三年又三年 苹果自研5G芯片终将落地

在苹果公司的硅谷总部一间不起眼的房间里，摆满几百台嗡嗡作响的机器，身着实验室工作服的工程师穿梭其间——苹果为其产品设计的定制芯片，就从这里产生。其朴实的外观，与公司此前展现的时尚总部硬件中的其他实验室相去甚远。但这个充满实用主义氛围的房间，可以说是苹果产品的「心脏」。

自2010年首款自研手机芯片A4开始，苹果坚信「为客户提供最佳体验的最佳方式是拥有、开发和设计自己的芯片」。高级分析师斯泰西·拉斯贡 (Stacy Rasgon) 指出：「（苹果的）处理器一直非常出色，他们挣扎的地方是在调制解调器方面，在手机的无线电方面——调制解调器很难。」

苹果自2018年准备自研调制解调器，几经波折，最近终于传来好消息——彭博社记者马克·古尔曼(Mark Gurman)报道，苹果正在开发三款定制5G基带芯片，以适应其iPhone和iPad系列。该芯片将首次应用于明年初发布的iPhone SE 4中。作为入门级芯片，这款芯片性能难媲美iPhone原先使用的高通（Qualcomm）的芯片，但能为苹果未来将其与定制处理器集成片上系统（SoC）奠定基础，提高芯片整体效率。苹果这一项目的成功，也意味着高通即将失这个每年为其提供近1/5收入的大客户。

古尔曼续分享道，苹果希望在未来三年内凭借定制5G调制解调器击败高通。又一个三年计划，这次苹果能成功吗？

无法支持毫米波的Sinope 让苹果难舍高通

Sinope，是希腊神话中智胜宙斯的仙女的名字，也是苹果内部调制解调器芯片项目的命名。

所谓调制解调器，是将手机连接到手机信号塔、以拨打和接听电话并连接到互联网的组件，这显然是手机的关键部分，也是无线设备中最复杂和最昂贵的部件之一。在高度集成化的智能手机中，调制解调器与信号处理器、信道编码器、数字信号处理器和接口模块，整合在一颗芯片上——这颗芯片俗称基带（Baseband）。这些模块共同协作的成果，就是现代手机具备了通讯功能。

也因此，调制解调器的技术作用是基带芯片最重要的功能模块。

本月上旬，有消息指苹果将于2025年初推出期待已久的首款基带芯片，用于iPhone SE 4中。苹果将在后续几代中改进调制解调器，使其更加先进，并于2026年推出高阶版本，以取代其长期合作伙伴高通的组件。知情人士还透露，苹果希望在2027年最终超越高通的技术。

这款调制解调器还将与另一个新的Apple组件配合使用：RFFE或射频前端系统。该RFFE将管理和优化天线和调制解调器之间的信号，以确保清晰的通信、强大的连接和高效的性能。

从苹果将这款芯片用在入门级手机型号上、还没信心投入Pro iPhone等旗舰产品中，可见这款芯片也是入门级别——Sinope芯片的峰值下载速度将达到4Gbps，远低于高通骁龙（Snapdragon）X80 5G调制解调器和射频系统提供的10Gbps峰值。不过，也有行业人士指出，大多数手机的运行速度都远不及这些调制解调器所能处理的最大速度，因此问题不大。

此外，Sinope芯片目前不支持超高速5G毫米波（mmWave），仅支持Sub-6，即频率低于6GHz的电磁波，其中包括大多数美国运营商青睐的中波段和C波段频谱；而高通的调制解调器同时支持毫米波和6GHz以下频谱。

毫米波为何重要？目前全球5G网络频段主要分为Sub-6GHz和毫米波。其中，毫米波传输速度更快、距离较短，适用于人口密集的城市区域；而Sub-6GHz传输速度相对较慢、信号传播距离更远，更适合郊区和农村地区。相比起毫米波，Sub-6在传播速度和带宽容量上都逊色不少。

IDC研究总监Phil Solis认为，在未来的iPhone中，尤其在美国市场，苹果不会放弃毫米波功能。在他看来，毫米波「对苹果来说是最棘手的部分」，当内部集成基带处理器出现在苹果的SoC中时，苹果可能会拥有自己的毫米波模块，也可能继续从高通或其他第三方购买。

这也意味着，未来短期内苹果只会用自己的5G基带芯片进行部分替换——它将继续依赖其现有的5G芯片供应商高通，为支持毫米波的iPhone机型（包括美国版的所有iPhone 12机型及更新机型）提供5G芯片。

Sinope预计还可能包含在传闻中超薄的iPhone 17 Air机型中。据悉，在iPhone 17 Air上使用自己的5G调制解调器芯片，将使其能比iPhone 16 Pro薄2毫米，同时为相机、电池和显示屏组件留出足够空间。并且，这款新调制解调器能大幅降低电池消耗，似乎也非常适合Apple Watch等这类追求能效多于性能的设备。

也有消息称，苹果第二代5G基带预计于2026年推出，将把峰值下载速度提高到6Gbps，并支持毫米波技术，使其成为高通5G基带芯片更可行的替代方案。分析师Mark Gurman表示，苹果也正研究首次将蜂窝连接引入Mac产品线的想法，若能成功做出蜂窝Mac，预计最早在2026年才会向公众推出。

从幻想跌落至现实  但「苹果不会放弃」

「You have to own your own silicon．You have to control and own it.」苹果公司前CEO乔布斯在多年前就强调，必须拥有对芯片的绝对控制权。2010年，苹果开始在iPhone和iPad中使用自己的处理芯片，超越许多安卓竞争对手——后者仍依赖高通、联发科等制造商的芯片。这些年来，苹果开发出了引以为傲的A系列、M系列SoC处理器芯片等，芯片版图日益扩张，但在基带芯片的研发上，却遭受挫折。

高通与苹果两家公司已经深度绑定多年——自iPhone 4S起，iPhone的基带芯片便长期依赖高通。不过，苹果不愿被需要支付给高通的高昂费用束缚，2018年，现任CEO蒂姆·库克（Tim Cook）下令制造一款调制解调器芯片。

对于在该领域一片空白的苹果来说，项目起步的第一步是：挖人。

苹果一直在从高通挖走工程人才，2019年3月，更是深入高通腹地，宣布在高通总部所在地圣地亚哥建立一个新的工程中心，在当地增加约1200个工作岗位。同年夏天，苹果以10亿美元收购了英特尔手机基带芯片部门，获得8500项蜂窝专利和连接设备专利。库克表示，收购后苹果的无线技术专利组合超过1.7万项，涵盖从蜂窝标准协议到调制解调器架构和调制解调器操作。

那年12月，苹果公司硬件工程高级副总裁约翰尼·斯鲁吉（Johny Srouji）飞往慕尼黑，迎接苹果新收购的英特尔无线员工。据称，他曾表示，调制解调器芯片项目将改变苹果的游戏规则，是公司发展的下一步。

2021年，苹果在加州开设了新办公室，招聘包括射频芯片、RFIC和无线SoC等职位的工程师。除了射频芯片，电源管理芯片、屏幕驱动芯片、T系列安全芯片、3D体感芯片等都在苹果的研发范围内。

随着人才储备工作如火如荼展开，公司高管信心满满地设定了目标：在2023年秋季准备好调制解调器芯片。然而，有参与该项目的人士曝出，斯鲁吉团队的一位高级项目经理没有无线技术背景：团队构建芯片的原型版本后，必须证明它们可以与全球众多无线运营商合作，这很耗时，但缺乏经验的高管设定的时间表很紧，不切实际。许多无线专家很快意识到，雇用数千名工程师的蛮力，不足以快速生产出卓越的调制解调器芯片。

有报道称，苹果在使用的英特尔代码方面遇到了问题，工程师不得不重写代码，而添加新功能会导致现有功能中断；同时苹果还必须避免侵犯高通的芯片专利。熟悉该项目的前公司工程师和高管也指出，完成芯片开发的障碍主要是苹果自己造成的——由于技术挑战、沟通不畅及管理层间的意见分歧，该芯片工程团队进展缓慢。并且，缺乏全球领导者，团队被分散在美国和海外的不同小组中，一些经理不鼓励工程师公开有关延迟或挫折的坏消息，导致项目进程被耽误。

2022年底对研发的基带芯片进行测试后，团队发现芯片速度太慢，容易过热，且电路板大到占据半部iPhone，无法使用。测试结果不理想，这些芯片基本上比高通最好的调制解调器芯片落后了三年。

也因此，苹果不得不面对现实，取消了在2023年机型中使用这些芯片的计划，推出时间推迟到了2024年；但随后这一目标也被证明难以实现。苹果在2023年底宣布，将继续购买高通的调制解调器芯片至2026年。今年二月，高通表示，苹果已将与其调制解调器芯片许可协议延长至2027年3月。

雷峰网(公众号：雷峰网)搜索网上资料发现，2021年前后，人们对于苹果在两年内实现自研的5G基带芯片、勇敢告别高通颇有信心。这款自主研发的调制解调器芯片被大肆宣传，就连当时高通的CEO也预计，苹果的调制解调器将在2024年准备就绪。苹果终是没能交出一份满意的答卷。

不过，有业界人士相信，苹果推出自研基带芯片只是时间问题。近日传出的新消息，给这个「难产」项目画上令人期待的省略号，且也印证了人们已经达成的某种共识：「苹果不会放弃」。

烂信号、耗电快 苹果自研基带芯片带来解法

苹果公司内部5G调制解调器的开发，已经花费了数千名工程师数百万小时、公司数十亿美元。在公司员工看来，芯片的研发并不会对iPhone的销售产生积极影响，因为客户并不关心这些设备中运行的是什么。那么，苹果为何如此执着于这款对用户体验改善作用不大的基带芯片？

钱，是问题的起源。

高通从2011年开始独家为苹果提供基带芯片，2013年和苹果签署了独家供货换取专利费折扣的协议。然而，苹果在2016年开始拒绝向高通支付高达10亿美元的专利费，双方关系开始恶化。2017年，苹果在美国和中国起诉高通，要求退还10亿美元专利费中的优惠部分，并降低未来的专利授权费用。高通提起诉讼，指控苹果违反双方签署的协议，侵犯高通的专利权。来来往往，两年50多起大案，最终，两家公司在2019年达成和解。

和解只是表面的和平，苹果在继续大规模使用高通基带芯片的同时，也默默推动其研发计划。

在此期间，苹果曾敦促英特尔为iPhone开发5G调制解调器芯片，希望取代高通的组件，但英特尔的尝试不尽如人意。苹果最终向高通投入数袋现金，以确保及时获得骁龙5G调制解调器芯片，赶上iPhone 12——第一款支持5G的iOS设备——的发布。

专利费之外，5G基带芯片的成本也非常昂贵，高通的每款芯片都没有给苹果留下多少利润空间。苹果2022年向高通支付超72亿美元购买芯片，且预计在2024财年仍将向高通支付77亿美元，约占高通收入的20%——根据Wolfe Research的统计。苹果开发自己的5G基带芯片意味着不再需要向高通支付昂贵费用，尽管可能仍需支付高通2G/3G/4G/5G通信专利的许可费。

此外，苹果需要主动权。它在供应链的平衡管理上一直非常成功，很多供应链都是相互竞争以保证质量和控制，如由三星、LG、京东方等多家供应商共同提供OLED屏幕。然而，在5G调制解调器供应商方面，高通的独家「垄断」，让苹果处于被动地位。

对于苹果而言，实现芯片设计的自给自足能增强其竞争优势，把对产品功能和创新的控制更多掌握在手中，带来更好的集成和性能。尽管苹果首款5G基带芯片性能较低，但他们很可能会将其与定制的A系列处理器集成，使其成为片上系统（SoC），或能使iPhone搜索蜂窝网络效率更高，为卫星连接功能提供更好的支持，由此显著提高芯片的整体效率。并且，新的芯片设计还将在主板上留出更多空间，可能提高电池性能和使用寿命。

行业推测，或许苹果的最终目标是将芯片组、5G调制解调器、Wi-Fi和蓝牙适配器等都整合到一个封装中，释放更宝贵的空间且节能。也有分析称，苹果手机中的IOS系统和高通5G基带似乎有些不兼容——因IOS属于封闭的操作系统，对高通基带芯片的兼容性有非常高的要求，兼容不够便容易出现接电话画质不好或信号弱等情况，相信苹果自研5G基带芯片，有助于解决iPhone通话质量差、信号弱等问题。

正如斯鲁吉所说：「我们专注于产品，这让我们可以自由地进行优化，可扩展的架构让我们可以在不同产品之间重复使用零件。」Apple Mac产品行销副总裁Tom Boger上个月也在采访中提到苹果造芯的秘密武器：「我们不会制造一堆芯片，然后决定将它们放在哪里。我们为我们的产品从头开始设计芯片，这是我们拥有的巨大战略优势。」苹果的获益方式正是如此——生产仅供自己使用的芯片，而非出售给其他公司。

在今年苹果与高通延长了最新的调制解调器许可协议后，高通CEO克里斯蒂亚诺·阿蒙（Cristiano Amon）对此非常满意，认为延长的合作关系意味其将在未来几年「享受健康的收入来源」。不过，苹果自研基带芯片项目，始终像乌云笼罩在高通头上，提醒着他们终将失去这个重大客户。

苹果对高通的抛弃是循序渐进的，对此已有预计的高通，也已在为弥补失去苹果的后果部署。苹果分析师郭明錤指出，苹果的脱离可能迫使高通在低端市场展开竞争。据了解，高通正在增加射频业务的收入——销售一种调制解调器到天线解决方案，该解决方案将射频组件与集成基带处理器捆绑在一起，旨在占领射频前端 (RFFE) 市场的份额。

功能更强大的6G手机到2030年推出，苹果购买高通芯片的协议于2027年到期。不可否认的是，苹果自研芯片项目遭受挫折、年复一年依赖高通的基带芯片，已经为高通多争取了一些时间。

做5G基带芯片 要从2G做起

「蜂窝网络是一个怪物」，曾在高通任职多年的高管Serge Willenegger直言。在他看来，苹果在发布基带芯片项目上的延迟，正体现了他们没有预料到这项工作的复杂性。

苹果一路积极推动生产用于其产品的各种半导体，造芯之路已近三十载。或因为此，他们自信能轻易复刻以往造芯的传奇。然而，比起微处理器芯片，调制解调器芯片的设计开发更加复杂——

做5G基带芯片，需要做的不止5G，还要兼容世界各地的2G、3G、4G网络，这些网络都有自己的技术特点。雷峰网了解到，这类用于传输和接收无线数据的芯片，必须符合严格的连接标准，才能为全球无线运营商提供服务。因此，在大量技术积累基础上，苹果需要跟全球的运营商做测试，让工程师到全球各地进行场测，这对时间要求很高。

同时，资本的投入也是巨大的——考虑到技术和资本投资的高进入门槛，智能手机组件设计和生产的竞争相当有限，这意味着组件价格越来越高。根据IHS Markit的数据，苹果iPhone X系列的4G基带芯片成本约为18美元；而摩根大通统计，5G芯片的成本预计是4G芯片的两倍，尽管价格可能会随时间推移而下降。

苹果在英特尔团队的帮助下并非完全从零开始，然而，国内有行业人士指出，基带芯片技术核心是协议栈，费时间的是全球各地场测——在理想的5G通信所具备的高速率、大吞吐量、平稳的上下行、比别家更强的弱信号环境下的表现，此外还要控制功耗。而在环环相扣的研发过程中，团队的默契与通力协作也至关重要。这些对于经验欠缺的苹果而言，难上加难。

5G基带芯片之难，早已吓退过许多新老玩家，4G  LTE基带已是一个极难的门槛，包括德州仪器、博通、Marvell、英伟达、诺基亚等在内的老牌玩家都相继退出市场。目前留在这个市场里的主要是高通、华为、三星、联发科和紫光展锐。其中，真正面向市场出售5G基带芯片的主要是高通、联发科和紫光展锐。据统计，2022年全球基带芯片市场中，高通独占60.9%份额，排名第二的联发科仅占27%。

参考资料：

https://www.wsj.com/tech/apple-iphone-modem-chip-failure-6fe33d19

https://wccftech.com/apple-modem-chip-in-mac-for-cellular-connectivity/

https://wccftech.com/apple-to-use-qualcomm-5g-modems-until-march-2027/

https://9to5mac.com/2024/11/26/apple-5g-modem-rumors/

https://www.weiyahua.com/show-172.html

https://www.phonearena.com/news/apple-to-take-3-years-to-fully-rollout-its-in-house-5g-modem-chip_id165617

https://www.diskmfr.com/apple-finally-says-no-to-qualcomm-after-6-long-years/

https://www.fierce-network.com/devices/apple-5g-modems-2-year-horizon-report

https://www.businessinsider.com/apple-chip-design-silicon-secret-weapon-2024-11

https://www.businessinsider.com/apple-chip-testing-lab-video-iphone-mac-silicon-2023-12

https://www.cnbc.com/2023/12/01/how-apple-makes-its-own-chips-for-iphone-and-mac-edging-out-intel.html

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