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5G芯片技術競爭火熱,誰能勝出?

日期:2020/6/3 9:30:52
摘要:5G已經是全球最關注的無線通信技術,其影響產業極其深遠,為此,各家芯片大廠都在大規模發展5G相關方案,希望能布局未來,提升競爭力。

雖然5G商用牌照已經發布,中國各大電信運營商也都推動相關的建網規劃,然而相較之下,韓國已經有商業5G網絡開始運營,用戶數已經超過百萬,美國5G服務體驗不佳,用戶數量少,但也已經算是進入商用,中國的腳步看來還是稍慢。

目前5G還有幾個關鍵點需要突破,從基站設備的布建、電信運營商的推廣配合,到手機終端等的半導體相關技術都要準備完成,這才能形成5G的生態閉環。

目前基站網絡的布建技術相對已經成熟,問題就是布建的速度是否能趕上用戶的需求,另一方面,手機方面的芯片發展也同樣影響了使用體驗。Intel出局后,全球5G手機基帶芯片玩家就只剩下了5位,即高通、華為、紫光展銳、聯發科、三星,本文主要從五大玩家的芯片布局來看整個5G市場的競爭局勢。

高通搶先布局,但雷聲大過雨點

高通早在2016年就已經發布的獨立5G基帶X50,從宣布到正式推出用了整整三年,官宣時技術還很優秀,但擺到2019年,便顯得有點落伍了,不止是使用的制程技術落后,在電力消耗上較大,5G特性支持上的優勢并不明顯,僅支持過渡時期的非獨立組網(NSA)。

X50可實現最高每秒5千兆比特的峰值下載速度,支持在28GHz頻段毫米波(mmWave)頻譜,同時支持自適應波束成形和波束追蹤技術的多輸入多輸出(MIMO)天線技術。

作為單純的5G基帶,X50并不包含2G/3G/4G的通信功能,使用該方案的5G手機,必須使用集成多頻多模4G基帶的手機芯片。首款使用X50的智能手機是Galaxy S10 5G版,此款手機亦僅在韓國、美國等少數市場上市,銷量有限。

后續的X55改進了X50的缺點,不僅增加了獨立組網(SA),制程也改為7nm,并且把X50缺失的2/3/4G基帶功能加了回去,然而這款芯片在公布時同樣也未量產,不過下半年,小米OV也都推出了基于X55的5G手機,三星年度旗艦手機Note 10 plus 5G也是選擇了X55,然而X55在頻段支持與軟件方面的不到位,導致其消費者在產品與網絡服務商的選擇陷入困惑,Verizon為了解決自家的5G支持問題,甚至向三星采購了采用了X50的特規Note 10+ 5G,可見高通的方案問題仍然相當大。

另一方面,高通的智能手機單芯片目前最高僅支持到4G,支持5G的驍龍865方案最早也要2020年第一季才會推出,而在此之前,高通的客戶只能選擇使用一般手機芯片搭配X50或X55,在成本與能耗方面,就遜色于華為的產品了。

至于高通未來的布局,高通在前段時間宣布,明年6系列以上的驍龍芯片將全線都是5G單芯片方案,而最先推出的5G單芯片將會是7系列。

華為帶頭沖刺

拿下業界首個單芯片5G方案寶座

華為早從2009年就開始投入5G技術的發展,而最近發布的麒麟990,可以說讓華為在集成5G技術的手機芯片領域,站上了領頭羊的位置。

然而華為一路走來也不是特別順遂,在獨立5G基帶芯片的階段,Balong 5G 01早在2018年就已經宣布生產,與X50相同,Balong 5G 01是一款純粹的5G基帶芯片,在規格定義上也要優于隨后才推出的X50,不僅支持SA與NSA,也支持Sub6GHz(低頻)、mmWave(高頻),理論上可實現最高2.3Gbps的數據下載速率。

隨后的Balong 5000規格與X55對標,量產也早于X50量產,但是實際表現并不強勁,Mate X 5G版搭載了這款芯片,根據消費者與調研機構的實測,Balong 5000的效能表現相當弱,甚至落后于高通的X50。

要知道,Balong 5000是采用7nm制程制造,性能表現不佳其實只能歸咎于設計仍未優化,還有不小的改善空間。

雖然Mate X 5G因此評價受影響,但作為整個5G手機芯片布局的一部分,華為依舊堅持。

隨后,麒麟990推出,其集成了完整的基帶功能,從2G到5G,主要頻段,SA、NSA功能的支持,幾乎都沒有遺漏,華為從Balong 5000累積的研發成果終于開花,讓麒麟990成為名副其實的業界第一。

然而華為現在面臨到非常多因素影響,基于麒麟990的手機系統已經不能搭載Google全家桶,使得多數海外市場銷售拒絕了華為,而鴻蒙操作系統一時半刻也取代不了Android,若僅能在中國市場存活,那恐怕對華為將來的技術或市場布局會有非常不利的影響。

與高通不同,華為目前還沒有提到其他麒麟芯片產品的布局,未來5G方案設計是否會往下滲透至麒麟6/7/8系列,官方也還沒發布看法,不過根據經驗,全線配備5G基帶應該也只是時間問題而已。

超低端方案王者紫光展銳也要玩5G

紫光展銳從展訊時代就一直耕耘低端手機芯片市場,目前其在低端市場的占有率超過7成,在諸如非洲、東南亞等許多新興國家市場中的手機芯片占比非常高。

不過紫光展銳的低端手機芯片出貨量雖大,但獲利并不是特別高,畢竟其銷售價格也非常低廉,原因還是出于紫光展銳一向以低價定位搶奪市場空間,在獲利有限的情況下,投入研發的資本也同樣受限,雖然有了紫光這個“富爸爸”支持,但研發能量遠遜于其他主流手機芯片業者,仍然是不爭的事實。

紫光展銳在前陣子的新聞報道中提到,將會在2020年推出自有的5G芯片,要協助中國業者擺脫外來供應商的挾制,但回顧過去紫光展銳的產品發布與實際上市時程,發布后兩三年的時間才有機會看到芯片量產以及手機廠商采用已經變成常態,而5G方案在前幾年肯定還是會以偏高端的方案為主,紫光展銳可能是希望以一貫的低價定位,吃下未來中低端5G方案的市場。

但實際上,紫光展銳的方案可靠性一向偏低,手機廠商都需要相當長的時間進行開發、調適與除錯,若紫光展銳沒有辦法改變過去固有的毛病,未來要在5G市場擁有一席之地,雖不能說沒有機會,但肯定要相當長一段時間之后了。

紫光展銳首個5G基帶晶片是春藤510,它符合3GPP Release 15規范,支持2G到5G多模、5G NSA非獨立及SA獨立組網、Sub-6GHz頻段,但沒有提及28GHz毫米波頻段支持與否。

此外,春藤510晶片的制程工藝是臺積電12nm,這是已發布的5G基帶晶片中制程工藝最弱的一款,高通、華為、英特爾及三星、聯發科的基帶普遍是10nm及7nm工藝。

聯發科穩步前進

聯發科發布5G基帶芯片Helio M70之后,其實也在單芯片方案不斷地推進,聯發科預期會在2020年推出首款基于7nm制程的單芯片5G方案。

不過與高通、華為相較之下,聯發科的方案就顯得保守許多,首先,其首款曝光的5G單芯片將只支持Sub6頻段,不支持毫米波,因此恐怕與中國大陸市場無緣。另外,該芯片也會以7nm制造。

不過根據業界的信息,聯發科已經有更多5G芯片已經箭在弦上,從中低端到高端產品一應俱全,而以聯發科一貫的服務技術,以及相對于高通更平易近人的價位,過去的合作伙伴,包括華為、聯想、中興、小米、OV等或會在第一時間推出相關產品。

當然,目前華為已經有了海思,小米已經有了松果,而OV也傳出要自行發展手機芯片,但考慮到手機芯片的設計與制造到最后整套服務的設計,都不是一蹴而就的:投入大筆資本的松果,至今也沒有任何成功的手機芯片產品推出;華為雖有海思麒麟,但滿足不了龐大的手機市場需求,因此對聯發科的采購比例雖有下降,但采購數量仍不斷增加;OV完全沒有芯片開發經驗,即便投入自有芯片發展,也難有實際成績。即便是過去的對手三星,采用聯發科的方案也是日漸增加。

因此,通過更平易近人的價格與性能比,市場仍預期聯發科可在第一波5G市場中取得不錯的市場成績。另一方面,中國與美國的貿易摩擦,也可能導致未來高通方案更難取得,而聯發科在此時也就成為了完美的替代品,即便性能仍達不到一線的地步,但仍可接受,也因此聯發科在中國市場的份量也越來越重要。

三星5G方案走出自有封閉路線

重新供貨中國客戶

三星的Exynos一直以來都是以對標高通的方案為開發目標,不論在性能或者是功能方面,基本上都不能落后于對方。不過在三星自有的制程進展延誤之后,8nm的Exynos也就理所當然的被7nm的高通驍龍產品給拋在后頭,而隨著三星自家的7nm完成量產,自有的Exynos方案再次被拉到臺面上來。

過去三星也曾推出5G基帶方案,基本性能與Balong 5000差不多,名稱也和Balong有點類似,叫做Exynos Modem 5100,硬是多了100。在功能方面,同樣支持毫米波以及其他中低頻段,同時也支持了4G以下的所以無線通信標準。

與華為海思一樣,過去Exynos方案,不論是手機芯片或基帶都沒有外供,唯一的例外是魅族,過去Exynos曾供貨給魅族制造高端手機,但隨著魅族與高通和解,三星也就被拋在腦后,畢竟三星的服務與支持能力遠遜于高通甚至聯發科,導致產品開發難度高,成本也偏高。

不過隨著魅族轉向高通方案,其過去的獨特氣質也蕩然無存,變成另一款高通手機方案,魅族手機銷售量也不斷下滑,目前年銷售量僅千萬支左右,需求并不強勁。

而2020年之后,三星希望通過重新打入中國市場,將Exynos方案的形象重新定位,其即將量產的旗艦單芯片Exynos 980將會與vivo合作,推出高端手機。

Exynos 980其實在規格上還是差了一點,不過問題不是在芯片的設計,而是制程上,三星的EUV 7nm看來還是不堪用,在試產Exynos 9825之后,可能為了要準備量產高通的驍龍860,連幫自家的高端芯片生產的多余產能也沒有了。

8nm雖然仍是不錯的制程,但與7nm,甚至是7nm EUV相較之下仍顯寒酸,而三星可能也是通過降低價格,憑借優秀的芯片布局與功能設計取得了vivo的歡心,首先拿下了這個客戶。不過三星在產品支持方面的缺失依舊,能否擴大到中國其他手機客戶,還是只能維持一個主要客戶,恐怕還有待觀察。

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