一颗难倒了苹果的芯片

对于苹果来说，信号似乎是一个永远绕不过去的坎。早在 2010 年的 iPhone 4 之上，就闹出了一个 “天线门”。在这一年的 6 月 24 日，举世瞩目的 iPhone 4 正式发布，但在数小时后，就有美国网友在论坛上发布帖子，称 iPhone4 引以为傲的框线天线设计存在致命缺陷，在用户用手紧握 iPhone4 的时候，其移动网络的信号就会在数分钟内完全衰减到无法通话的水平，这就是著名的 “死亡之握”。但苹果依旧保持了我行我素的傲慢，这种傲慢贯穿了苹果公司历史的始终，有忠实用户发邮件给史蒂夫·乔布斯：“我很喜欢这款手机，但是一握住手机两侧的金属缝，信号就没了。请问能解决吗？”而乔布斯却拒不承认这个问题，他甚至告诉用户 “你最好改一种方式来拿手机”，即使在针对 “天线门” 的发布会上，他也回避了道歉这回事，只是简单地说：“你知道，我们不是完美的，而且，手机也不是完美的。但我们希望所有的使用者满意，如果你不知道这点的话，那你还不够了解苹果。”最后的最后，苹果也没召回这部分有问题的 iPhone 4，只是免费赠送了一款 Bumper 手机保护套，顺便把火烧到诺基亚、摩托罗拉和黑莓这些手机厂商身上，表示其他家的智能手机也会有这样的问题，后续甚至被当成了危机公关的典范。但如今 iPhone 的信号依旧是用户吐槽最多的一个点，大家内心或多或少有个疑问，搞出了世界最强移动芯片的苹果，为什么搞不定信号，还有那枚不起眼的基带芯片？绕不开的基带2007 年的 iPhone 初代，并不如今天这般成熟，没有做过手机的苹果，利用自己已有 iPod 和 Mac 的供应链，“拼凑” 出了一台硬件设备：处理器、NAND 和 SDRAM 是三星的，触摸屏来自德国 Balda，图像传感器来自美光，MARVELL 则是 WiFi 芯片，Wolfson 负责音频芯片，连英特尔也参了一脚，为苹果提供了 NOR 和 SRAM 芯片……而对于必不可少的基带，苹果选择了由德国豪门西门子独立出来的半导体部门——英飞凌，型号为 M1817A11，据当时的法国分析师称，苹果使用了英飞凌 MP-E+ 或 MP-EU 的技术平台，两个平台都可以管理 Flash、Java 和彩信，同时还内置了 GPS、FM 调谐器和 3G 功能，彼时甚至有乐观的网游预计，在发售后不久，初代 iPhone（只支持 2G 网络）就能通过固件更新来支持 3G 网络。英飞凌此前由于基带产品需求下降和定价压力，以及主要客户 Ben-Q 的破产，通信解决方案部门在 2006 年的净销售额已经出现了下降，开始通过裁员来降低成本，而在赢得苹果这个大客户后，瞬间扫清了之前种种阴霾，在 iPhone 的拆解报告发布后，英飞凌股票甚至还在当年的 7 月 2 日上涨了 3%，达到了 17.03 美元。按理说，苹果帮英飞凌的通信业务解了燃眉之急，是件大喜事，但英飞凌紧缩的眉头却并没有因此而舒展半分，反而陷入了两难的境地。问题还是出在了英飞凌的基带产品上，初代 iPhone 并不支持已大规模普及的 3G，意味着刚推出就已经过时了，抓紧时间出 3G 机型是消费者也是苹果的迫切需求，但事实上，英飞凌作为一家欧洲公司，并没有太多关于美国 3G 网络的经验，还处在摸着石头过河的阶段。iPhone 3G 于 2008 年 7 月正式发售，由于支持了更快的 3G 网络，一度成为市面上最畅销的手机之一，首周销量就达到了 100 万部，但它在移动网络方面的表现并不尽如人意。大量用户在网站和博客上抱怨，iPhone 3G 并不能跑满 3G 网络的速度，即使身处 3G 覆盖的区域，信号也经常滑落回 2G，英飞凌的基带芯片就是罪魁祸首。当时《商业周刊》的报道援引了消息人士的话称，问题出在英飞凌技术上，该技术实际上 “相当新，未经实验室环境外的大量测试”，其表示，苹果对英飞凌芯片进行了 “超频 “，让它能够要求比它所需要的更强大的 3G 信号，从而导致了如果同一区域有太多人试图同时使用 iPhone，就会切换回较慢的网络。这事不光影响到了 iPhone 的口碑，也影响到了苹果手机的独家销售商——AT&T，三方之间逐渐心生嫌隙，而深究起来，竟然只是因为一枚小小的基带芯片。需要注意的是，苹果为什么在初代 iPhone 上执意使用英飞凌而非高通这样的美国本土厂商，很大原因就是成本，根据拆解报告，英飞凌芯片的物料成本是 15.25 美元，占 iPhone 总成本的 6.1%，而同时期的黑莓 Storm 搭载了高通 MSM7600 基带处理器，成本约为 35 美元，占总成本的 17.2%，成本翻了一倍还不止，也难怪苹果明知英飞凌不太行的情况下，还要执意在 iPhone 上使用它的基带了。但有些让人啼笑皆非的是，苹果除了在芯片成本上省了点钱外，另外也没少交学费：根据苹果提交的文件：自 2007 年发布 iPhone 以来，苹果公司一直在间接向高通支付许可费，2007 年，苹果发布了第一款使用英飞凌基带处理器芯片组的 iPhone，但由于专利问题，使用它还需要向高通支付许可费，当时高通没有按照惯例的"FRAND"条款直接向苹果公司授予许可，而是与特定的苹果合同制造商（"CMs"），即制造和组装苹果产品的第三方制造商签订了保密许可协议，由 CMs 来支付高通的专利使用费，最终将费用全部转嫁给苹果。为了减免过高的专利费，苹果于 2007 年与高通签订了一份 "营销激励协议"，禁止苹果销售 WiMAX 终端，这是一种新兴的 4G 标准，与 LTE 有竞争关系，而高通在这方面缺乏有意义的专利，一方是为了压缩成本，一方是为了投资未来市场，就这样达成了难得的共识。但这些协议并没有解决 iPhone 的网络问题，而是把问题往后推，英飞凌基带只支持 3GSM（WCDMA），意味着它在美国只能支持 AT&T，越狱后也只能额外支持 T-Mobile，当全美最大的运营商 Verizon 对热销的 iPhone 抛来橄榄枝时，苹果最终还是向钱妥协了。2010 年 6 月， iPhone 4 发售，虽然依旧只支持 3GSM 网络，但在它发布前，关于 iPhone 推出 CDMA 版的传言就甚嚣尘上，伴随着 2011 年 1 月 Verizon iPhone 的正式推出，AT&T 和英飞凌独占的 GSM iPhone 成为了往事，高通作为 CDMA 专利最大持有者之一，没有任何意外地成为了苹果新的供应商。根据拆解，Verizon 版的 iPhone 4 搭载的正是来自高通的 MDM6600 基带处理器，其不仅支持 CDMA 标准，还顺带支持了 GSM 标准（仅硬件），包括最高 14.4 Mbps 的 3G HSPA+ 和最高 14.7 Mbps 的 EV-DO rev B……此外，Verizon 版的 iPhone 4 的 “死亡之握” 问题大大减轻，还额外加入了移动热点的功能。借用苹果一句广告词：用了高通基带的 iPhone，唯一的不同，是处处不同。背刺高通，自立门户集成了基带的高通处理器在早年间，被许多人称为 “买基带送处理器”，虽然不过是大家的戏言，但从中也可以一窥高通基带的强大。苹果显然是食髓知味，在 iPhone 4 上体会到了高通基带的强大后，在下一代的 iPhone 4s 上就全数换用了高通，苹果用英飞凌基带的历史也告一段落。为了留住苹果这样的大客户，高通当然也做出了一点小小的牺牲：在 2011 年时，高通和苹果签订了独家供货换取专利费折扣的协议，从这一年开始，苹果通过确保高通基带的独占地位，外加不与监管机构配合调查高通，来获取高通支付的每年 10 亿美元的费用，简单来说，就是吃回扣。这种回扣早期来说，还是很有优势的，因为高通的专利费用是根据手机出货量来计算的，单部手机收取售价 5% 的专利授权费用，里面包含了从 2G 到 4G 的通信专利，2013 年以前 iPhone 出货量将将破亿，而起售价还停留在 599 美元，去掉高通给的回扣，在之前的费用的基础上也没有增加太多。但随着 iPhone 年出货量突破 2 亿，更高价格的 iPhone 机型推出，包括库克在内的高管也坐不住了，高通每年的 10 亿美元是固定的，但苹果要付给高通的钱却在水涨船高，一来一去，等于苹果每年要多付几十亿美元。对于苹果来说，基带不过是一块小小的芯片罢了，压根值不了这么多钱，在接受《彭博商业周刊》采访时，苹果高管透露了该公司的想法。在他看来，手机调制解调器只是众多组件之一，并没有什么特殊意义。他指出，如果蜂窝网络出现故障，可以使用 Wi-Fi 上网，Wi-Fi 使用不同的芯片。此外，电话不再只是电话，而是电话。它们也是导航工具、数字钱包、健康监视器、相机等。所有这些功能都可以在有或没有手机服务的情况下工作。“蜂窝连接很重要，” 苹果高管说，“但它不像以前那么重要了。” 在他身后的另一张桌子上，苹果代表展示了 iPhone 7 的两个版本：其中一款拥有 128 GB 内存，苹果以 750 美元的价格出售。另一款容量为 256 GB，售价高出 100 美元。他问道，考虑到这两款设备在其他方面是相同的，高通公司对更昂贵的手机中的技术收取高达 5 美元的费用，这公平吗？虽然上述苹果高通的回扣协议到 2016 年为止，但在更早的时候，苹果就已经着手摆脱高通的统治了，不光与英特尔展开了基带上的合作，还敦促了三星向韩国反垄断监管机构施压，要求它加强自 2014 年以来对高通的调查。值得一提的是，英特尔原来也没有基带业务，这项业务还是 2010 年后花了 14 亿美元从英飞凌那里收购的，苹果、高通、英特尔、三星、韩国……这出精彩的政商大戏迅速展开。2016 年 9 月，苹果发布 iPhone 7，正式引入了英特尔基带，高通以此为由，停掉了每年 10 亿美元的回扣，而苹果则是相应停掉了本应支付给高通的专利授权费。2016 年底，韩国监管机构以 “滥用市场支配地位” 为由对高通处以 8.5 亿美元的罚款，并宣布将命令高通改变其定价方案，三周后，美国联邦贸易委员会指控高通采取反竞争策略。短短几个礼拜，2016 年 12 月估值超过 1000 亿美元的高通市值就跌掉了四分之一，在这场没有硝烟的基带战争中，家大业大的苹果似乎已经胜券在握。那么，苹果得偿所愿了吗？从 2017 年开始，苹果和高通掀起了专利大战，二者竭尽所能，在全世界拼了命地给对方添堵，双方都觉得自己才是正义的那一方，苹果律师在法庭上大喊高通收费不合理，我就是要公平，高通的律师表示苹果的伎俩已经被看穿，他们不会屈服于这种淫威。说真的，网飞没有把两家的巅峰对决拍成一部连续剧，实在是有些浪费了。尤其是最终诉讼上，苹果律师用肯德基餐厅来比喻高通的收费政策：你必须先去柜台买一个食品许可证，然后才能购买一份炸鸡来大快朵颐。高通则是表示，炸鸡是你买的基带，专利费用是薯条，苹果掏钱买的是套餐而非一块炸鸡。最后高通和苹果还是在 2019 年 4 月的诉讼后达成了和解，和解协议包括苹果向高通支付一笔未披露金额的款项以及一份芯片组供应协议，协议有效期限为 6 年，还可以再延长两年。高通妥协的原因不难猜测，只要畅销的 iPhone 搭载的还是高通的基带，那么芯片费用和专利许可费用就会源源不断地涌过来。而苹果妥协的原因，兜兜转转又回到了原点，英特尔的基带源于英飞凌，英特尔本身并无通信领域的深厚鸡肋，而苹果也没有，这两家合作出来的基带，自然继承了之前所有的缺点，根据外媒的测试结果，在美国最常见的 LTE 频段上，采用了高通基带的 iPhone X 在 LTE 速度上始终比英特尔基带表现更好，这还是在苹果刻意限制了高通基带的情况下。这点差距在同机型对比时可能还不太明显，但是一旦放到众多安卓旗舰机当中时，iPhone 这一短板瞬间暴露无疑，从 iPhone 7 至 iPhone 11 这四代机型，几乎包揽了信号最差榜的第一。眼看着 5G 就要来了，苹果和英特尔还没搞定 4G 的基带，强撑着也没有了多大意义，只能匆匆忙忙地再度与高通合作。当然了，苹果从未停止踢走高通，然后赚更多钱的野心，2019 年 7 月，在英特尔宣布退出基带业务后不久，苹果就宣布以 10 亿美元接盘，自己鼓捣起了基带。跨不过去的山高通总部位于郊区的一个办公园区内，而最受瞩目的就是专利墙。这座两层楼高的装置展示了数百份高通公司的申请文件。其中 CDMA 专利原件被放大并做了注释，而 CDMA 技术规范原件也被打印出来，保存在附近独立的公司博物馆的玻璃后面，长达 685 页。CDMA 规范则于 1993 年获得无线行业的批准，并被纳入 3G 规范中，之后花了近十年的时间才流行起来。在彭博对高通的采访报道中，高通的顶级工程师格罗布站在一个机械臂前，这个机械臂的头部是一个人体模型，而手部通常是在这个人体模型的头部。这是高通公司位于圣迭戈总部的几十个实验室之一，是每年耗资超过 50 亿美元的研发业务的一部分。当被问及实验室的 "科学怪人 "特质时，格罗布淡然地说："这里有很多头和身体部位。他解释说，每个身体部位都注入了生理盐水溶液，旨在模拟真实人体内部的粘稠物。这样做的目的是测试肉体的存在对信号强度的影响，并确保高通公司的调制解调器能适应这种影响。在考虑了所有可能影响信号强度的因素后，无线公司还必须管理频谱，主要的手机运营商都拥有一些频谱，而特定的频谱块内是频道，它们各自拥有数百个频道，每部手机至少需要访问其中一个频道。无线业务的诀窍就在于如何将大量的手机数据压缩到一个信道中，然后在手机和无线电塔之间传输这些信号，即使这些信号被建筑物反弹、以高速移动或被树叶遮挡。很显然，高通的基带并非只是一块简单的硅片，正如苹果自研的 A 和 M 系列芯片一样，背后投入的技术和人力早已累计到一个夸张地步，即使抛开知识产权上的限制，苹果想造出一块媲美于高通的基带也绝非易事。而专利呢，除非苹果能造出时光机回到 90 年代，否则压根绕不开 CDMA 的专利，也就是说造出了芯片可能还得继续给高通掏钱，只是芯片的丝印用了苹果 logo 而已。投入产出比同样是重要的一环，为了节省每年的数十亿美元而花费几百亿美元，即使是坐拥千亿美元的苹果，也没办法算这笔糊涂账。苹果从 2021 年开始造基带，除了分析师的捕风捉影外，到现在也没什么具体成果，原因不外乎这三点，而基带厂商大浪淘沙，如今仅剩高通、华为、三星、联发科和紫光展锐这五家，背后技术与专利竞争之残酷，可想而知。在新 iPhone 的发布会上，库克和高管们对新材料、新工艺以及软硬件的无缝集成充满着热情，似乎是苹果赋予的创新，才有了这一切，即便是吹嘘 5G 网络时也是如此。但苹果并不能操纵一切，至少，它还没有掌握基带。本文作者：邵逸琦，来源：半导体行业观察（ID:icbank），原文标题：《一颗难倒了苹果的芯片》风险提示及免责条款市场有风险，投资需谨慎。本文不构成个人投资建议，也未考虑到个别用户特殊的投资目标、财务状况或需要。用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资，责任自负。