从英特尔退出5G芯片竞争，看研发一颗5G芯片到底有多难？

今日一早，就在高通和苹果宣布达成和解后的数小时内，英特尔随即便宣布退出5G智能手机调制解调器业务，这一系列的重大决策在业内引起了广泛关注和讨论。众所周知，5G的战火早已点燃，而2019年更被称为5G智能手机元年，不管是运营商、芯片厂商、终端厂商都已蓄势待发。其中在5G智能手机基带芯片领域，高通、三星、英特尔、联发科、华为、紫光展锐这六大厂商是实力最为强劲的竞争者，他们决定着5G手机的来临时间，而随着英特尔5G基带芯片研发的滞后，到如今的宣布退出，5G基带芯片之间的竞争瞬间只剩下五个席位。即便如此，这场硝烟弥漫的战争仍将继续持续下去。
由于5G芯片在设计、工艺层面与4G相比更复杂更难，成本也更高，因此这也决定了在5G这场拼技术拼速度的战局中只有少部分实力强劲的竞争对手才能参与其中。而此次英特尔的退出，也从另一个层面预示着研发5G芯片并不是谁想做就能做的。
5G芯片的研发之难
为何研发一颗5G芯片如此之难呢？到底难在哪里呢？记者此前采访了紫光展锐的资深5G研发工程师陈军，他给予了专业解答。
首先，从标准的角度解释，“相比4G，5G的研发是颠覆性的。首先在于标准上，以前的芯片研发过程是根据标准做自上而下的设计。到了5G时代，并没有统一的标准，直到2018年6月首个5G标准才正式冻结。而这期间，对于研发来说，需要一边参与和解读5G标准，一边开展5G研发。”
此外，从技术端方面来看，5G的终端复杂性比4G更高。5G的运算复杂度上比4G提高了近10倍，存储量提高了5倍。“在硬件上，5G芯片需要同时保证TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、GSM多种通信模式的兼容支持，同时还需要满足运营商SA组网和NSA组网的需求。目前国内4G手机所需要支持的模式已经达到6模，到5G时代将达到7模。中国移动、中国联通、中国电信三大运营商的4G/3G/2G网络包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM，可以说测试一颗芯片要跑遍全球运营商。
此外多频段的兼容也增加了设计复杂度，3GPP制定的5GNR频谱有29个频段，据了解这些频段，既包含了部分LTE频段，也新增了一些频段。而且各个国家和地区的频段也不相同，所以芯片厂商需要推出的5G基带芯片，需要是一个在全球各个区域都能使用的通用芯片，即可以支持不同国家和地区的不同频段，多频兼容就增加了在芯片在设计上的难度。
当然，除了标准和硬件的挑战性， 5G的功耗也是一个必须要攻克的难题。5G终端的处理能力是4G的五倍以上，但随之而来是如何平衡功耗和系统散热的问题。 “未来的5G手机，电池容量预估在3000-4000毫安才能满足其功耗需求，因此我们在做芯片设计的时候，一方面通过制程工艺的提升降低功耗，另一方面在我们的芯片方案中加大电池容量和充电能力，同时匹配快充功能。”
毫无疑问，5G芯片的研发是一个复杂的过程，除需要长期投入之外，还需要软件、硬件、测试、多媒体等不同领域的工程师共同协作。这不仅考验着工程师和研发团队的实力，也考验着芯片厂商的竞争实力，缺一不可。
5G芯片的竞争格局
正因为5G芯片的研发有着让人意想不到的艰难，这也决定了在5G竞争入局的高门槛，只有少部分有积累实力强劲的竞争对手才能参与其中，入局者只会越来越少。如今在这场战局中，随着英特尔的退出，全球5G格局基本成型，只剩下高通、三星、联发科、华为、紫光展锐这五位。
从发布时间来看，高通和三星算是两位“抢跑”的选手。2017年10月，高通正式拿出全球首款5G基带芯片X50。它采用28nm工艺制造，峰值达到5Gbps，但不支持4G/3G/2G ，只能采用“外挂”形式。但其升级版X55于2019年2月高通发布，正式商用时间为2019年年底。采用7nm制造工艺，支持毫米波和sub-6G频段，兼容4G/3G/2G。
随后，2018年8月15日，三星也在官网正式发布了5G基带Exynos Modem 5100，采用自家10nm工艺制程；11月，三星便正式展出了5100。
而近年来有些低调的联发科也已公布了自家5G基带M70，采用台积电7nm工艺制程。联发科首席执行官表示，M70将于2019年上半年正式投入生产，预计下半年量产商用。
当然在5G这场战局中，大陆厂商的表现也十分突出。1月24日，被业界寄予厚望的华为消费者业务CEO余承东正式面向全球发布了基于7nm的5G多模终端芯片——Balong 5000（巴龙5000），并展示了基于该芯片的首款5G商用终端——华为5G CPE Pro。它不仅是世界上首款单芯片多模5G基带芯片，同时还支持2G、3G、4G、5G合一的单芯片解决方案，能耗更低、性能更强。
而相隔不久，紫光展锐在MWC 2019世界通信大会期间，亮出了5G通信技术平台“马卡鲁”和展锐首款5G基带芯片“春藤510”两把利剑。春藤510基带芯片采用台积电12nm制程工艺，支持多项5G关键技术，单芯片统一支持2G/3G/4G/5G多种通信模式，符合最新的3GPP R15标准规范，支持Sub-6GHz频段、100MHz带宽，同时支持5G SA独立组网、NSA非独立组网两种组网方式，是一款高集成、高性能、低功耗的5G基带芯片。
截至目前，这五大选手均已在5G赛道占领属于自己的位置，而真正参与竞争的其实只有三家：高通，联发科和展锐。等待5G的号令声一响，他们亦将展开真正的PK，让我们一起拭目以待吧！