基带集成或独立？市售主流4G手机芯片浅析—4g基带是集成的吗

手机最核心的基带芯片，全球仅7大厂商掌握，中国占了四家

在一部智能手机中，通信不仅是最基本的功能，也是要求最高的功能。所以在手机中有两个非常重要的芯片组，一是负责执行操作系统、用户界面和应用程序的处理器AP（Application Processor）；另一个则运行手机射频通讯控制软件的处理器BP（Baseband Processor）。

BP上集成着射频芯片和基带芯片，负责处理手机与外界信号通讯。其中，射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；基带芯片则负责信号处理和协议处理。为了减小体积和功耗，通常射频芯片和基带芯片会被集成到一块芯片上，统称为基带芯片。

基带芯片的研发难度非常高，甚至超过了处理器。以一款手机5G基带来说，它需要长期的积累，如果没有10年以上的通信技术积累，如果没有办法进行研发。

因为5G芯片里面不只有5G，它还需要同时支持2G/3G/4G多种模式，没有2G到4G通信技术的积累是不可能直接进行5G的研发。而每一个通信模式从零开始研发再到稳定至少需要5年。表面看GSM速率似乎很低，但实际上其复杂度并不低。

再加上3GPP制定的5GNR频谱共有29个频段，这些频段既包含了部分LTE频段，也新增了一些频段。再加上各个国家和地区的频段各不相同，因此芯片厂商需要推出的5G基带芯片，必须是一个在全球各个区域都能使用的通用芯片，可以支持不同国家和地区的不同频段。

除了多频段兼容之外，支持的模式数增加也使得设计难度有所增加。5G基带芯片需要同时兼容2G/3G/4G网络，目前国内4G手机所需要支持的模式已经达到6模，到5G时代将达到7模，所以光有技术还不行，还需要大量的人力和时间去与全球的网络进行现场测试。

目前仅全球7家厂商掌握了基带芯片的研发，分别是高通、英特尔、三星、华为、联发科、中兴、展锐，其中中国占据了4家。

随着苹果拿出 10 亿美元收购英特尔“大部分”的手机 modem 业务。英特尔遗憾退出了基带芯片市场，目前，全球仅剩下6家基带芯片厂商，在这其中，高通、华为、联发科、展锐属于第一梯队。而中兴勉强自用。尽管很多人并没有听过展锐的名字，但是展锐却是全球第四大的手机芯片厂商，如果加上功能机，展锐甚至能跻身第一。

早在2003年的时候，展锐的前身展讯就发布了中国第一款 GSM/GPRS 基带芯片SC6600系列，摘获“2006年度国家科技进步一等奖”。2019年，紫光展锐推出了5G多模基带芯片春藤510，支持 2G/3G/4G/5G制式，可以说与国际主流芯片厂商一起站在了全球5G的第一梯队。截至目前，展锐拥有超过3700项专利。

相比华为、联发科、展锐，中兴可以说是自废武功，中兴微电子2003年就已经成立，比海思都更早，中兴微电子目前掌握国际一流的IC设计与验证技术，拥有先进的EDA设计平台、COT设计服务、开发流程和规范，自研芯片研发并成功商用的有100多种，然而因为与高通的合作，让中兴芯片的研发一度停滞。

可以说，在5G时代，中国在手机基带市场已经跻身世界主流水准，也希望我们的手机厂商可以多支持国产手机芯片，毕竟只有国产手机芯片才不会卡大家的脖子。

SOC芯片集成5G基带有多难？不亚于把大象塞进200升的冰箱

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我们

5G开始试用后，终端大厂高通、华为和三星迅速将竞争的焦点，从谁最先推出5G基带芯片，切换到谁最先将5G基带芯片集成到SOC芯片内。

大佬们争相在集成5G基带上发力硬刚，只因为这是一个实力秀肌肉的点。这个点反应的是将5G基带集成到SOC芯片中的难度，毕竟太容易做到的事怎么好意思包装成卖点？

那么，集成5G基带有多难呢？毫不夸张地说，难度不亚于把一头大象装进一台200升的冰箱，而且大象在冰箱里还必须是活的，力气也不能有丝毫减弱，甚至还得增强，否则将5G基带集成到SOC芯片就失去了价值。

你说这活难不难吧？

简单说，基带集成有点类似于过五关斩六将，过不了关，就只能被对手斩了。

5G基带集成的第一难

5G基带集成的第一难，在于基带自身比较复杂。从冯.诺依曼架构的角度看，基带芯片其实是一台功能比较完整的电脑，它一般分为五个子模块：CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和输入输出接口模块，和我们熟知的电脑在架构上差别不大，比较复杂。有的厂商技术实力强大、口袋里钱又多，会将射频模块也整合进基带芯片，复杂度会再上一个台阶。

5G基带集成的第二难

相比4G基带，5G基带有更高的数据吞吐量，功耗、性能提升，结果芯片体积比较大。

在被集成到SOC芯片之前，5G基带到底有多大？我们可以请出华为巴龙5000基带和麒麟980（SOC）芯片比较。

iFit曾拆解了华为mate 20X 5G手机，结果发现巴龙5000（下图红框内的芯片）的大小和麒麟980（下图黄框内的芯片）相同，体积相当的大。

图/iFit

我们都知道，5G网络传输速度比4G快多了，一部高清视频可以秒下。速度快就意味着5G基带需要超大容量的RAM来缓存收发的数据。所以，巴龙5000还使用了容量达到3GB的三星LPR4X（见下图撬棒上的芯片）做缓存，几乎是手机运存的一半，大小和巴龙5000基带相同。

图/iFit

这就意味着，把5G基带集成到SOC芯片内的话，不能落下超大容量RAM，相当于把两头大象（基带和RAM）塞进冰箱（SOC芯片），晶体管数量会大为增加，随之而来的设计难度会增加一个数量级。

5G基带集成的第三难

你以为这就结束了？并没有！

现在市场喜欢全网通，所以集成5G基带时，还不能割掉4G基带，得把5G、4G基带融合到一起，既要保持外挂的性能，又要降低功耗和发热，其设计难度和成本会再增加一个数量级。

结语

总之，5G基带集成到SOC芯片内，离不开高超的芯片设计技术，以及先进的芯片制造工艺配合，比把大象塞进冰箱里难多了。

华为刚刚发布的麒麟990 5G版，晶体管数量超过了100亿！这其中有相当部分是5G基带所占用。这是第一款真正融入了5G基带的手机芯片，同时采用了更先进的7nm+ EUV技术，未来高通也会推出类似的产品，但是7nm+ EUV工艺仍然不是5G芯片的良好载体，功耗发热和面积控制可能仍然较差，只有等到未来5nm乃至更先进工艺下才能得到较好的平衡。

旗舰5G手机芯片该集成还是外挂？很快就能知道答案了

对于普通消费者来说，5G手机是我们可以顺利使用5G网络的重要媒介，那么作为其核心——5G芯片的重要性自然就不言而喻。

5G

在2020年，各大手机厂商会陆续推出自家的5G手机产品，毕竟谁也不想错过5G这个重要的行业风口。但是仔细对比，你会发现各大手机厂商使用的5G芯片实际上有着很大不同。一种是在处理器中集成了5G基带，比如华为自研的麒麟990 5G，现在一般称使用这种方案的5G芯片为5G SoC；另外一种则需要配合专门的5G基带芯片使用，也就是我们常说的外挂，这种方式也经常出现在各家的5G手机上。两种5G芯片方案孰强孰弱也是许多网友有关5G讨论的一大焦点。

在这个焦点问题上也曾经发生了一个小插曲。在之前@荣耀老熊 与卢伟冰之间的讨论中，前者曾向后者提问：为什么使用外挂基带芯片解决方案？不过后者并没有进行直接回应。就现阶段而言，集成和外挂本身都是5G芯片的解决方案，很难直接证明谁会更占优势，但是由于中国在5G领域的领先，可以听到更加多元的声音。

在过去的1/2/3/4G时代，高通在相关的通信、芯片等技术领域有着十分明显的专利优势，在很大程度上影响相关行业的发展，但是从4G时代开始，中国已经从参与者变成了规则制定者，从“跟着跑”变成了“齐头并进”。

在全新的5G时代，情况再度发生了改变。2017年，华为主推的Polar Code方案成为了5G控制信道的eMBB场景编码方案；截至2018年3月，我国提交的5G国际标准文稿占全球的 32%，主导标准化项目占比达 40% ，推进速度、推进质量均位居世界前列；根据德国专利数据公司 IPlytics 发布的 5G 专利报告，华为、中兴、OPPO 和中国电信科学技术研究院这四家公司和机构，一共拥有全球36%的5G标准必要专利……这些都代表着中国通信厂商和相关机构在5G领域的话语权得到了提升，成为如今5G标准的规则制定者。

因为5G话语权的提升，全球也开始关注中国厂商是如何制作和设计5G芯片的。

麒麟990 5G

在2019年1月，华为推出5G基带芯片巴龙5000，并在同年7月发布了自家首款5G手机——华为Mate 20 X (5G)。这款手机搭载麒麟980+巴龙5000，即4G芯片外挂5G基带以实现对于5G网络的支持。这款手机支持NSA/SA 5G双模组网，很好地满足了中国早期的5G网络部署和终端要求。同期使用高通骁龙855 Plus外挂X50基带的手机也是相同的搭配原理和初衷。

但这毕竟只是4G时代转向5G时代下的过渡方案，而且后来华为预判到5G商用进程可能会加快，部署了集成基带的旗舰5G SoC——麒麟990 5G，并由华为Mate30系列首发。除了Mate30系列，随后发布的荣耀V30 PRO也搭载了麒麟990 5G，相当于华为&荣耀手机的高端产品线均使用了5G SoC，这也足以看出华为对于这方面的态度。

麒麟990 5G

值得注意的是，华为&荣耀如此热衷于集成方案，与该方案下芯片所占用的使用空间大小有着很大关系。麒麟990 5G的面积为10.68×10.61＝113.31平方毫米，相比之下，麒麟980 的面积是8.25×9.16＝75.57平方毫米，但是由于华为Mate 20 X (5G)采用的是外挂方案，所以必须为5G基带芯片预留出空间，巴龙5000面积85.83平方毫米，加起来共161.4平方毫米。这样算下来，麒麟990 5G相比麒麟980+巴龙5000方案节省了48.09平方毫米的空间，而这多出来的空间可能就意味着手机可以装更多的天线、更大的电池或是其他元器件，而这些是可以直接或间接地提升手机的竞争力，当然这也要根据具体产品的具体定位。

麒麟990 5G内核照

另外对于处理器而言，晶体管越多，性能越强，集成密度越高。麒麟990 5G有限的空间内集成了103亿颗晶体管，同时采用了7nm+EUV工艺，这颗5G SoC也是第一款晶体管数量过百亿的移动处理器。

顺带一提，有部分用户并不认同麒麟990 5G，倒不是因为它在5G方面不出色，只是在认知上觉得它的性能肯定比不上高通8系列芯片，由此很难产生认同感。这其实和早期麒麟芯片的表现有着很大的关系，早年的K3V2、麒麟910等在性能上确实不尽人意，有时还会出现游戏不兼容的现象，但是近年的麒麟810、麒麟980、麒麟990系列，性能有了很大的进步，足以直接面对其他旗舰芯片。用户除了常规的软件，还可以试试Geek Bench、GFX Bench、ETH AI等测试软件，可以让你对现在的麒麟移动芯片有一个更为完整的认识。

苏黎世AI-Benchmark

实际上，在5G领域有着相当话语权的高通也有跟进集成方案。在2019年的高通骁龙技术峰会上，高通发布了骁龙765/765G，集成X52 5G基带，支持NSA/SA 5G双模网络，这也是高通第一款集成5G基带的骁龙芯片。而使用这两款芯片，尤其是高通骁龙765G的手机产品，比如Redmi K30 5G、realme真我X50等，都有着不错的市场表现。

高通骁龙865

定位高端且性能最强的高通骁龙865依旧是采用外挂方案，和X55 5G基带一同打包销售，以满足手机厂商对于5G旗舰手机的性能需求。虽说有报道称，高通将于2020年底推出集成5G基带的新一代骁龙8系列芯片，但是官方还未回应该消息。

除了上述两大厂商，三星和联发科也在去年推出了使用集成方案的5G芯片。2019年9月4日，三星电子发布了5G SoC——Exynos980，同年11月26日，联发科在深圳发布了天玑1000，这两款5G SoC都集成了5G基带并支持NSA/SA 5G双模组网。

各大在业界极具影响力的厂商纷纷跟进集成方案，这足以看出集成方案是未来5G手机芯片发展的重大趋势。而2020年的手机市场，预计会是一个集成和外挂双方案并存的局面，而在未来的1到2年，或许就可以看到集成方案将在手机产品中，尤其是旗舰产品中，成为一个“标配”般的存在。