5G帶來的改變是什么呢?三個字總結就是速度快!不過這是個無法讓人產生愉悅感的總結。更直觀地說,有人用OPPO Reno 5G測試了區域測試中的5G網絡,那酸爽形如用網易云音樂下歌時,進度條“只有全空和全滿兩種狀態”;在iPhone上更新滿屏的app,根本看不到下載進度條,而秒速推進至“安裝中”;看高碼率視頻,直接拖動進度條感覺不到延遲,就跟看本地視頻一樣;下載GB尺寸級別的游戲,速度和解壓游戲差不多......
5G手機背后當是5G RF全套系統在發力了,不過在這個5G才剛要起步的當下,你是否清楚現如今不同手機制造商以及芯片制造商所用的5G“基帶”,在效率、能耗各方面又有很大差別呢?甄別這些差異,或許對未來半年選購5G手機更有益處。
一波外掛5G基帶的手機在路上
大眾媒體報道說首批5G手機都有著逾萬的售價,這跟前期5G基建、終端的初期投入成本分攤自然有很大的關系。就智能手機這樣的消費終端設備來說,最早開售的5G手機自然沒那么成熟。其中一個重要的問題就是5G基帶外掛——比如高通驍龍X50、華為巴龍5000、三星Exynos Modem 5100,前期都以外置于應用SoC的形式,單獨出現在主板上。而基帶外掛也是成本提升的一個原因。
究竟什么是外掛基帶?要搞清楚這個問題,我們首先就需要理解什么是基帶。基帶本身對應的英文是baseband,臺灣將其譯作“基頻”——這是個更容易理解的詞,說的是某種頻率的信號。不過我們現在提到基帶時,習慣上是指基帶modem(調制解調器)。實際上,更廣義的基帶有時還包含了整個RF系統,不止是modem,還包括射頻、天線等。但我們今天討論的基帶,都指基帶modem。
Modem負責的自然就是信號的調制和解調了,手機信號的信道編解碼,信源編解碼、信道均衡、語音編解碼、解擾、解擴和調制解調等。很多人可能都知道,基帶modem從最底層決定了一臺手機支持的網絡制式、信號好壞、網速等。雖然它并非唯一因素,天線、射頻在其間也扮演重要角色,但它的確是手機上技術門檻較高的組成部分。我們不能說iPhone XS信號差要單純歸結到Intel的modem,但Intel糟糕的modem技術也是眾所周知的。
那么基帶怎樣才算是“外掛”(或外置),怎樣又可稱為“集成”(或內置)呢?通過一些拆解,我們可對這兩者有個物理上的基本概念。比如蘋果自己設計移動SoC,但沒有能力開發基帶modem,所以各代iPhone都采用外掛基帶的方式存在;而高通一直是終端RF系統的行家,很多驍龍SoC通常內部都集成了基帶。
高通驍龍845 die shot,來源:TechInsights
這是驍龍845的die shot,其中標注了TechInsights認為是基帶modem的部分——位于整個布局的右下角位置。這就是集成modem很直觀的存在了,其占地面積完全不亞于包含cache的CPU模塊。
蘋果A12 die shot,來源:TechInsights
上面這張圖則是傳說中CPU、GPU、NPU性能爆表,能效在移動SoC中獨占鰲頭的蘋果A12的die shot。不過它內部就找不到modem的蹤跡。那么iPhone XS的基帶modem放在哪兒呢?
iPhone XS內部位于上方的主板,來源:TechInsights
蘋果iPhone XS的RF主板,來源:iFixit
來自iFixit拆解顯示,iPhone XS被人詬病的Intel基帶,modem部分就是上方第二張圖橙色框標出的這一塊。而這個板子實際上是iPhone XS的RF主板,蘋果A12則位于另一塊板子之上(第一張圖)——A12和modem隔的還是挺遠的。這就是集成和外掛的直觀差異。另外值得一提的是,iPhone XS的RF板子左側還包含了諸如Skyworks的PA,Intel的RF Receiver等。
不難想象,集成基帶對于SoC設計的集成度提出了更高的要求,在通訊數據交換時本身也有了功耗方面的優勢。外掛基帶相對而言成本會更高、功耗也更高,而且占據手機內部空間更大——以蘋果一貫惜空間如金的作風,外掛基帶大概也一直是蘋果的痛,所以近期還有消息說蘋果仍在洽談Intel基帶業務收購事宜。
而當前幾乎所有手機制造商宣布推出的5G手機,無論海思麒麟系,還是高通驍龍系,都將采用5G基帶外掛的方式存在。未來一段時間內上市的一波5G手機皆是如此。這對用戶而言大約算不上什么好消息,也意味著當前的5G手機都還未至成熟。
即便都是外掛,情況也不大一樣
高通驍龍855 SoC實際上是個比較奇特的存在:很多人都知道現在許多手機制造商發布的5G手機,如OPPO Reno 5G版都采用驍龍855,外掛驍龍X50這顆5G基帶,但實際上驍龍855本身就內置了modem。只不過內置的這顆modem名叫驍龍X24 LTE modem。
X24在網絡制式上支持GSM/EDGE、DV-DO、CDMA 1x、TD-SCDMA、WCDMA,以及最高Category 20的LTE。也就是說X24支持2G、3G、4G通訊。由于X50只支持5G,這種組合方式也就出現了。換句話說,未來一波采用驍龍855+外掛X50基帶的手機,實際內部有兩部分基帶modem組成,以實現“全網通”。這對通訊功耗而言恐怕會雪上加霜。
但這也不能怪高通,畢竟X50是早在2016年就宣布的5G Modem,其規劃時間相當早。實際產品搶首發,也就有了X24+X50:內置+外掛實現全網覆蓋的這種設定。除此之外,驍龍X50由于歷史包袱的存在,并不能實現對SA獨立組網的支持——這是5G通訊的未來。而且X50不支持FDD,低于800MHz頻譜因此無緣;也缺乏26GHz毫米波頻段支持。考慮到手機的迭代速度,X50可以認為是某種合理的5G過渡方案。
盤點當前市面上主流的基帶modem產品主要包括:
-高通驍龍X50
-高通驍龍X55
-Intel XMM8160
-華為巴龍5000
-三星Exynos 5100
-聯發科Helio M70
-UniSOC Makalu Ivy510
除了前述X50這種有歷史包袱的基帶modem,以及Intel宣布退出移動設備5G市場可能令XMM8160前途不明,其他modem產品基本都實現了“全網通”。其中聯發科Helio M70預計未來會以內置的形式直接面世,而其他產品至少在外掛這件事情上會顯得更加靠譜。
比如高通驍龍X55就已經補足了X50的短板,實現2G-5G的多模支持,支持NSA非獨立組網和NA獨立組網,補全了FDD模式的5G NR sub-6GHz——這樣一來更低頻率的信號覆蓋范圍得以變廣;而且X55還支持頻譜共享,也就是5G和4G可在相同頻率共存。
華為巴龍5000實際上已經在今年1月實現了首個5G商用終端——華為5G CPE Pr,在所有芯片制造商中都屬名列前茅,而且也真正實現了全網通支持。如Mate 20X 5G這樣的手機也算是現階段外掛5G基帶的楷模了。
這些5G基帶毫米波傳輸下行峰值速率大約都在6-7Gbps的程度。當前主要的外掛基帶搭配方式包括了:
-高通驍龍855+驍龍X50(OPPO Reno 5G、小米MIX3 5G、一加7 Pro 5G等)
-三星Exynos 9820+Exynos Modem 5100(Galaxy S10 5G國際版)
-海思Kirin 980+巴龍5000(華為Mate 20X 5G)
集成5G基帶是趨勢
半個月前,聯發科在臺北國際電腦展上發布新的5G移動平臺——不過似乎還沒有名字。實際上就是個移動SoC,內部集成了聯發科的5G基帶modem Helio M70。我們也向聯發科證實了這款產品就是內置基帶的SoC,除了modem之外,還包括大核心Cortex-A77的CPU,和Mali-G77 GPU。具體SoC現在還沒有型號和名稱——聯發科很有可能會為此重啟Helio X系列,5G終端推向市場最快也要等到明年一季度。
另外此前德國媒體WinFuture的曝光消息顯示,預計今年年底發布的驍龍865 SoC會包括內置5G基帶的版本,即驍龍X55(另外也有未集成的版本)。這也算是毫無懸念的事情了。華為麒麟985應該是無緣集成5G基帶了,990則有傳言說會在明年第三季度攜集成基帶亮相。
5G基帶的戰場局勢走向還不明朗,大家現階段都忙著搶外掛5G基帶的首發,而未來集成基帶5G終端究竟誰先搶占市場也并不明朗,半年以后或可見分解。至于蘋果和Intel的恩怨情仇,下一代iPhone無論如何應該也來不及集成5G基帶了,是否外掛5G基帶modem也都還是個問題。今年蘋果和Intel、高通的故事走向,實在讓蘋果在5G這一局中落后甚多。