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在蘋果公司的硅谷總部一間不起眼的房間里，擺滿幾百臺嗡嗡作響的機器，身著實驗室工作服的工程師穿梭其間——蘋果為其產品設計的定制芯片，就從這里產生。其樸實的外觀，與公司此前展現的時尚總部硬件中的其他實驗室相去甚遠。但這個充滿實用主義氛圍的房間，可以說是蘋果產品的「心臟」。
自2010年首款自研手機芯片A4開始，蘋果堅信「為客戶提供最佳體驗的最佳方式是擁有、開發和設計自己的芯片」。高級分析師斯泰西·拉斯貢 (Stacy Rasgon) 指出：「（蘋果的）處理器一直非常出色，他們掙扎的地方是在調制解調器方面，在手機的無線電方面——調制解調器很難。」
蘋果自2018年準備自研調制解調器，幾經波折，最近終于傳來好消息——彭博社記者馬克·古爾曼(Mark Gurman)報道，蘋果正在開發三款定制5G基帶芯片，以適應其iPhone和iPad系列。該芯片將首次應用于明年初發布的iPhone SE 4中。作為入門級芯片，這款芯片性能難媲美iPhone原先使用的高通（Qualcomm）的芯片，但能為蘋果未來將其與定制處理器集成片上系統（SoC）奠定基礎，提高芯片整體效率。蘋果這一項目的成功，也意味著高通即將失這個每年為其提供近1/5收入的大客戶。
古爾曼續分享道，蘋果希望在未來三年內憑借定制5G調制解調器擊敗高通。又一個三年計劃，這次蘋果能成功嗎？
無法支持毫米波的Sinope 讓蘋果難舍高通
Sinope，是希臘神話中智勝宙斯的仙女的名字，也是蘋果內部調制解調器芯片項目的命名。
所謂調制解調器，是將手機連接到手機信號塔、以撥打和接聽電話并連接到互聯網的組件，這顯然是手機的關鍵部分，也是無線設備中最復雜和最昂貴的部件之一。在高度集成化的智能手機中，調制解調器與信號處理器、信道編碼器、數字信號處理器和接口模塊，整合在一顆芯片上——這顆芯片俗稱基帶（Baseband）。這些模塊共同協作的成果，就是現代手機具備了通訊功能。
也因此，調制解調器的技術作用是基帶芯片最重要的功能模塊。
本月上旬，有消息指蘋果將于2025年初推出期待已久的首款基帶芯片，用于iPhone SE 4中。蘋果將在后續幾代中改進調制解調器，使其更加先進，并于2026年推出高階版本，以取代其長期合作伙伴高通的組件。知情人士還透露，蘋果希望在2027年最終超越高通的技術。
這款調制解調器還將與另一個新的Apple組件配合使用：RFFE或射頻前端系統。該RFFE將管理和優化天線和調制解調器之間的信號，以確保清晰的通信、強大的連接和高效的性能。
從蘋果將這款芯片用在入門級手機型號上、還沒信心投入Pro iPhone等旗艦產品中，可見這款芯片也是入門級別——Sinope芯片的峰值下載速度將達到4Gbps，遠低于高通驍龍（Snapdragon）X80 5G調制解調器和射頻系統提供的10Gbps峰值。不過，也有行業人士指出，大多數手機的運行速度都遠不及這些調制解調器所能處理的最大速度，因此問題不大。
此外，Sinope芯片目前不支持超高速5G毫米波（mmWave），僅支持Sub-6，即頻率低于6GHz的電磁波，其中包括大多數美國運營商青睞的中波段和C波段頻譜；而高通的調制解調器同時支持毫米波和6GHz以下頻譜。
毫米波為何重要？目前全球5G網絡頻段主要分為Sub-6GHz和毫米波。其中，毫米波傳輸速度更快、距離較短，適用于人口密集的城市區域；而Sub-6GHz傳輸速度相對較慢、信號傳播距離更遠，更適合郊區和農村地區。相比起毫米波，Sub-6在傳播速度和帶寬容量上都遜色不少。
IDC研究總監Phil Solis認為，在未來的iPhone中，尤其在美國市場，蘋果不會放棄毫米波功能。在他看來，毫米波「對蘋果來說是最棘手的部分」，當內部集成基帶處理器出現在蘋果的SoC中時，蘋果可能會擁有自己的毫米波模塊，也可能繼續從高通或其他第三方購買。
這也意味著，未來短期內蘋果只會用自己的5G基帶芯片進行部分替換——它將繼續依賴其現有的5G芯片供應商高通，為支持毫米波的iPhone機型（包括美國版的所有iPhone 12機型及更新機型）提供5G芯片。
Sinope預計還可能包含在傳聞中超薄的iPhone 17 Air機型中。據悉，在iPhone 17 Air上使用自己的5G調制解調器芯片，將使其能比iPhone 16 Pro薄2毫米，同時為相機、電池和顯示屏組件留出足夠空間。并且，這款新調制解調器能大幅降低電池消耗，似乎也非常適合Apple Watch等這類追求能效多于性能的設備。
也有消息稱，蘋果第二代5G基帶預計于2026年推出，將把峰值下載速度提高到6Gbps，并支持毫米波技術，使其成為高通5G基帶芯片更可行的替代方案。分析師Mark Gurman表示，蘋果也正研究首次將蜂窩連接引入Mac產品線的想法，若能成功做出蜂窩Mac，預計最早在2026年才會向公眾推出。
從幻想跌落至現實 但「蘋果不會放棄」
「You have to own your own silicon．You have to control and own it.」蘋果公司前CEO喬布斯在多年前就強調，必須擁有對芯片的絕對控制權。2010年，蘋果開始在iPhone和iPad中使用自己的處理芯片，超越許多安卓競爭對手——后者仍依賴高通、聯發科等制造商的芯片。這些年來，蘋果開發出了引以為傲的A系列、M系列SoC處理器芯片等，芯片版圖日益擴張，但在基帶芯片的研發上，卻遭受挫折。
高通與蘋果兩家公司已經深度綁定多年——自iPhone 4S起，iPhone的基帶芯片便長期依賴高通。不過，蘋果不愿被需要支付給高通的高昂費用束縛，2018年，現任CEO蒂姆·庫克（Tim Cook）下令制造一款調制解調器芯片。
對于在該領域一片空白的蘋果來說，項目起步的第一步是：挖人。
蘋果一直在從高通挖走工程人才，2019年3月，更是深入高通腹地，宣布在高通總部所在地圣地亞哥建立一個新的工程中心，在當地增加約1200個工作崗位。同年夏天，蘋果以10億美元收購了英特爾手機基帶芯片部門，獲得8500項蜂窩專利和連接設備專利。庫克表示，收購后蘋果的無線技術專利組合超過1.7萬項，涵蓋從蜂窩標準協議到調制解調器架構和調制解調器操作。
那年12月，蘋果公司硬件工程高級副總裁約翰尼·斯魯吉（Johny Srouji）飛往慕尼黑，迎接蘋果新收購的英特爾無線員工。據稱，他曾表示，調制解調器芯片項目將改變蘋果的游戲規則，是公司發展的下一步。
2021年，蘋果在加州開設了新辦公室，招聘包括射頻芯片、RFIC和無線SoC等職位的工程師。除了射頻芯片，電源管理芯片、屏幕驅動芯片、T系列安全芯片、3D體感芯片等都在蘋果的研發范圍內。
隨著人才儲備工作如火如荼展開，公司高管信心滿滿地設定了目標：在2023年秋季準備好調制解調器芯片。然而，有參與該項目的人士曝出，斯魯吉團隊的一位高級項目經理沒有無線技術背景：團隊構建芯片的原型版本后，必須證明它們可以與全球眾多無線運營商合作，這很耗時，但缺乏經驗的高管設定的時間表很緊，不切實際。許多無線專家很快意識到，雇用數千名工程師的蠻力，不足以快速生產出卓越的調制解調器芯片。
有報道稱，蘋果在使用的英特爾代碼方面遇到了問題，工程師不得不重寫代碼，而添加新功能會導致現有功能中斷；同時蘋果還必須避免侵犯高通的芯片專利。熟悉該項目的前公司工程師和高管也指出，完成芯片開發的障礙主要是蘋果自己造成的——由于技術挑戰、溝通不暢及管理層間的意見分歧，該芯片工程團隊進展緩慢。并且，缺乏全球領導者，團隊被分散在美國和海外的不同小組中，一些經理不鼓勵工程師公開有關延遲或挫折的壞消息，導致項目進程被耽誤。
2022年底對研發的基帶芯片進行測試后，團隊發現芯片速度太慢，容易過熱，且電路板大到占據半部iPhone，無法使用。測試結果不理想，這些芯片基本上比高通最好的調制解調器芯片落后了三年。
也因此，蘋果不得不面對現實，取消了在2023年機型中使用這些芯片的計劃，推出時間推遲到了2024年；但隨后這一目標也被證明難以實現。蘋果在2023年底宣布，將繼續購買高通的調制解調器芯片至2026年。今年二月，高通表示，蘋果已將與其調制解調器芯片許可協議延長至2027年3月。
雷峰網(公眾號：雷峰網)搜索網上資料發現，2021年前后，人們對于蘋果在兩年內實現自研的5G基帶芯片、勇敢告別高通頗有信心。這款自主研發的調制解調器芯片被大肆宣傳，就連當時高通的CEO也預計，蘋果的調制解調器將在2024年準備就緒。蘋果終是沒能交出一份滿意的答卷。
不過，有業界人士相信，蘋果推出自研基帶芯片只是時間問題。近日傳出的新消息，給這個「難產」項目畫上令人期待的省略號，且也印證了人們已經達成的某種共識：「蘋果不會放棄」。
爛信號、耗電快 蘋果自研基帶芯片帶來解法
蘋果公司內部5G調制解調器的開發，已經花費了數千名工程師數百萬小時、公司數十億美元。在公司員工看來，芯片的研發并不會對iPhone的銷售產生積極影響，因為客戶并不關心這些設備中運行的是什么。那么，蘋果為何如此執著于這款對用戶體驗改善作用不大的基帶芯片？
錢，是問題的起源。
高通從2011年開始獨家為蘋果提供基帶芯片，2013年和蘋果簽署了獨家供貨換取專利費折扣的協議。然而，蘋果在2016年開始拒絕向高通支付高達10億美元的專利費，雙方關系開始惡化。2017年，蘋果在美國和中國起訴高通，要求退還10億美元專利費中的優惠部分，并降低未來的專利授權費用。高通提起訴訟，指控蘋果違反雙方簽署的協議，侵犯高通的專利權。來來往往，兩年50多起大案，最終，兩家公司在2019年達成和解。
和解只是表面的和平，蘋果在繼續大規模使用高通基帶芯片的同時，也默默推動其研發計劃。
在此期間，蘋果曾敦促英特爾為iPhone開發5G調制解調器芯片，希望取代高通的組件，但英特爾的嘗試不盡如人意。蘋果最終向高通投入數袋現金，以確保及時獲得驍龍5G調制解調器芯片，趕上iPhone 12——第一款支持5G的iOS設備——的發布。
專利費之外，5G基帶芯片的成本也非常昂貴，高通的每款芯片都沒有給蘋果留下多少利潤空間。蘋果2022年向高通支付超72億美元購買芯片，且預計在2024財年仍將向高通支付77億美元，約占高通收入的20%——根據Wolfe Research的統計。蘋果開發自己的5G基帶芯片意味著不再需要向高通支付昂貴費用，盡管可能仍需支付高通2G/3G/4G/5G通信專利的許可費。
此外，蘋果需要主動權。它在供應鏈的平衡管理上一直非常成功，很多供應鏈都是相互競爭以保證質量和控制，如由三星、LG、京東方等多家供應商共同提供OLED屏幕。然而，在5G調制解調器供應商方面，高通的獨家「壟斷」，讓蘋果處于被動地位。
對于蘋果而言，實現芯片設計的自給自足能增強其競爭優勢，把對產品功能和創新的控制更多掌握在手中，帶來更好的集成和性能。盡管蘋果首款5G基帶芯片性能較低，但他們很可能會將其與定制的A系列處理器集成，使其成為片上系統（SoC），或能使iPhone搜索蜂窩網絡效率更高，為衛星連接功能提供更好的支持，由此顯著提高芯片的整體效率。并且，新的芯片設計還將在主板上留出更多空間，可能提高電池性能和使用壽命。
行業推測，或許蘋果的最終目標是將芯片組、5G調制解調器、Wi-Fi和藍牙適配器等都整合到一個封裝中，釋放更寶貴的空間且節能。也有分析稱，蘋果手機中的IOS系統和高通5G基帶似乎有些不兼容——因IOS屬于封閉的操作系統，對高通基帶芯片的兼容性有非常高的要求，兼容不夠便容易出現接電話畫質不好或信號弱等情況，相信蘋果自研5G基帶芯片，有助于解決iPhone通話質量差、信號弱等問題。
正如斯魯吉所說：「我們專注于產品，這讓我們可以自由地進行優化，可擴展的架構讓我們可以在不同產品之間重復使用零件。」Apple Mac產品行銷副總裁Tom Boger上個月也在采訪中提到蘋果造芯的秘密武器：「我們不會制造一堆芯片，然后決定將它們放在哪里。我們為我們的產品從頭開始設計芯片，這是我們擁有的巨大戰略優勢。」蘋果的獲益方式正是如此——生產僅供自己使用的芯片，而非出售給其他公司。
在今年蘋果與高通延長了最新的調制解調器許可協議后，高通CEO克里斯蒂亞諾·阿蒙（Cristiano Amon）對此非常滿意，認為延長的合作關系意味其將在未來幾年「享受健康的收入來源」。不過，蘋果自研基帶芯片項目，始終像烏云籠罩在高通頭上，提醒著他們終將失去這個重大客戶。
蘋果對高通的拋棄是循序漸進的，對此已有預計的高通，也已在為彌補失去蘋果的后果部署。蘋果分析師郭明錤指出，蘋果的脫離可能迫使高通在低端市場展開競爭。據了解，高通正在增加射頻業務的收入——銷售一種調制解調器到天線解決方案，該解決方案將射頻組件與集成基帶處理器捆綁在一起，旨在占領射頻前端 (RFFE) 市場的份額。
功能更強大的6G手機到2030年推出，蘋果購買高通芯片的協議于2027年到期。不可否認的是，蘋果自研芯片項目遭受挫折、年復一年依賴高通的基帶芯片，已經為高通多爭取了一些時間。
做5G基帶芯片 要從2G做起
「蜂窩網絡是一個怪物」，曾在高通任職多年的高管Serge Willenegger直言。在他看來，蘋果在發布基帶芯片項目上的延遲，正體現了他們沒有預料到這項工作的復雜性。
蘋果一路積極推動生產用于其產品的各種半導體，造芯之路已近三十載。或因為此，他們自信能輕易復刻以往造芯的傳奇。然而，比起微處理器芯片，調制解調器芯片的設計開發更加復雜——
做5G基帶芯片，需要做的不止5G，還要兼容世界各地的2G、3G、4G網絡，這些網絡都有自己的技術特點。雷峰網了解到，這類用于傳輸和接收無線數據的芯片，必須符合嚴格的連接標準，才能為全球無線運營商提供服務。因此，在大量技術積累基礎上，蘋果需要跟全球的運營商做測試，讓工程師到全球各地進行場測，這對時間要求很高。
同時，資本的投入也是巨大的——考慮到技術和資本投資的高進入門檻，智能手機組件設計和生產的競爭相當有限，這意味著組件價格越來越高。根據IHS Markit的數據，蘋果iPhone X系列的4G基帶芯片成本約為18美元；而摩根大通統計，5G芯片的成本預計是4G芯片的兩倍，盡管價格可能會隨時間推移而下降。
蘋果在英特爾團隊的幫助下并非完全從零開始，然而，國內有行業人士指出，基帶芯片技術核心是協議棧，費時間的是全球各地場測——在理想的5G通信所具備的高速率、大吞吐量、平穩的上下行、比別家更強的弱信號環境下的表現，此外還要控制功耗。而在環環相扣的研發過程中，團隊的默契與通力協作也至關重要。這些對于經驗欠缺的蘋果而言，難上加難。
5G基帶芯片之難，早已嚇退過許多新老玩家，4G LTE基帶已是一個極難的門檻，包括德州儀器、博通、Marvell、英偉達、諾基亞等在內的老牌玩家都相繼退出市場。目前留在這個市場里的主要是高通、華為、三星、聯發科和紫光展銳。其中，真正面向市場出售5G基帶芯片的主要是高通、聯發科和紫光展銳。據統計，2022年全球基帶芯片市場中，高通獨占60.9%份額，排名第二的聯發科僅占27%。
參考資料：
https://www.wsj.com/tech/apple-iphone-modem-chip-failure-6fe33d19
https://wccftech.com/apple-modem-chip-in-mac-for-cellular-connectivity/
https://wccftech.com/apple-to-use-qualcomm-5g-modems-until-march-2027/
https://9to5mac.com/2024/11/26/apple-5g-modem-rumors/
https://www.weiyahua.com/show-172.html
https://www.phonearena.com/news/apple-to-take-3-years-to-fully-rollout-its-in-house-5g-modem-chip_id165617
https://www.diskmfr.com/apple-finally-says-no-to-qualcomm-after-6-long-years/
https://www.fierce-network.com/devices/apple-5g-modems-2-year-horizon-report
https://www.businessinsider.com/apple-chip-design-silicon-secret-weapon-2024-11
https://www.businessinsider.com/apple-chip-testing-lab-video-iphone-mac-silicon-2023-12
https://www.cnbc.com/2023/12/01/how-apple-makes-its-own-chips-for-iphone-and-mac-edging-out-intel.html
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