Apple C1 調(diào)制解調(diào)器揭秘:蘋果邁向調(diào)制解調(diào)器完全獨(dú)立的第一步
蘋果剛剛做出了重大舉措,但大多數(shù)人還沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)。雖然每個(gè)人都關(guān)注新款 iPhone 16e,但真正的焦點(diǎn)是 C1 調(diào)制解調(diào)器。Apple C1 是蘋果有史以來(lái)第一款自研調(diào)制解調(diào)器芯片。這一轉(zhuǎn)變可能會(huì)重塑蘋果設(shè)備與世界的連接方式,就像 Apple Silicon M系列為更高計(jì)算性能所做的那樣。
在蘋果頂級(jí)工程師的帶領(lǐng)下,知名博主Andru Edwards獨(dú)家參觀了蘋果調(diào)制解調(diào)器測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。蘋果硬件技術(shù)高級(jí)副總裁Johny Srouji,iPhone產(chǎn)品營(yíng)銷副總裁Kaiann Drance和無(wú)線軟件副總裁Arun Mathias詳細(xì)介紹 C1 調(diào)制解調(diào)器的工作原理、它的重要性以及它對(duì)蘋果生態(tài)系統(tǒng)的未來(lái)意味著什么。從提高能效和無(wú)縫集成 A18 處理器到毫米波 5G 等未來(lái)可能出現(xiàn)的進(jìn)步,C1 是蘋果邁向完全調(diào)制解調(diào)器獨(dú)立的第一步。
調(diào)制解調(diào)器,手機(jī)和外界的橋梁
在每部智能手機(jī)中,都有一個(gè)安靜的芯片,雖然它很少受到關(guān)注,但它卻是關(guān)鍵的部件——調(diào)制解調(diào)器。它是那個(gè)讓你無(wú)論是在城市的心臟地帶還是在寧?kù)o的鄉(xiāng)村小路上都能保持連接的組件。
調(diào)制解調(diào)器是連接用戶手機(jī)與移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的橋梁,它負(fù)責(zé)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的傳輸。在此背景下,蘋果決定設(shè)計(jì)自家調(diào)制解調(diào)器芯片C1,引起了廣泛關(guān)注。這一決定標(biāo)志著蘋果對(duì)于智能手機(jī)核心技術(shù)的進(jìn)一步掌控。
調(diào)制解調(diào)器是你手機(jī)內(nèi)部的組件,它將來(lái)自信號(hào)塔的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),讓你瀏覽網(wǎng)頁(yè)、觀看視頻和進(jìn)行語(yǔ)音通話。調(diào)制解調(diào)器的性能決定了你的手機(jī)上網(wǎng)速度和可靠性。它負(fù)責(zé)從舊的2G和3G信號(hào),到如今更快速的4G LTE和5G網(wǎng)絡(luò)的所有連接。沒(méi)有好的調(diào)制解調(diào)器,手機(jī)可能會(huì)面臨慢速下載、掉線或者不穩(wěn)定的連接,尤其是在用戶快速移動(dòng)的過(guò)程中,調(diào)制解調(diào)器的性能變得至關(guān)重要。
本質(zhì)上,調(diào)制解調(diào)器非常關(guān)鍵,因?yàn)樗苯佑绊懙皆O(shè)備的整體性能。一個(gè)更好的調(diào)制解調(diào)器意味著更快的數(shù)據(jù)傳輸速度、更高效的電池使用和更流暢的性能,即使在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí),也能體驗(yàn)順暢的連接。
這就是為什么蘋果決定設(shè)計(jì)自己的調(diào)制解調(diào)器芯片是如此重要的原因。
這就像蘋果在iPhone、iPad和Mac上做的那樣,掌控了其中最關(guān)鍵的組件之一——SoC。因此,蘋果發(fā)布iPhone 16e時(shí),隱秘但更為重大的宣布就是推出了Apple C1調(diào)制解調(diào)器子系統(tǒng)(Sub System)。
這是蘋果首次開(kāi)發(fā)自己的調(diào)制解調(diào)器芯片,而不再依賴像高通這樣的供應(yīng)商,后者不僅為蘋果提供設(shè)備,也為無(wú)數(shù)的安卓和Windows設(shè)備提供支持。
Apple C1:蘋果邁向完全調(diào)制解調(diào)器獨(dú)立的第一步
實(shí)驗(yàn)室是蘋果芯片工程師日以繼夜工作的地方,周圍是尖端設(shè)備和先進(jìn)的仿真工具。在任何物理芯片制造之前,工程師們使用復(fù)雜且正式的驗(yàn)證方法預(yù)測(cè)芯片在不同條件下的表現(xiàn)。這些虛擬測(cè)試至關(guān)重要,因?yàn)樗鼈冇兄谠谡{(diào)制解調(diào)器進(jìn)入設(shè)計(jì)階段之前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題。
一旦完成,成千上萬(wàn)次的按鈕測(cè)試被用來(lái)驗(yàn)證C1的每個(gè)組件是否能夠承受日常損耗,并確保調(diào)制解調(diào)器在需要時(shí)能夠瞬間開(kāi)關(guān)機(jī)。然后,還會(huì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試,芯片在各種模擬條件下接受考驗(yàn),從擁擠體育場(chǎng)的重負(fù)荷數(shù)據(jù)流量到偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村區(qū)域的微弱信號(hào)。這些測(cè)試確保調(diào)制解調(diào)器不僅在紙面上表現(xiàn)良好,而是在現(xiàn)實(shí)世界中也能真正提供可靠的連接。這個(gè)過(guò)程的每個(gè)步驟都被仔細(xì)記錄并分析,多個(gè)團(tuán)隊(duì)緊密協(xié)作,解決出現(xiàn)的任何問(wèn)題。
正是這種嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證,讓蘋果有信心說(shuō)C1調(diào)制解調(diào)器不僅僅是一個(gè)原型或測(cè)試版,而是一個(gè)為未來(lái)打造的強(qiáng)大平臺(tái)。
C1調(diào)制解調(diào)器采用最先進(jìn)的工藝制造,使用4納米工藝制造基帶部分(負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)信號(hào)的核心部分),使用7納米工藝制造收發(fā)器(負(fù)責(zé)發(fā)送和接收無(wú)線信號(hào))。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),這些數(shù)字——4納米和7納米,表示芯片上晶體管的尺寸。晶體管越小,芯片上能放置的數(shù)量就越多,從而帶來(lái)更好的性能和能效。
結(jié)果是,iPhone 16e的續(xù)航表現(xiàn)非常出色,單次充電可播放多達(dá)26小時(shí)的視頻,即便在高負(fù)荷使用時(shí),也能確保設(shè)備更長(zhǎng)時(shí)間的使用。
事實(shí)上,它是目前所有6.1英寸iPhone中電池續(xù)航最持久的一款。
在兼容性和可靠性方面,蘋果并非閉門造車,關(guān)起門來(lái)獨(dú)自埋頭研發(fā)C1調(diào)制解調(diào)器,而是它已經(jīng)與全球超過(guò)180個(gè)運(yùn)營(yíng)商,跨越55個(gè)國(guó)家進(jìn)行了嚴(yán)格的測(cè)試。這種廣泛的測(cè)試意味著無(wú)論你身處繁華的都市還是偏遠(yuǎn)的村莊,C1調(diào)制解調(diào)器都經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì),確保能夠提供可靠的連接。
接下來(lái)是蘋果最擅長(zhǎng)的部分,因?yàn)镃1調(diào)制解調(diào)器最令人興奮的地方之一就是它與蘋果定制的A18處理器緊密配合。這種緊密集成使得調(diào)制解調(diào)器和處理器能夠?qū)崟r(shí)溝通。
舉個(gè)例子,如果你的手機(jī)遇到網(wǎng)絡(luò)擁堵,A18可以指示C1優(yōu)先處理重要的數(shù)據(jù)包。
比如,你剛打開(kāi)消息應(yīng)用并嘗試發(fā)送照片或視頻,或者正在玩游戲。A18可以指示C1優(yōu)先處理你正在進(jìn)行的活動(dòng),這樣就不會(huì)感到卡頓。這種動(dòng)態(tài)流量管理不僅提高了連接速度,還使得設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重時(shí)依然表現(xiàn)出色。
在這里,你開(kāi)始看到蘋果自己做調(diào)制解調(diào)器所帶來(lái)的真正好處。
除了優(yōu)化蜂窩連接效率外,C1調(diào)制解調(diào)器還具備其他能力,比如定制的GPS和衛(wèi)星連接。所以,所有蘋果衛(wèi)星服務(wù),如緊急SOS、路邊援助、衛(wèi)星消息和Find My,都可以在搭載C1的設(shè)備上使用,比如iPhone 16e。
需要注意的是,第一代C1調(diào)制解調(diào)器確實(shí)有一個(gè)明顯的局限性——它不支持毫米波5G,這種技術(shù)提供超高速的網(wǎng)絡(luò)連接,目前主要在美國(guó)的Verizon和高通的設(shè)備中使用。
這可能是蘋果的“漸進(jìn)式”推出策略的一部分,我們未來(lái)將看到更強(qiáng)大、高效的C2和C3子系統(tǒng),解決當(dāng)前的局限性,帶來(lái)更多功能。
說(shuō)到未來(lái),蘋果多年來(lái)一直依賴高通提供調(diào)制解調(diào)器芯片,這種關(guān)系不僅導(dǎo)致了巨額的許可費(fèi)和法律費(fèi)用,也意味著蘋果對(duì)其最關(guān)鍵的組件掌控較少。
隨著C1調(diào)制解調(diào)器的推出,蘋果準(zhǔn)備改變這一局面。通過(guò)將調(diào)制解調(diào)器技術(shù)內(nèi)建,蘋果有望降低成本,并完全掌控硬件集成,為更統(tǒng)一、更優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)鋪平道路。搭載C1調(diào)制解調(diào)器的iPhone 16e是這一長(zhǎng)期戰(zhàn)略的第一步。通過(guò)將這款芯片應(yīng)用于入門級(jí)型號(hào),蘋果可以收集實(shí)際反饋,并在將其推廣到更受歡迎和高端的設(shè)備之前進(jìn)一步完善技術(shù)。專家預(yù)測(cè),雖然這一代可能有一些限制,但未來(lái)的版本將繼續(xù)顯著改進(jìn),并最終可能提供像毫米波支持等更先進(jìn)的功能,甚至包括更先進(jìn)的AI驅(qū)動(dòng)連接。
六年磨一劍!Apple Silicon的新版圖擴(kuò)張
毫米波 5G 可以提供非常高的數(shù)據(jù)速率,但要實(shí)現(xiàn)這些速率,手機(jī)必須封裝相控陣天線并嚴(yán)重依賴波束成形。支持毫米波的 5G 手機(jī)必須不斷調(diào)整波束并實(shí)時(shí)管理多個(gè)天線元件,這意味著更強(qiáng)的信號(hào)處理能力、更頻繁的功率放大器使用和更高的功耗。
TDD 網(wǎng)絡(luò)使用單一信道進(jìn)行上行鏈路和下行鏈路傳輸,但時(shí)間間隔不同,這增加了靈活性并提高了頻譜效率,使其在人口密集的城市地區(qū)受益。但是,TDD 網(wǎng)絡(luò)要求手機(jī)和基站之間有嚴(yán)格的時(shí)序同步,以及 UL 和 DL 之間的切換,因此手機(jī)必須不斷調(diào)整其傳輸時(shí)序和無(wú)線電電路,這增加了處理開(kāi)銷并增加了功耗。此外,在信號(hào)較弱的區(qū)域,手機(jī)必須增加其傳輸功率才能保持連接,這在 TDD 中比在 FDD 中更費(fèi)力。
這同樣適用于 DC-HSDPA:該功能通過(guò)使用兩個(gè)載波頻率而不是一個(gè)來(lái)提高數(shù)據(jù)速率,這本質(zhì)上意味著設(shè)備的無(wú)線電組件更加努力工作,從而導(dǎo)致功耗增加。但是,這一切都可以優(yōu)化。
在這一點(diǎn)上,我們不知道蘋果的 C1 是否完全缺乏對(duì)某些耗電功能的支持,或者是 iPhone 16e 省略了某些功能以降低成本和功耗。例如,這款智能手機(jī)沒(méi)有配備 Apple 的超寬帶(UWB)芯片、Thread 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或 MagSafe 充電(盡管它確實(shí)支持 Qi 無(wú)線充電并且沒(méi)有 MagSafe 磁鐵),甚至沒(méi)有相機(jī)控制按鈕——這四個(gè)功能既便宜又容易實(shí)現(xiàn)。從好的方面來(lái)說(shuō),Apple 的 iPhone 16e 基于相當(dāng)強(qiáng)大的 A18 處理器,具有六個(gè)內(nèi)核和一個(gè)精簡(jiǎn)的四集群 GPU,配備了足夠的內(nèi)存(8GB)來(lái)運(yùn)行 Apple Intelligence 應(yīng)用程序。Apple 傾向于盡可能使用自己的芯片而不是第三方芯片,因此預(yù)計(jì) C1 及其繼任者將隨著時(shí)間的推移得到更廣泛的使用。目前,C1 使蘋果能夠削減成本(因?yàn)樗恍枰蚋咄ㄖЦ兑鐑r(jià)),并可能將其用作與高通談判時(shí)的討價(jià)還價(jià)籌碼。盡管如此,隨著時(shí)間的推移,Apple 計(jì)劃在其所有設(shè)備上使用自己的調(diào)制解調(diào)器。
“C1 是一個(gè)開(kāi)始,我們將在每一代產(chǎn)品中不斷改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù),讓它成為我們的平臺(tái),用于真正使這項(xiàng)技術(shù)在我們的產(chǎn)品中脫穎而出,”Apple 硬件技術(shù)高級(jí)副總裁 Johny Srouji分享到。
回顧過(guò)往,蘋果六年前收購(gòu)英特爾(Intel)的調(diào)制解調(diào)器團(tuán)隊(duì)是一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略舉措,旨在減少對(duì)第三方供應(yīng)商(如高通)的依賴,并加速自研蜂窩技術(shù)的開(kāi)發(fā)。以下是這一收購(gòu)的由來(lái)以及六年間的經(jīng)歷。
其實(shí)蘋果與英特爾的調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)淵源可以追溯到更早的時(shí)間。2011年,英特爾以14億美元收購(gòu)了德國(guó)芯片制造商英飛凌(Infineon)的無(wú)線業(yè)務(wù),這部分業(yè)務(wù)包括為早期iPhone(2007-2010年)提供基帶芯片的團(tuán)隊(duì)。英飛凌的技術(shù)主要支持2G和3G網(wǎng)絡(luò),后來(lái)逐步擴(kuò)展到4G,但英特爾接手后未能使其在智能手機(jī)調(diào)制解調(diào)器市場(chǎng)上與高通這一強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相匹敵。
蘋果最初是英飛凌的客戶,但隨著iPhone轉(zhuǎn)向4G LTE技術(shù)(2012年的iPhone 5開(kāi)始),蘋果開(kāi)始更多依賴高通的調(diào)制解調(diào)器。然而,蘋果與高通的關(guān)系后來(lái)逐漸惡化,尤其是在2017年,雙方因?qū)@M(fèi)用和商業(yè)模式問(wèn)題爆發(fā)激烈訴訟。蘋果指責(zé)高通收取過(guò)高費(fèi)用并濫用市場(chǎng)支配地位,高通則反訴蘋果違約。與此同時(shí),英特爾成為蘋果的替代供應(yīng)商,從iPhone 7(2016年)開(kāi)始提供部分調(diào)制解調(diào)器,到2018年的iPhone XS系列時(shí)完全取代高通。
然而,英特爾的調(diào)制解調(diào)器性能始終不如高通(回顧16e的前輩XR系列的信號(hào)表現(xiàn),在消費(fèi)者看來(lái)并不理想),尤其是在5G技術(shù)開(kāi)發(fā)上進(jìn)展緩慢。2019年4月,蘋果與高通意外達(dá)成和解,簽訂了為期六年的調(diào)制解調(diào)器供應(yīng)協(xié)議。這使得英特爾的調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)失去主要客戶(蘋果幾乎是其唯一的大客戶),英特爾隨后宣布退出智能手機(jī)調(diào)制解調(diào)器市場(chǎng)。同年7月,蘋果抓住機(jī)會(huì),以10億美元收購(gòu)英特爾智能手機(jī)調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)的大部分資產(chǎn),包括約2200名員工、17000項(xiàng)無(wú)線技術(shù)專利以及相關(guān)設(shè)備和技術(shù)。這是蘋果歷史上最大規(guī)模的團(tuán)隊(duì)收購(gòu)之一,標(biāo)志著其決心自研調(diào)制解調(diào)器。
自2019年7月收購(gòu)以來(lái),蘋果在這六年中逐步推進(jìn)了其自研調(diào)制解調(diào)器項(xiàng)目:
2019-2020年:整合與起步
- 收購(gòu)?fù)瓿珊?,蘋果迅速將英特爾團(tuán)隊(duì)整合進(jìn)其硬件技術(shù)部門,由高級(jí)副總裁Johny Srouji領(lǐng)導(dǎo)。Srouji此前成功主導(dǎo)了蘋果自研A系列芯片的開(kāi)發(fā),被認(rèn)為是推動(dòng)調(diào)制解調(diào)器項(xiàng)目的理想人選。
- 蘋果利用英特爾的專利和技術(shù)基礎(chǔ),開(kāi)始5G調(diào)制解調(diào)器的研發(fā)。與此同時(shí),由于和高通的六年協(xié)議,蘋果短期內(nèi)繼續(xù)使用高通的5G調(diào)制解調(diào)器(如2020年的iPhone 12系列)。
2021-2022年:技術(shù)積累與挑戰(zhàn)
- 蘋果加大了對(duì)蜂窩技術(shù)的研發(fā)投入,招聘更多無(wú)線技術(shù)專家,并在美國(guó)加州和德國(guó)慕尼黑(英特爾原團(tuán)隊(duì)所在地)建立研發(fā)中心,并且多年來(lái)持續(xù)投資超過(guò)10億,旨在打造全球最頂尖的芯片研發(fā)中心。
- 然而,自研調(diào)制解調(diào)器面臨技術(shù)難題,包括功耗優(yōu)化、與全球網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性以及性能提升。據(jù)報(bào)道,早期測(cè)試中蘋果的原型芯片性能不如高通,項(xiàng)目進(jìn)度一度落后預(yù)期。
2023-2024年:突破與優(yōu)化
- 蘋果逐步克服技術(shù)障礙,利用其在芯片設(shè)計(jì)(例如A系列和M系列芯片)的經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化調(diào)制解調(diào)器的功耗和性能。
- 與高通的供應(yīng)協(xié)議延長(zhǎng)至2026年,為蘋果爭(zhēng)取了更多研發(fā)時(shí)間,避免了倉(cāng)促推出不成熟產(chǎn)品。
2025年:C1芯片亮相
- 2025年2月,蘋果發(fā)布了搭載自研C1調(diào)制解調(diào)器的iPhone 16e。這款芯片支持5G(sub-6 GHz和4x4 MIMO)、4G LTE以及向下兼容3G/2G網(wǎng)絡(luò),被蘋果稱為“iPhone上迄今最節(jié)能的調(diào)制解調(diào)器”。C1采用臺(tái)積電4nm工藝制造,顯示出蘋果在芯片設(shè)計(jì)上的技術(shù)實(shí)力。
- 該項(xiàng)目的總成本據(jù)估計(jì)達(dá)數(shù)十億美元,遠(yuǎn)超10億美元的收購(gòu)費(fèi)用,反映了蘋果對(duì)擺脫高通依賴的決心。
蘋果收購(gòu)英特爾調(diào)制解調(diào)器團(tuán)隊(duì)源于與高通的糾紛和高性能5G技術(shù)的需求。六年間,蘋果從整合團(tuán)隊(duì)到推出C1芯片,經(jīng)歷了一個(gè)從依賴外部供應(yīng)商到實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主的過(guò)程。這一成果不僅降低了專利費(fèi)用成本,還為蘋果未來(lái)在蜂窩技術(shù)上的創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。盡管C1的性能細(xì)節(jié)尚未完全公開(kāi),但它標(biāo)志著蘋果在智能手機(jī)核心組件自研道路上的又一里程碑。
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想象一下一個(gè)未來(lái),不僅是你的iPhone,甚至是你的iPad、Mac和其他蘋果設(shè)備,都共享同一個(gè)高度優(yōu)化的連接平臺(tái)。性能、續(xù)航和無(wú)縫集成的提升潛力巨大。蘋果正在為一個(gè)未來(lái)鋪路,每個(gè)設(shè)備都可以相互連接,以提高效率和用戶體驗(yàn)。