据最新报道,即将于今年12月进入量产的iPhone SE 4会是苹果自研5G基带芯片的首秀,这也是其首次推出非SoC(系统级芯片)的定制解决方案。不止是自研5G基带,苹果还打算在明年的iPhone 17系列中采用自研Wi-Fi+BT芯片 —— 从2025年下半年开始,苹果的5G和Wi-Fi+BT芯片将逐步应用于新产品中。
然而,由于这两款芯片采用不同的台积电工艺,因此它们的切换时间表可能会因各自的生产计划而有所不同。行业分析师郭明錤也确认iPhone SE 4将是苹果首款采用定制5G调制解调器的设备,但仍将由博通为其提供Wi-Fi 7芯片,预计最早于2025年第一季上市。作为一款价格较低的设备,iPhone SE 4将让苹果有机会在用户手中大规模测试调制解调器的性能,进而再将其应用到主线iPhone中,或许在2025年9月就将会看到第二批搭载苹果自研5G调制解调器的设备iPhone 17 Air(或叫slim)。
当前,全球5G网络频段主要分为Sub-6GHz和毫米波(mmWave):其中毫米波传输速度更快,但传输距离较短,适用于人口密集的城市区域;而Sub-6GHz虽然传输速度相对较慢,但信号传播距离更远,更适合郊区和农村地区。
但据DigiTimes报道,苹果5G调制解调器芯片的首个版本可能不支持更快的毫米波技术,而是仅限于5G中的Sub-6GHz频段,在短期内仍需高通满足毫米波技术的需求。作为一款低价设备iPhone SE系列缺乏毫米波支持是符合逻辑的,而超薄款的iPhone 17则也可能需要放弃毫米波技术以实现更薄的设计。
预计自研5G基带芯片将在几年内逐步扩展至苹果的其他产品线,最终完全取代高通芯片。值得一提的是,此前苹果与高通达成和解后,与高通的5G基带芯片供应协议已经延长至2027年3月,这为苹果自研的5G基带芯片研发与部署提供了充足的时间。2019年,苹果花费10亿美元收购了英特尔的移动基带芯片部门业务,获得超过17000项专利和超过2200名员工。不过芯片的设计仍然充满波折,2022年甚至一度传出自研基带芯片失败的消息;到了2023年底,有消息传出由于开发上的挫折,面临着过热、电池寿命和组件验证等问题,苹果被迫将自研调制解调器的首次亮相推迟到2025年或更晚。郭明錤预计,苹果的自研5G基带在2025年的出货量将达到3500-4000万颗,这一数字虽然相对于苹果的总出货量来说并不算大,但已经显示出苹果在自研基带方面的初步成果和市场信心。随着技术的成熟和市场的扩大,预计在2026年将达到9000万-1.1亿颗,2027年更是有望达到1.6-1.8亿颗。除了基带芯片外,外媒也多次报道苹果在自研Wi-Fi芯片和蓝牙芯片,目前所有iPhone都使用的是由博通提供的Wi-Fi+BT组合芯片,博通每年为苹果供应超过3亿颗Wi-Fi+BT芯片(简称Wi-Fi芯片)。为了减少对供应商的依赖,2025年下半年的新产品苹果计划采用自家的Wi-Fi芯片,由台积电N7(7nm)工艺制造,支持最新的Wi-Fi 7标准。预计苹果在未来三年内将几乎所有产品都过渡到自研Wi-Fi芯片,以降低成本并增强苹果生态系统的集成优势。从去年开始,Wi-Fi 7已经在智能手机上应用,到今年各家推出的中高端手机,基本已经标配支持Wi-Fi 7。苹果在去年发布的iPhone 15上,继续沿用了Wi-Fi 6E,到今年iPhone16系列终于升级到Wi-Fi 7。相比于Wi-Fi 6,Wi-Fi 7最高传输速度可以达到46Gbps,比Wi-Fi 6E提高4倍。Wi-Fi 7将支持更多的频段,包括2.4GHz、5GHz、6GHz,在此之前,Wi-Fi 6支持2.4GHz和5GHz两个频段,Wi-Fi 6E支持6GHz频段(Wi-Fi设备向下兼容)。不过,因为不同地区频段分配的问题,Wi-Fi 7支持的6GHz频段在不同地区会有所区别,如美国、韩国和巴西将整个6GHz频段(5.925-7.125GHz)分给了Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7。但是实际上iPhone 16系列支持的最大信道带宽仅为160MHz,这跟上一代的iPhone 15 Pro系列相同(iPhone 15标准版仅支持80MHz)。而正常来说,Wi-Fi 7支持的最大带宽应该为320MHz。有意思的是,苹果刚刚发布的新款Mac系列产品,包括Mac mini、iMac和MacBook Pro,虽然都换上了最新的M4系列芯片,甚至用上了雷电5接口,但在Wi-Fi方面依然只支持Wi-Fi 6E标准,没有与iPhone同步最新的Wi-Fi 7。或许苹果今年在Wi-Fi 7上作出的各种“阉割”,是为了明年衬托自研Wi-Fi芯片,这也提高了苹果自研芯片明年下半年上马的可信度。从2010年推出的iPhone 4开始,苹果便采用了其自研的A4芯片,这也开启了苹果SoC的自研之路。自此以后,苹果每年都会更新其A系列芯片,用于iPhone、iPad以及其他设备中。这些芯片持续改进,包括提高性能、降低功耗以及增加新功能,如集成神经网络处理能力等。
但基带芯片一直是苹果的弱项,这也导致iPhone长期以来在移动通信网络方面表现不佳。在早期的iPhone中是由英飞凌为苹果提供基带芯片,从CMDA版本的iPhone 4开始采用高通的基带芯片,并且此后多数iPhone型号均使用了高通的基带芯片。
不过苹果高通发生专利战之后,为了减少对高通的依赖,iPhone 7到iPhone 11系列选择混用高通和英特尔的基带。实际应用后,用户反馈英特尔的基带芯片在性能上并不如高通,根据第三方测试机构的测试数据显示,正常情况下使用高通基带的手机会比使用英特尔基带的手机信号会好30%。在苹果认为2020年iPhone支持5G是必要条件的背景下,苹果和高通因调制解调器相关的专利使用费和专利权的法律纠纷在2019年达成和解。但摆脱单独供应商仍然成为苹果的战略目标,资料显示,2010年至2016年,苹果一共向高通支付了161亿美元的芯片采购费以及72亿美元的专利许可费。苹果首款5G基带芯片或许不会为用户带来显著的好处,但对于iPhone SE 4,苹果希望进一步控制价格,再结合现在的时机,采用自研5G基带芯片就是一个比较好的选择。根据市场调查机构TD Cowen数据,iPhone16 Pro Max(256GB)的BOE物料成本为485美元,其中5G基带成本28美元,达到了A18 Pro处理器的62%,也占了总物料成本的近6%。通过推出定制的5G基带芯片,苹果将可大大减少外部采购费用,降低其零部件成本。据华尔街研究机构Wolfe Research发布的一份报告显示,随着苹果开始在iPhone 17系列中导入自研的5G基带芯片,预计将减少35%苹果对高通贡献的营收,到2026年将继续减少35%。虽然苹果已经成功地用自研Arm处理器取代了英特尔CPU,但设计5G调制解调器和Wi-Fi芯片是一项极具挑战性的任务,涉及众多难题:在射频、算力、能效、频段等方面都有着严格的要求,远超普通芯片的研制难度。iPhone目前与175多个国家的100多家无线运营商合作,新芯片需要经过大量测试和认证才能接入其网络。此外,苹果在开发过程中还必须面对技术积累和专利权的挑战。更重要的是,外挂基带的弊端非常明显,不仅导致信号质量较差,同时也会提升功耗,占用更多机身内部空间以及较差的协同能力。不能在A系列芯片中集成基带,也是iPhone一直以来被诟病信号差的主要原因。苹果从2020年开始推出自研M系列芯片,Mac产品线在去年也已完成了向这一系列芯片的过渡。凭借A系列、M系列芯片让iPhone、MacBook成为市场上独一无二能效比的产品,在自研芯片里吃到甜头的苹果也开始着眼于其他的芯片。随着苹果开始使用自研5G基带芯片、Wi-Fi芯片,在后期迭代过程中,预计未来将这些自研外围功能芯片与A系列芯片进行集成,从技术角度看,长时间影响苹果iPhone的信号、发热、功耗等问题将迎刃而解。将蜂窝调制解调器、Wi-Fi和蓝牙功能整合到一个组件中,最终将SoC外围的芯片全部集成进A系列芯片中,苹果走向的是SoC的“大一统”。打开苹果自研芯片列表来看,除了熟知的A、M系列SoC等级的芯片外,苹果也自研了许多功能性的小芯片 —— 在无线连接上,苹果已经陆续推出了W、H、U三大系列。从Apple Watch Series 4到Apple Watch Ultra内的S系列芯片,当中也集成了改良版的W3无线连接芯片,以优化与iPhone的连接性能,并加入了对蓝牙5.0的支持。当下苹果正在打算把这种模式运用到iPhone当中,Apple Watch不愧为iPhone新技术的试验田。苹果不断的自研,最终的目标其实还是想要更好的「掌控」,最终达到利润最大化,甚至不排除在自研成功之后,也会从专利授权当中获利。