李沛：残酷的5G芯片淘汰赛，这家企业代表中国挺进了决胜局 - 昆仑策
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李沛：残酷的5G芯片淘汰赛，这家企业代表中国挺进了决胜局
2022-01-16
无线技术得到完美应用之际，整个地球将成为一个巨型大脑；无论相隔多远，我们都能即刻交流；与目前的电话相比，实现这一设想所用的设备将极其简单，甚至可以装在背心口袋里 。——尼古拉·特斯拉 1926
“我们现在是5G的领导者，无论是在基站还是在终端部分。”
这是2016年6月一次活动上，英特尔CEO科再奇（Brian Krzanic）自信的宣示。彼时的英特尔，正在科再奇领导下，向“alway-on”移动互联愿景全力以赴，除了对内部移动与无线部门每季10亿美元以上的大手笔投入，还频频出现与联发科、紫光展锐等通信基带芯片供应商“合纵连横”的传闻。仅仅两年后的2018年8月，全球5G大规模商用前夜，科再奇却黯然离职，财务经理出身的继任者司睿博（Bob Swan），不久便宣布退出5G核心产品线—基带芯片研发。芯片巨人英特尔，就此在残酷的基带芯片产业竞赛中“淘汰出局”。在英特尔身后，移动通信网络从2G到5G的发展路途上，还倒卧着德仪、博通、美满、英伟达、飞思卡尔等诸多老牌巨头的身影，它们无一例外，退出了手机基带芯片产品的竞争。基带芯片，是移动设备的语音与数据信息，和射频天线无线信号之间的“编译器”，由此不难理解其重要性。缺少了基带芯片，手机就不能上网、不能通话，和一台MP4播放器别无二致。事实上，从GSM时代起，在相当长时期内，基带芯片（BP）性能都是区分手机档次的最重要依据，尽管手机处理器产品形态随着Arm架构多媒体应用处理器（AP）的兴起，出现了AP与BP融合的SoC化潮流，但毋庸置疑，基带芯片在其中依然扮演着核心角色。2007年1月，初代iPhone发布会上，当有记者问及iPhone应用程序的问题，乔布斯生硬回应道：“你不会想让自己的手机变成电脑”，事实上，乔布斯当天演示中，对这部没有安装应用商店的手机，着重强调的杀手应用（killer app）是—“打电话”。显然，大众与乔布斯之间，对iPhone的关注点出现了有趣的错位，前者为革命性的触屏交互体验而兴奋，后者则对基本语音通话功能表现出特殊的敏感。初代iPhone，由于使用二线厂商英飞凌所提供的基带芯片，仅支持所谓的“2.75G”EDGE制式，无法接入当时正开始大规模商用的3G网络，甚至由于英飞凌基带芯片研发设计和测试调试能力有限，iPhone在2G（GSM）网络上的语音和数据传输质量也落后于成熟大厂。正是因为这样的原因，“懂行”的业内巨头们，彼时对iPhone并不如何畏惧。时任诺基亚高管泰罗·奥扬佩雷提起“库比蒂诺（苹果总部所在地）的那家公司”时，语气不屑一顾，认为等到“数钱数到手抽筋”的3G运营商业务收尾后，再从容吸收借鉴iPhone优点，稳步更新树大根深的诺基亚手机产品线即可。微软CEO史蒂夫·鲍尔默甚至自信预言：“iPhone没有什么机会拿下大块市场份额，没有机会了”。顽强的苹果公司与英飞凌，为解决通讯问题使出了洪荒之力，苹果方面甚至耗资数千万美元，购买了辐射测试、模拟基站的特殊设备，工程师们开着私家车在库比蒂诺市区来回兜圈，以测试 iPhone与AT&T网络的匹配情况。一年后的二代iPhone，用iPhone 3G的命名方式，宣告乔布斯等高管心心念念的3G难关被跨过，iTunes也开始提供第三方应用下载服务，这两项突破，共同助力iPhone 3G跨上又一个销量台阶，用成绩回击了巨头的质疑。2010年，英特尔斥资14亿美元，收购英飞凌从事基带芯片等通信器件研发的无线部门，据传当时乔布斯在了解到收购进展后，表态称自己“非常高兴”。这种情绪是可以理解的，芯片巨头英特尔资金与技术加持，有望进一步助推英飞凌无线团队的研发，补上iPhone信号质量短板。不过世事难料，无线电通信的高度复杂性决定了，无论是从0到1的通信制式接入，还是从1到100的体验优劣，无不具有基础算法专利和工程实践Know-how的森严壁垒，即便有大把资源“砸”下去，也很难在短期内看到回报，甚至反而因为步子迈得太大，容易扯着拉着胯......2010年发布的iPhone 4，是苹果公司芯片领域投入的集大成之作，搭载的应用处理器A4，标志着苹果公司初步摆脱了AP产品上对三星的依赖，更开启了A系列的传奇。与顺风顺水的AP相比，基带芯片BP看似也有了突破，该机首次能够支持3G网络主流的CDMA制式，多模兼容，意味着不再需要与AT&T专有的HSPA制式绑定，得以进入更大的运营商合约机市场。然而不久后，iPhone 4便曝出轰动一时的“信号门”。许多消费者发现，在握住手机下半部分通话时，iPhone 4信号质量就会急剧下降，尽管苹果方面召开专门发布会，义正词严驳斥称，这是UI界面信号格数的显示问题，但外界观察者，普遍猜测这是英飞凌3G基带芯片和射频前端的重大设计瑕疵。于是2011年iPhone 4S发布时，CDMA“祖师爷”—高通的基带芯片，悄然替代了英特尔（英飞凌）产品。高通基带芯片（BP）与苹果应用处理器（AP）的强强联合，充分释放出iPhone市场潜力，换代产品销量，终于迈入亿级大关。然而“风调雨顺”的那几年里，苹果与高通之间的关系却在积累紧张。苹果每售出一部手机，需要向高通缴纳数美元的专利授权费，即业内戏称的“高通税”，这看似不起眼的成本，乘上天文数字般的终端销量，就成为摆在苹果公司管理层案头的刺眼数字。“坐享其成”的同时，手握CDMA大量核心专利、算法的高通，在产品策略上也一向咄咄逼人，通过MDM系列基带芯片与集成CPU、GPU的“片上系统”（SoC）产品线之间的特殊定价，引导手机厂商接受变相的捆绑销售，为高通AP和Adreno系列GPU充当跨越成熟度曲线的“小白鼠”。2016年，苹果开始出招，在iPhone 7上重新引入英特尔（英飞凌）作为基带芯片第二供货商，希望以此提高与高通的议价能力，高通的回应，则是延烧至全球多个司法管辖区的专利诉讼和iPhone禁售申请。由于2017到2018年的诉讼大战，高通终止基带芯片供货，苹果不得不在iPhoneXs这一代产品线上，全部使用英特尔基带，因其糟糕的4G网络体验，被用户调侃为“万元级MP4”。2019年4月，迫于无奈，苹果不得不与高通达成和解，为了终结这场持续两年多的“战争”，苹果向高通支付了47亿美元天价和解费，并继续承诺按照每部手机为单位，向高通支付专利授权费。和解后不久，苹果耗资十亿美元，将英特尔基带芯片研发部门收入囊中，显示出这家巨头的“不服气”，不过截至目前，苹果自研5G基带芯片仍无进展对外公布。历史无法重来，但十年轮回后苹果与英特尔（英飞凌团队）的重新牵手，仍然令人有无限感慨与遐想，如果2011年乔布斯没有因病退隐，这位强人是否会有与产品团队不一样的魄力，咬牙坚持与英飞凌合作，为其CDMA基带芯片打磨提供机会，牺牲一两代产品口碑和销量增速，换来长远的技术保障？正如上文所述，基带芯片之难，难在技术积累，向下兼容繁多制式，全球数百家运营商路测数据，都需要实打实的比拼积淀，没有“弯道超车”的捷径可走。技术之难，直接折射为生意之难，遍布全球、动辄几百上千测试工程师的人力投入，对基带芯片厂商带来极大的成本压力，也形成了这一细分市场强者恒强的明显马太效应，弱势厂商无法进入终端巨头供应链，没有“根据地”，往往陷入白牌低端产品价格战，低毛利高成本，又进一步限制了其跟上技术升级的能力，反之基带芯片的优势玩家，则可以在稳定的核心业务输血下，从容向其他产品线扩张。例如高通就凭借在基带芯片上的超强优势，使这样的“阳谋”得以充分施展，相比之下，DSP巨头德州仪器、GPU巨头英伟达，也先后尝试过以其优势产品为中枢切入SoC品类，但基带芯片超高进入壁垒，让这些新老玩家先后折戟。“熬死”了一众手机芯片竞争对手的高通，最终通过2013年发布的骁龙800系列SoC，证明其捆绑战略已进入“收获期”，打开了CPU\GPU市场的广阔空间。无论如何，一个事实是清晰无疑的：从2G到5G，作为手机芯片组不变的核心，本就复杂的基带芯片，研发壁垒还在飞速抬升，能够留在牌桌上的玩家，已经从2G时代的十余家企业，缩水至5G时代的区区5家，其中目前能够对公开市场供货的，更是只有三家，他们分别是：
高通、联发科、紫光展锐。
5G基带芯片，是移动终端接入5G高速网络的“钥匙”。这把钥匙越来越复杂的同时，其重要性，也越来越被人们所认知。这种重要性，是5G，第五代移动通信网络本身的投影。2019年11月，在美国顶级智库-新美国安全中心（CNAS）发布的报告《保障我们的5G未来》中，开宗明义阐释了5G对经济社会乃至地缘政治的巨大意义：
“当今5G的进步预示着一种变革性技术，这对于实现下一次工业革命至关重要。5G 将为未来经济发展和国势竞争带来巨大的价值，5G不仅仅是4G的高速化迭代。其优势包括高速、低延迟和高吞吐，与当今的4G网络相比，这些优势使数据流的速度和容量大大提高。未来的智慧城市将依赖5G，自动驾驶汽车将依赖于这种增强的连接性，未来的制造业将利用5G来实现更高的自动化，甚至农业也可以从这些进步中受益。5G的出现可能会在未来几十年为世界经济贡献数万亿美元。
如果美国未能抓住机遇并应对5G的挑战，它就有可能失去关键的竞争优势。今天，中国已准备好成为5G的全球领导者和先行者。美国可能处于相对不利的位置。
尽管有令人鼓舞的迹象表明美国政府开始更多地关注5G，但迄今为止的政策尚未证明与所面临的风险相称。特朗普政府还必须重新构建和重新定位其在5G竞争中的方法......联邦政府可以而且必须通过投资5G作为美国在第四次工业革命中竞争力的新基础，在促进创新方面发挥关键作用。”
无独有偶，同年早些时候，五角大楼统管三军科研的副部长迈克尔·格里芬（Michael Griffin），在一次活动中明白无误表示，将在5G技术研发上“赌上美国乃至整个西方阵营的创新能力”。（“What I want to bet on is the ability of the United States and our Western allies to out-innovate adversaries”.）
格里芬绝非走马灯一般的寻常华盛顿政客，这位美国工程领域泰斗早在80年代的星球大战计划中，就已经担当核心角色，后从霍普金斯大学应用物理实验室航太负责人转任导弹防御局技术总师，不久又出任NASA总工程师，任内积极支持的可重用运载火箭项目孵化了麦道DC-X团队，后形成蓝色起源公司的科研主力，他第一次离开NASA后，陪同埃隆·马斯克考察商业航天可行性，鼓舞和启发后者创办SPACEX，2005年，格里芬正式担任NASA署长，大力扶持商业航天初创企业，并以一己之力推动了载人探月星座计划上马......作为全美航太工程师的偶像，格里芬对5G的重视极具指标意义，事实上，即便毫不关心技术与商业的大众，对2018年以来世界头号强国的“5G恐惧症”也不会感到陌生，美国朝野几乎倾注了一切资源，穷尽了一切方法，试图在运营商和终端市场上，清除来自中国的竞争力量，这种穷形尽相、毫无顾忌的狰狞面目，自上世纪80年代美日贸易战以来，已数十年未见。“大人物”、“大机构”的反应，对公众提供了理解技术重要性的侧面参照。如果想要从内涵上理解5G技术的意义，控制论之父诺伯特·维纳，是一座严肃的观察者们，无法绕开的思想高峰。1935年，维纳应邀来华，受聘为清华大学算学与电机系教授，工作和生活中接触到的中国传统文化，对维纳产生了深刻影响，他晚年回忆道：“我开始把世界看成一个整体，而不只是统治种族和被奴役种族相互依存的体系......如果我要为我的生涯确定一个特定的分界点，即作为科学的一个刚满师的工匠和在某种程度上成为这一行的一个独当一面的师傅，那么我应当选择1935年，即我在中国的那一年作为这个分界点。”回到美国的维纳，果然开创了对现代人类社会影响深远的控制论，成为名副其实“独当一面的师傅”。其学术体系开山之作《控制论-关于在动物和机器中控制与通信的科学》，既是一本研究系统中反馈与控制机制的作品，更有对“信息”这一概念宏观尺度机理与影响的深刻洞察，和偏重研究具体信号传输处理技术的香农信息论，互为补充。在该书第八章《信息，语言和社会》中，维纳详细阐述了文明与信息的联系，作为独立于物质和能量的系统动力学第三要素，“任何组织所以能够保持自身的内稳定性，是由于它具有取得，使用，保持和传递信息的方法”，维纳观察发现，小型社会，往往有着极大程度的内稳定性，“不管这种社会是文明国家中的具有高度文化的社区或是原始野蛮人的村落，都是一样的”，他认为，这样的社会有机体之所以能够高度稳定，源于这一系统产生的信息中，可被社会和个人使用的有效信息量占比更高，而一个大型社会里，“社会成员无法直接相互接触”，需要通过出版物、电信邮政网络、剧院、学校、教堂等工具进行信息中介，产生种种不可避免的信息损耗和扭曲。通信技术的演进，则提供了改善大型社会“内稳定性”的可能，维纳在其控制论的通俗读本《人有人的用处》中，抛出了这样的设问，“无线电除了被我们用来传递声音模式外，还有什么用途呢？”随后，他描绘了一个图像传真“电报”的场景：一位身处欧洲的建筑师监造一座美国的建筑物， 通过传真电报向工地近乎实时传送图纸，并接收工地每日一次或几次拍摄下来的录影来检查工作进度，这样，建筑师本人及文件资料物理层面的跨洋传输，“可以非常有效地用信息传送来代替......信息的运输也能帮助我们把人的感觉和他的活动能力从世界的一端推展到世界的另一端。”维纳进一步在书中对信息比特与物质原子的等效替代进行了探讨，“人的语言所达到的地方、人的知觉能力所达到的地方，也就是他的控制能力扩展所及的地方，而且在一定意义上也就是他的肉体存在扩展所及的地方。去了解整个世界并且对它发布命令就几乎等同于无所不在......信息传输比单纯的肉体传输更为重要。”对照维纳的理念，不难看到，5G的意义，正源于其网络传输容量的优越性，使“人的知觉能力”在这一网络中的流通，可以达到前所未有的深度和广度，使这一高蹈的梦想，第一次触碰到成为现实的可能。正如上文所述，全球公开市售的5G芯片，目前仅存三家供应商：高通、联发科、紫光展锐。基带芯片产业，已经从春秋战国，进入到“三国演义”时代。2021年末，咨询机构Counterpoint发布的手机AP/SoC/基带芯片出货量最新季度报告显示，联发科在AP/SoC细分品类上，市占率达40%，位居第一，在单独的基带芯片出货量上，高通则以62%的份额，占据统治地位。逐一来看，联发科2020年起在AP/SoC市场对高通的“逆袭”，源于内外两大因素合力。一方面，该公司天玑系列SoC性能进步明显，逐步扭转了在终端消费者心智中“山寨机之王”、“一核有难七核围观”的不利口碑。另一方面，美国在ICT领域突如其来挥舞的“神经刀”，让许多即便未被直接波及的终端厂商，也需要实质性看待政策风险，在AP/SoC这样的核心器件上，联发科则适时提供了涵盖高中低端的“备胎”选择，借此打开了此前始终难以扎根的中高端品牌供应链。对于高通而言，尽管其在市场大盘的份额被联发科赶超，但凭借基带芯片的“绝活”，仍然得以吃下高端安卓手机及iPhone这块蛋糕上最厚的奶油，更值得注意的是，高通的业务触角，正在伸出智能手机这一品类，汽车智能座舱、桌面设备乃至数据中心服务器、AR/VR新一代设备......甚至在卫星通信领域，2010年后高通新增专利，亦悄然攀升至全球第一，在可能的天地一体化6G时代已有实质性布局。5G芯片当前的“第三极”，也是当下中国大陆公开市场5G芯片的“独苗”—紫光展锐，尽管市占率等指标不及前两者，但市场份额增速却一马当先，上升势头明显。在世界第一强国的绞杀下，一家大陆企业能够稳住乃至显著扩大其份额，不能不说是一个令人印象深刻的成就。仅仅在三年前，中兴事件点燃的芯片产业烽火狼烟下，外界还少有人会认为，紫光展锐可以成为中国力量的代表。2018年12月，华为海思首席战略官楚庆，空降紫光展锐出任CEO，他的职业履历包括原华为海思首席战略官、大唐移动副总经理等。到任后，楚庆和新管理团队开展了一系列的重整，从管理体系、质量体系、到经营体系、业务体系。对于5G的决策上，推翻了之前的规划。按照此前的规划展锐5G第一代路线是采取Intel的modem（8160）配合展锐的AP。当时自研5G芯片启动了实验室预研，却没有规模商用的计划，也不准备面向手机市场。而新管理层基于对未来5G趋势的预判和核心技术必须自主研发的决心，决定中止与英特尔的合作，回归全面自研路线。因此，因此在2019年的开年，展锐以三条劲爆的产业新闻，宣示了自己“发力5G”的决心与能力：V510采用12nm制程工艺，支持多项5G关键技术，可实现2G/3G/4G/5G多种通讯模式，是一款高集成、高性能、低功耗的5G基带芯片，更是可同时支持SA（独立组网）和NSA（非独立组网）组网方式，这是此时当红的高通X50基带芯片也无法做到的。根据展锐方面介绍，除了单项产品，上述投入更重要的成果是名为“马卡鲁”的基础技术平台，马卡鲁平台的成型，也意味着展锐整个产品技术架构的变化，不再是只为某一款产品重复造轮子，而是通过平台化的方式，快速组合平台上沉淀的不同技术能力，形成相应的产品布局。2019年8月，展锐新管理团队评估了自研产品存在巨大量产风险的情况下，毅然决定第一代5G自研芯片（T7510）必须量产商用、必须应用于手机市场，这一决定使展锐5G产品比计划提前了两年实现商用，并进入手机市场。2020年，展锐首款5G 手机芯片—T7510正式面世，由T710处理器搭配展锐自主研发的V510基带芯片，4月份搭载T7510的海信手机正式上市，这标志着错失4G窗口的展锐，终于站到了5G商用的第一阵营。与此同时，展锐方面还宣布，第二代5G芯片将进一步跨越到6纳米制程。在高通、联发科、三星等主流大厂，还在打磨7nm产品的时候，展锐的宣示，外界并不看好，甚至有声音将之调侃为“PPT造芯”，怀疑展锐一年一个大台阶的跨越是否可能。2021年12月27号，紫光展锐"人民的5G"发布会上，该公司正式宣布，第二代5G SoC芯片：唐古拉T770、唐古拉T760实现客户产品量产。CEO楚庆当天还透露，展锐下一代5G芯片，将向5nm迈进。展锐第二代5G手机平台支持5G R16、5G网络切片等前沿技术，特别是5G R16技术上，相关专利申请数量近200项，并已携手伙伴完成全球首个基于3GPP R16标准的端到端业务验证、IMT-2020（5G）推进组uRLLC关键技术测试等。展锐5G网络切片方案已完成与国内三大运营商、以及IMT-2020（5G）推进组的技术验证，实现to B和to C两大应用方向的技术验证，充分证明了展锐5G网络切片方案的优势和5G芯片的互操作性。三年来，紫光展锐所发生的涅槃，不只表现在技术研发能力的复苏，其产品与商务策略，也明显出现了飞跃，根据该公司消费电子事业部总经理周晨在发布会上的介绍，依托马卡鲁平台赋能，未来展锐唐古拉系列芯片，将实现以6、7、8开头的高中低端产品完善布局，更值得注意的是，唐古拉系列芯片，还明确规划了向工业物联网、移动互联、车联网等诸多场景的扩展，为展锐打开了向诸多细分市场切入的想象空间。CEO楚庆当天还表示，唐古拉5G芯片套片，不仅有上述两块主芯片（AP\BP），还包括射频芯片，PMU（电源管理芯片）等大约十几颗配套处理器，每颗芯片均已达到量产标准。其中5G主平台套片包含主芯片、Transceiver、电源管理芯片以及connectivity芯片等7颗芯片；5G射频前端套片包含PA等多颗芯片。完整5G主平台套片+5G射频前端套片，极大降低了终端厂商主板与整机开发难度，高成熟度高质量保障客户快速量产2G时代那个对下游生态建设颇见心思的展讯，似乎重新找回了巅峰期的节奏。展锐的努力，也正在收获丰厚的回报，小米、荣耀等一线大厂，已经开始导入展锐芯片组，其客户结构的升级态势已清晰可见。向未来展望，业已启动增长曲线的展锐，完全可能重演联发科自下而上逆袭高通的一幕，依托中国本土消费电子市场的滋养，继续加速其市占率扩张步伐。更重要的是，中国企业展锐的崛起，也将为无线通信产业界，带来一股利润与资本话语之外的“清风”，其普惠的5G价值愿景，即“人民的5G”时代，将伴随着中国企业的崛起，从梦想变为现实。
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