巴龙5G01（Balong 5G01）。华为称之为全球第一款符合3GPP 5G协议标准（R15）的5G基带。

巴龙Balong 5G01

不过，这款5G01基带，技术也还不够成熟，没办法用在手机上，只能用在5G CPE上。

CPE：把5G信号转成Wi-Fi信号的小设备。

紧接着，联发科、三星和英特尔，陆续在2018年发布了自己的5G基带芯片（当时都没商用）。

我们姑且把这些5G基带叫做第一代5G基带吧。

数据仅供参考（部分是PPT芯片，你懂的）

这一代芯片有一个共同特点——它们都是通过“外挂方式”搭配SoC芯片进行工作的。

也就是说，基带并没有被集成到SoC芯片里面，而是独立在SoC之外。

集成VS外挂，当然是集成更好。集成基带在功耗控制和信号稳定性上，明显要优于外挂基带。

“外挂”，相当于这样

可是没办法，当时的技术不成熟，只能外挂。

总而言之，2018年，5G手机基本处于无“芯”可用的状态，市面上也没有商用发布的5G手机。

▉ 2019年：第二代5G芯片

到了2019年，情况不同了。

随着5G第一阶段标准（R15）的确定、第二阶段标准（R16）的推进，各个芯片厂商的技术不断成熟，开始有了第二代5G基带。

首先有动作的，是华为。

华为在2019年1月，发布了巴龙5000（Balong5000）这款全新的5G基带。支持SA和NSA，采用7nm工艺，支持多模。

综合来说，小枣君个人认为，这是第一款达到购买门槛的5G基带。

紧接着，高通在2月份，发布了X55基带，也同时支持SA/NSA，也是7nm，也支持多模。从纸面数据上来说，X55的指标强于Balong5000。

不过，华为的动作更快。

2019年7月，就在高通X55还停留在口头宣传上的时候，华为采用“麒麟980+外挂巴龙5000”的方案，发布了自己的第一款5G手机——Mate20 X 5G。这也是国内第一款获得入网许可证的5G手机。

因为高通的X55要等到2020年一季度才能批量出货，所以，当时包括小米、中兴、VIVO在内的一众手机厂商，只能使用外挂X50基带的高通SoC芯片，发布自家5G旗舰。

站在客观角度，只看5G通信能力的话，这差距是非常明显的。

当时，围绕SA和NSA，爆发了很大的争议。很多人认为，仅支持NSA的手机是“假5G”手机，到了2020年会无法使用5G网络。

这种说法并不准确。事实上，NSA和SA都是5G。在SA独立组网还没有商用的前提下，仅支持NSA也是够用的。

2019年9月，华为又发布了麒麟990 5G SoC芯片，采用7nm EUV工艺，更加拉开了差距。

所以，在2019年中后期的很长一段时间内，华为5G手机大卖特卖，销量一骑绝尘。

9月4日，三星发布了自家的5G SoC，Exynos 980（猎户座980），采用8nm工艺。

一个月后，三星又发布了Exynos 990（猎户座990）。相比于Exynos 980集成5G基带，Exynos 990反而是外挂的5G基带（Exynos Modem 5123），令人费解。

正当大家觉得失衡的局面要持续到X55上市时，一匹黑马杀出来了，那就是来自宝岛台湾的芯片企业——联发科（MEDIATEK）。

11月26日，联发科发布了自家的5G SoC芯片——天玑1000，纸面参数和性能跑分都全面领先，顿时炸开了锅。

12月5日，姗姗来迟的高通终于发布了自家的新5G SoC芯片，分别是骁龙765和骁龙865。

高通是国内各大手机厂商（华为除外）的主要芯片供应商。包括小米、OPPO、vivo在内的众多厂家，都在等高通的这款骁龙865芯片。不过，骁龙865推出之后，大家发现，这款芯片仍然是外挂基带。（骁龙765是集成基带，集成了X52，支持5G，但是整体性能弱于865，定位中端。）

我们把这几家厂商的SoC芯片放在一起，比较一下吧：

当时（2019年底）的纸面数据，仅供参考

三星的芯片基本上是三星手机自己在用。这些年，三星手机在国内的市场份额不断下滑，基本退出了第一阵营的争夺。所以，实际上国内市场就是华为、高通、联发科三家在激烈竞争。

我们具体看一下当时这些芯片的参数差异：

从工艺制程来看，几款芯片都是7nm，但是EUV（极紫外光刻，Extreme Ultra-violet）比传统工艺要强一些。

从组网支持来看，NSA和SA，大家都同时支持，没什么好说的。

最主要的区别，集中在基带外挂/集成，毫米波支持，以及连接速度上。

基带外挂

关于这个问题，虽然前面我们说集成肯定比外挂好。但是这里的情况有点特殊：

华为之所以集成了5G基带，并不代表他完全强于高通。有一部分原因，是因为华为麒麟990采用的是2018年ARM的A76架构（其它几家是2019年5月ARM发布的A77架构）。A77集成5G基带难度更大。

而且，华为集成5G基带，也牺牲了一部分的性能。这就是上面表格中，华为连接速率指标明显不如其它三家的原因之一。

换言之，以当时（2019年底）的技术，想要做到性能、功耗、集成度的完美平衡，非常非常困难。

联发科这一点很牛。它的天玑1000，既采用了A77架构，又做到了基带集成，整体性能不输对手，令人出乎意料。

毫米波

高通骁龙865不支持集成，有一部分原因是因为毫米波（支持毫米波之后，功耗和体积增加，就没办法集成了）。

什么是毫米波？

5G信号是工作在5G频段上的。3GPP标准组织对5G频段有明确的定义。分为两类，一类是6GHz（后来3GPP改为7.125GHz）以下的，我们俗称Sub-6频段。另一类是24GHz以上的，俗称毫米波频段。

高通的SoC芯片，为什么要支持毫米波频段呢？

因为他要兼顾美国市场。美国运营商AT&T在使用毫米波频段。除了美国等少数国家之外，大部分国家目前还没有使用毫米波5G。

连接速度

最后就是看连接速度。

抛开毫米波，我们只看Sub-6的速度。天玑1000的公布数据比其它两家快了一倍。

这个地方也是有原因的。因为天玑采用了双载波聚合技术，将两个100MHz的频率带宽聚合成200MHz来用，实现了速率的翻倍。

值得一提的是，这个100MHz+100MHz，基本上就是为联通电信5G共享共建量身定制的。他们俩在3.5GHz刚好各有100MHz的频段资源。

N79频段支持

最后，我们再来说说N79这个事情。当时围绕这个N79，也爆发了不少口水战。

前面我说了，5G有很多个频段。Sub-6GHz的频段，如下所示：

N79频段，就是4400-5000MHz。

下面这个，是国内运营商5G频段分布：

很清楚了，联通或电信用户，无需理会N79，因为用不到。

那移动用户是不是一定要买支持N79频段的5G手机呢？答案是：不一定。当时移动还没有用N79。不过，后期应该会用。

站在普通消费者的角度，如果我是移动用户，当然会倾向购买支持N79频段的5G手机，一步到位。

这么一看的话，华为又占了优势：

是吧？搞来搞去，三家就是各有千秋。

以上，就是2019年年底各家5G SoC芯片的大致情况。

▉ 2020年：第2.5代5G芯片

进入2020年后，受新冠疫情的影响，5G芯片和手机的发布速度有所放慢。

最先有动作的，是联发科。

前面我们说到，联发科发布了纸面数据爆表的天玑1000。可是，后来我们一直没有看到搭载天玑1000的手机问世，只看到两款搭载了天玑1000L（天玑1000的缩水版）的手机。

2020年5月7日，在消费者苦等半年之后，联发科线上发布了天玑1000的升级版——天玑1000plus（天玑1000+）。

从联发科发布的信息看，硬件升级不大，主要是通过软件调优，在功耗、游戏体验、屏幕刷新率，以及视频画质上进行提升。

不久后的5月19日，vivo发布了首款搭载天玑1000Plus芯片的机型——iQOO Z1，售价2198元起。

高通方面，2020年2月12日，三星S20发布会上，高通骁龙865正式亮相。此后，陆续被搭载在各大手机厂商的旗舰手机上，成为2020年的主流5G SoC芯片。

2020年搭载骁龙865芯片的主要机型

2020年10月，华为随同Mate 40 Pro发布了麒麟9000芯片。该芯片基于5nm工艺制程，集成了5G基带（还是巴龙5000），性能上有所升级，支持5G超级上行（Super Uplink）和下行载波聚合（CA），上下行速率比其它手机有明显提升。

因为众所周知的制裁原因，华为芯片局面日益艰难。在Mate 40的发布会上，余承东表示，麒麟9000很可能是最后一代华为麒麟高端芯片。

同样是10月，苹果公司推出了iPhone12，这是第一款支持5G的iPhone。iPhone12使用的是自家的A14仿生芯片，采用的是台积电5nm工艺，外挂了一颗高通 X55 5G基带芯片。

以上，就是截至目前5G芯片的整个发展历程。

当然了，故事还没有结束。

根据此前曝光的消息，联发科即将推出基于6nm工艺的天玑2000芯片（据说华为P50可能搭载）。

而高通基于5nm的骁龙875，也很有可能在12月初发布，明年Q1商用。据说，骁龙875将会集成高通在今年2月就已经发布的X60基带。

值得一提的还有紫光展锐。他们在此前虎贲T7510的基础上，推出了新款5G手机SoC芯片虎贲T7520。该芯片采用6nm EUV的制程工艺，搭载自研的春藤510 5G基带，据称技术成熟，明年（2021年）将实现量产。

不管怎么说，2020行将结束，2021即将开启。随着5G网络建设的不断深入，越来越多的用户将投入5G的怀抱。这也就意味着，围绕5G手机和芯片的江湖纷争，将会愈演愈烈。

究竟谁能够在这场纷争中笑到最后？只能让时间来告诉我们答案了……

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