苹果英特尔芯片和高通芯片,高通芯片与苹果的差距
世界上能够玩转5G的企业不多，华为算是一个，但是现在华为有5G芯片却只能够当作4G使用。不能不说这对于5G的发展来说，是非常遗憾的。
不要以为5G芯片很简单，一般企业做不了，就是苹
世界上能够玩转5G的企业不多，华为算是一个，但是现在华为有5G芯片却只能够当作4G使用。不能不说这对于5G的发展来说，是非常遗憾的。
不要以为5G芯片很简单，一般企业做不了，就是苹果公司也不例外，早前为了摆脱高通的钳制，苹果转投英特尔，结果捣鼓了几年，英特尔还是没有成功，无奈之下，苹果再次投入高通的怀抱。
心有不甘的苹果还买下了英特尔5G部门，但是过去了那么久，还是没有能够获得突破，现在分析师称苹果在5G基带的研发方面，已经失败了。这也让人不禁疑问，能够搞出A系列芯片的苹果竟然在5G基带上陷入了困难，到底5G基带有何之难？
难度可不是一点点，即便是高通，很多人也发现，采用高通芯片的手机在信号方面，和华为的麒麟芯片相比较起来，信号会差很多，这一点在华为的一系列新机上就可以看出来。
基带芯片是手机与基站之间交换信号的芯片，既需要将手机需要发射的数据信息合成后转换成电磁波信号，还需要对接收到的电磁波信号解码成手机可以理解的数据信息，可以简单理解为通信“翻译”芯片，即数据到信号，以及信心到数据，这是手机 通信的基础。
就像是别人问你一个问题，你的耳朵能否听懂别人的话很关键，这就是“基带芯片”的功能，等你理解了，然后才会思考问题的答案，这时候的思考才是CPU的工作，而你如何用嘴巴告诉别人答案，应该怎么讲解才能让别人听懂，这又是“基带芯片”的功能。
和CPU的处理计算数据不同，基带芯片做的是信号交换，更多的是在通信领域的技术，华为的优势正是通信，而这正是苹果以及英特尔所不具备的，即便是高通，这些年在基带的研制方面也是磕磕绊绊，出了不少问题。
以现在的情况来看的话，基带芯片应该是手机部件里面，最为难以研制的芯片了，能够制造手机处理器芯片的还有个十来家，但是要说基带芯片，一只手可以数得过来。
基带芯片的难点在于功能多以及兼容难。功能上，基带芯片既有CPU处理器（定时控制、数字系统控制、射频控制、省电控制和人机接口控制、跳频控制、GSM终端软件功能），也有信道编码器（卷积编码、FIRE码、奇偶校验码等）、还有数字信号处理器，除此之外，还有调制解调器以及接口模块（模拟接口、数字接口以及辅助接口）。麻雀虽小五脏俱全，对于手机通信来说，基带里面的这些功能模块，缺一不可，不像通用处理器那样只会算、算、算，基带芯片就是多面手。
在兼容方面，现在手机信号传输制式太多，既需要无线网络，也需要移动网络，还有蓝牙等，移动网络还有2G、3G、4G、5G，不同的国家，不同的运营商，不同的设备，不同的协议标准问题，这些都不一样，都需要兼容，对这些信号的处理，就像一个人要掌握多种听说语言一样，不但要理解标准语言，还要理解不同地方的方言，需要自由转换，不能出现差错。
为什么说华为的5G基带芯片那么牛？还是因为华为本身就在无线通信领域有着大量的技术积累，这点可以说是华为的强项。至于高通，早前虽然在3G、4G领域做得还行，但是高通面对的可不是一个手机厂商，这么多的厂商，如何让大家都满意，这是一个难题，不要小看了规模增加所带来的难度增加，到达一定数量级之后，困难都是指数级的增长。
稳定、速度快、低功耗，缺一不可，就像手机信号不好的时候，手机信号发射功率增大，自然手机会发热，耗电也就增快了，所以使用手机的时候既不能经常掉线，也要保证网速，更不能让手机发烫，这些往往是手机厂商竞争的关键，也是胜负的关键，谁的手机出现了这样的问题，很快就会失去市场。
从2G、3G到4G、5G，这就是闯关，难度越来越高，玩家也是越来越少，闯过了前面的，不一定闯过后面的，关键是你在前面的经验对于后面的闯关，意义不大，通信技术的每一次迭代升级，都会废掉一批前面的竞争者。
如果在功能、兼容等方面，5G基带的研制厂商都闯过了，则还需要审视一下自己的技术是否对其他厂商构成了侵犯，高通为何能够在手机芯片领域通吃？就是因为其拥有大量的无线通信技术必要专利，高达的专利壁垒墙，让其他厂家望而生畏，本来高通和苹果这两家企业就不怎么对付，苹果要是在专利上侵犯了高通，高通分分钟废了苹果，这时候就尤其显得华为在5G基带上的可贵之处了。
英特尔在芯片领域牛吧，但是他的基带芯片研制技术也不是自己搞的，而是通过并购英飞凌而获得的，即便如此，在折腾了十年之久、花费了数百亿之后，英特尔还是没能挺得过来，最终折戟。
苹果没有经历过英特尔的痛苦，加上自己在芯片研制方面堪称一绝，自然对5G基带芯片不放在眼里，在花费了10亿，折腾了这些年之后，才发现自己这次是真的踢到了“钢板”上。
虽然现在难说苹果在5G基带上能否成功，但是，可以预见的是在之后的研制之路上，苹果肯定还会遇到很多困难。
5nm芯片集体翻车，出现了哪些问题？
5nm是EUV（极紫外线）光刻机能实现的目前最先进芯片制程工艺，也是智能手机厂商争抢的宣传卖点，进入2020年下半年后，苹果A14、麒麟9000、骁龙888等5nm工艺芯片相继粉墨登场。
然而，公开的信息显示，无论A14、麒麟9000，还是骁龙888，均被曝出芯片的实际功耗发热与厂商宣传的美好相差甚远，一时间，“5nm芯片集体翻车”的话题成为网络热点。
一、骁龙888功耗等于低压酷睿？
根据AI财经社的报道，5nm芯片最让人诟病的，是性能虽然有所提升，但功耗却比7nm的明显增加，这其中表现最差的就是骁龙888，被调侃为“火龙888”。
数码评测媒体极客湾对骁龙888、骁龙865、骁龙855测试的功耗数据表明，单核功耗上，骁龙865最低，为2.3瓦，其次是骁龙855的2.4瓦，骁龙888最高，达3.3瓦，相比骁龙865高了1瓦，高出幅度达43.5%。多核功耗方面，最低的依然是骁龙865，为5.9瓦，其次是骁龙855的6.1瓦，骁龙888依然落在最后，功耗高达7.8瓦，是骁龙865的1.32倍。具体见下图。
骁龙888多核功耗高达7.8瓦是个什么概念？英特尔第11代低压酷睿i7处理器的功耗在7——15瓦，可用于超轻轻薄笔记本电脑（在无风扇散热时，功耗锁定为7瓦）。也就是说，骁龙888的多核功耗已经相当于一颗第11代低压酷睿i7处理器，但需要明确的是，低压酷睿i7处理器采用的是10nm工艺制程，落后台积电、三星的5nm不少。
英特尔处理器采用复杂指令集，理论上相比采用精简指令集的骁龙888更为耗电，但骁龙888在占据工艺先进至少一代的优势下，功耗竟然相当于英特尔低压酷睿。不知道英特尔看到这里会是什么心情。
骁龙888功耗猛增，最直观的体验就是，手机如果运行较大型的游戏，发热就比较明显。极客湾的数据表明，在某款游戏的测试中，玩了20分钟后，小米11背面温度达到了48℃，而搭载骁龙865的小米10在相同的测试环境下，温控表现更好只有41℃。
爱范儿对搭载A14芯片的iPhone12运行《原神》游戏测试表明，20分钟后，手机背面最高温度达到47℃，接近小米11。
5nm的芯片在制程工艺上更先进，为何功耗表现却落后于7nm的芯片？答案是和芯片内部的晶体管漏电有直接关系。
二、为何晶体管漏电是元凶？
A14、骁龙和麒麟等手机SoC芯片属于数字集成电路，而随着制造工艺的不断进步，集成电路的功耗越来越复杂，但总体可分为电路逻辑状态转换产生的动态功耗，以及CMOS晶体管各种泄露电流产生的静态功耗（又称漏电流功耗）。
在芯片进入深亚微米工艺时代之前，动态功耗一直是芯片设计关注的焦点，但在进入深亚微米工艺时代之后，动态功耗在总功耗中的比例越来越小，静态功耗的比例则越来越大。
当芯片制造工艺进入纳米时代后，漏电流功耗对整个功耗的影响已经变得非常显著。有研究表明，在90nm工艺的电路中，静态功耗可以占到总功耗的40%以上。
究其原因，是因为集成电路每一代制造工艺的进步，都是以缩短CMOS晶体管的沟道长度为目标，7nm工艺指的就是指沟道长度。沟道长度不断缩短，使得电源电压、阈值电压、栅极氧化层厚度等工艺参数也在不断地按比例缩小，直接导致短沟道效应（SCE）、栅极隧穿电流、结反偏隧穿电流等漏电流机制越来越显著，表现为芯片漏电流功耗不断上升。
有研究表明，当晶体管的沟道长度从130nm缩短到90nm时，即缩小30.77%，漏电流功耗上升大约39.25%，但缩短到45nm，即缩小65.4%时，漏电流功耗上升大约273.28%（具体见下图）。
也就是说，漏电流功耗和缩小的沟道长度之间不是简单的比例关系，即使沟道长度缩短一点，漏电流功耗也会有一个数量级的增长，而且随着沟道长度越来越短，漏电流功耗增长越来越快。
如果复盘芯片制造历史，会发现漏电流功耗曾长期困扰英特尔、三星和台积电等制造大厂。
三、台积电为何被称台漏电？
长期以来，芯片制造大厂一直在和漏电流功耗作斗争，每有进展，都是值得大书特书的新闻，比如英特尔。
相反，台积电2010年刚推出28nm工艺制程时，由于技术不成熟，漏电流功耗高，导致芯片的功耗大到难以接受，被市场调侃为“台漏电。”有长达6年时间，都摘不掉这顶帽子。
在当时，如何压制漏电流功耗几乎可以决定芯片工艺制程赛道上选手的身位。彼时，英特尔还是制造技术大拿，率先通过Gate-last技术压制了漏电流功耗，台积电则走了一些弯路，沿用IBM的Gate-first 技术，但效果不佳，在28nm上栽了跟斗，后在蒋尚义的主导下，改走英特尔Gate-last技术路线，才算解决漏电流功耗过高难题。
2011年第4季度，历经波折后，台积电终于量产成熟可靠的28nm制程。三星本来在32纳米制程也采用Gate-first 技术，但后来在28 纳米制程时，快速切换到Gate-Last 路线，之后的14纳米也基于Gate-Last。
梁孟松
据说，三星是通过台积电“叛将”梁孟松解决漏电流功耗问题，成功缩短与台积电的工艺差距。结果引发台积电起诉梁孟松，迫使后者离开三星半导体，辗转到中芯国际。
由此可见，压制晶体管漏电流功耗有多重要。
四、为何老迈的技术不退休？
台积电、三星和英特尔之所以能压制漏电流功耗问题，主要原因是采用了创新的鳍式场效应晶体管（简称FinFET，见附图），以替代传统的平面式晶体管。但由加州大学伯克利分校胡正明教授发明的鳍式场效应晶体管（FinFET），通过局部技术改良，从28nm工艺制程一直沿用至今，可谓发挥到了极限。随着制程工艺进入EUV时代，漏电流功耗重新成为挑战。
在7nm时，老迈的鳍式场效应晶体管（FinFET）技术就应该谢幕了，由环绕栅极晶体管（GAAFET）接替。但由于技术风险和成本压力，大厂们在5nm时代仍不得不使用老迈的鳍式场效应晶体管（FinFET）技术，结果就是如前文所述，5nm的芯片漏电流功耗飙涨，在功耗上集体翻车，几乎消耗掉制程工艺进步的红利。也可以看出，芯片制造技术每往前跨一步，其实都极为不易。
为何华为、高通、三星都没问题，苹果却被5G芯片难住了？
这事还得从这个消息说起：郭明錤发文表示苹果自研的iPhone 5G调制解调器芯片开发已经宣告失败，因此高通将继续成为2023年iPhone的5G芯片独家供应商，供应份额100%，首次影响，高通的股价大涨。
要知道在去年的时候就有小道消息说，苹果将在2023年使用自家自研的5G Modem芯片，从时间线来看，也就是iPhone15，但郭明錤这一消息无疑打破了这一幻想。现在就看2024年的iPhone16有没有可能用上了。
可能有小伙伴会疑问，这郭明錤到底是何方神圣，爆料准么？熟悉苹果的都知道，这郭明錤可是苹果的研究专家，很多劲爆消息都来自这位分析师，并且爆料非常准。每年的新机配置、颜色这些一手消息几乎都来自他。所以这基本实锤苹果自研5G芯片失败了。
大家都知道苹果自研芯片很牛掰，iPhone13上搭载的A15处理器目前就是移动端最强芯片，论单核性能，可能高通还得再追赶两年（现在的A13都能吊打8Gen1的单核）。这还不算，苹果还自研的M1芯片、M2芯片，把英特尔都按在地上摩擦，更恐怖的是苹果还是“缝合怪”，把两片M1 Max组合在一起就是M1 Ultra，性能超级牛。
可尴尬的是，苹果芯片牛，但在通信领域几乎是0。在很长一段时间内，iPhone都是用的高通基带。但是呢，苹果嫌高通的基带太贵了，为此两家直接打官司，关系一度降到了冰点。为了平衡“高通一家独大”的局面，iPhone11就同时采用了英特尔和高通两家的基带，但是消费者反响很差，英特尔基带的信号明显比高通差多了，所以苹果也无奈，只能转回高通，继续使用5G基带。
iPhone12是苹果的首款5G手机，在iPhone11用英特尔基带后，当时华为的任老爷公开表示愿意出售5G芯片给苹果（2019年的时候，最早商用5G芯片就高通和华为两家），但是苹果压根儿看不上（不知是政治因素，还是觉得HW的芯片不安全，毕竟不是老美的产品不放心），所以转投跟高通和解了，继续使用高通的5G芯片（iPhone12、13全系都是用的高通基带）。
但是苹果也没有闲着，虽然新产品还是用高通的5G基带，但苹果肯定不愿意自己被人卡脖子，于是大手一挥，花10亿美刀把英特尔的通信部门收购了（也就是为iPhone11提供通信基带的部门），想以此为基础，打造属于自己的5G基带，摆脱高通的束缚。
华为、高通、三星都能生产5G芯片不假，但真正能够独立自主，且拥有话语权的还是只有高通一家。这一点从华为被制裁后，不仅不能用麒麟9000，连巴龙5000这样的5G芯片也没有。并且集成了巴龙5000 5G通信基带的麒麟9000芯片，因为射频芯片原因，也只能当做4G芯片。
话说回来，在5G通信协议上，华为只拿到一个标准，高通拿到了三个，其中还有一个话语权最重，商业价值最高的短码。这也是为什么高通的5G专利不是最多，但收费确实最高的原因。华为交叉授权后，上次新闻说还补给高通18亿美元专利费（当然，这也跟两家的经营有关，华为要生产通信设备，还有芯片、手机等业务；而高通主要是芯片业务，手机和通信设备都没有，自然不用交，量较小）。
连华为的核心专利上都比不过高通，就更不要说三星了。这也是为何苹果收购英特尔研发5G芯片失败的原因了，英特尔在通信上的专利、技术都不是很强。而苹果在这一方面也几乎是空白，不能提供帮助，再加上高通也不是省油的灯，有专利壁垒。并且苹果收购英特尔是2019年底收购的英特尔基带业务，到现在也就两年半时间，不算长不算短，那有那么快就研发出强劲的5G芯片。
但不管怎么说，通信是一个系统工程，高通在这方面积累了不少（别忘了高通的踩着德州仪器上位的），苹果作为一个入局者，那有那么容易成功。不过以苹果在芯片领域的实力，只要解决好专利问题，研发出自己的5G芯片并不难，只是需要时间。
