和五年前 M1 芯片在发布会上被大谈 20 分钟的排面不同,苹果刚刚问世的自研芯片 C1,只作为全新 iPhone 16e 的新特性,在新闻稿和宣传片中被两句话草草带过:
C1 进一步拓展了 Apple 芯片的优势,这是首款 Apple 设计的调制解调器,也是 iPhone 迄今能效最高的调制解调器,具备快速稳定的 5G 蜂窝网络连接性。包括 C1 在内的 Apple 芯片、全新内部设计与 iOS 18 的先进电源管理相结合,共同造就了出类拔萃的电池续航表现。
苹果轻描淡写的背后,却是一次长达七年屡败屡战、狂烧几十亿美元的征程,并且将影响未来所有苹果设备的体验。
来之不易的苹果自研基带
不管是 A 还是 M,苹果打的都是一场准备充分的战役:乔布斯时代就形成的造芯天团,ARM 的高级授权,成果就是鲜少失手、常常惊艳的 iPhone、Mac 处理器。
但调制解调器背后涉及复杂的射频、信号处理、通信协议等等技术,加上需要在全球各个地方测试,因此是一个准入门槛极高的领域,苹果初期也并未布局,前期采用英飞凌基带,后期转投性能更好的高通。
4G、5G 时代相继来临,手握大量技术专利的高通,成为基带领域的龙头,占据了市场半壁江山。
高通向每台搭载自家基带的设备收取不低的授权费用,高达 12-20 美元。虽然高通收取苹果的费用要更低(7.5 美元),但还是远超苹果 1.5 美元的预期。
2017 年,苹果决定打破现状,起诉高通收取的专利费用过高,指责后者反竞争,因为没有基带无法制造智能手机。
与此同时,苹果也开始寻找能够替代高通的提供商,于是向收购了英飞凌的英特尔抛出橄榄枝。
但英特尔的表现属实有点扶不上墙。初次混用基带的 iPhone 7,英特尔版的通信表现就是弱于高通版。而被苹果寄予厚望超车高通的 5G,英特尔也没能把握住机会,反而导致 5G iPhone 被迫推迟一年。
▲ iPhone 7 上混用了英特尔基带,性能远不及高通,图源:Chipwork
这场诉讼持续了接近 3 年的时间,以苹果的落败告终,继续和高通达成协议,延续至今。英特尔的基带团队也因为失去苹果这个唯一大客户而解散。
但苹果并没有就此认命,而是选择一条更为艰险的道路:既然市场上没有其他选择,为什么不自己打造自己用?
此招虽险,胜算也很大,一旦成了,就意味着起码 5G 时代能摆脱高通的控制,苹果能进一步掌控 iPhone 的硬件体验。
但苹果内部不是所有人都看好这个项目,在自研基带项目开始的 2018 年就离开苹果的前无线总监 Jaydeep Ranade 就是其中一员:
仅仅因为苹果制造了地球上最好的芯片,就认为他们也可以制造调制解调器是荒谬的。
为了快速起步,苹果接收了英特尔基带团队 2200 多名员工和技术。虽然技术谈不上先进,但超过 17000 项技术专利,起码让苹果不至于从 2G 技术开始白手起家,能直接进入 5G 时代。
和造计算或者图形处理器不同,造基带不能闭门造车,而是要全球各地跑,对每个国家和地区的通讯标准和频段信息进行测试,确保一百多家运行商的网络都能在自研基带上跑。
作为后报到的玩家,苹果的另一个挑战是如何绕开高通等前辈手握的无数专利,走出一条前无古人的技术路线。
苹果不愿意像 M 芯片一样展开谈谈 C1 的技术规格细节,除了为了避免网友和媒体对 C1 的性能进行过度分析,很有可能也是为了规避一些敏感的专利问题。
因此这七年来,不断有苹果自研基带的风声传出,但多半以坏消息为主。最接近的一次或许是 iPhone 15,但据悉当时的苹果基带不仅面积堪比半部 iPhone,且又热又慢。
▲ iPhone 15 采用了高通基带
和苹果基带绑定的 iPhone 16e( iPhone SE 4),屡次传出因为自研基带的研发进度而推迟、取消的消息,问世难度堪比哪吒。
最终,这颗历经千难万险的 C1 成功在本月亮相,苹果 Apple Silicon 的字母表再添一名新成员。
单纯就 C1 的研发历程而言,著名科技记者 Mark Gurman 给出了一个评价:
C1 苹果基带是一个意义深远的技术成就。
性能不够,能耗凑
好了,故事讲完,是时候要面对更现实的问题,那就是这颗 C1 芯片,它是不是如同传闻中不如高通?
关于 C1 的制程,MacRumors 报道,基带本体采用了台积电 4 纳米工艺,与目前高通的旗舰调制解调器产品 X75 相当;而收发器则使用了台积电 7 纳米工艺。
如果单从工艺上看,C1 要比 iPhone 16 系列上采用三星 5nm 的高通 X71 还要更加先进。而没有使用最先进的台积电 3nm 工艺,可能还是因为成本问题。
▲ iPhone 16 上搭载高通 X71 基带
比对美版 iPhone 16、iPhone 16e 的蜂窝网络支持频段,很容易就发现端倪:iPhone 16e 缺失了 5G NR mmWave 的支持,也就是「毫米波」。
这三个字上一次引发热议,还是 iPhone 初上 5G,美版 iPhone 12 独占了这个技术。这次则是 iPhone 16e 在全球范围内都不支持 5G 毫米波。
▲ 美版 iPhone 12 上的毫米波天线
鉴于国内 5G 本来就不支持毫米波,所以国行 iPhone 16e 在这方面可以说不受影响。而对于美国的小伙伴而言,iPhone 16e 可能会在毫米波擅长的短距离场景,也就是一些人流密集的场所,比如商场、机场等等,信号和网络表现不如 iPhone 16 系列。
不过几年过去,5G 毫米波在美国也没有得到大范围铺开,C1 甚至引发了「是否意味着毫米波已死」的讨论。
如果对比苹果官网上国行 iPhone 16 和 iPhone 16e 的蜂窝网络技术规格,可以发现两者在频段上的支持完全一致。
除了频段支持之外,由于苹果官方不愿意披露更多 C1 的技术细节和性能表现, iPhone 16e 的通讯能力表现如何,还有待在实际的情境中进一步实测。
而根据外媒爆料称,C1 只支持四载波聚合的低频 6-GHz 网络,因此峰值速度可能达到 4 Gbps 左右;而高通 X75 支持五载波聚合低频 6-GHz 网络,加上十个毫米波载波,理论速度能达到 7-10 Gbps。
虽然在性能上还不能算第一梯队,但 C1 已经展现在能耗方面初露锋芒。苹果官方表示,由于 SoC 能够协同 C1 调节电源,加上 C1 更小的体积为电池空间腾出了更多空间,iPhone 16e 能够持续视频播放 26 小时,不仅大幅领先配置基本相当的 iPhone 16(22 小时),还逼近屏幕更省电尺寸更大的 iPhone 16 Pro(27 小时)。
跨越世代的平台
苹果硬件技术高级副总裁 Johny Srouji,也就是每次苹果发布会负责介绍芯片的高管,在路透社的采访中对 C1 和后续的基带芯片表示高度认可:
我们打造了一个跨越世代的平台。C1 只是一个开始,我们将在每一代产品中不断改进这项技术,让其成为我们的一个平台,让我们的产品脱颖而出。
▲ Johny Srouji(右)正在查看 C1 测试数据,图源:路透社
毕竟,使用蜂窝网络的苹果不只有 iPhone,iPad、Apple Watch 很可能就是下一个用上 C1 的产品线,传闻蜂窝版 Mac 也已经在路上。
几十亿美元的研发费用看起来天价,但实际上,根据《华尔街日报》,苹果在 2022 一年给高通的授权费,已经高达 72 亿美元了。
先不提苹果已经因为授权费过高闹上法庭,这笔巨额资金还是直接提供给苹果的老对手高通,等于搬石头在砸自己的脚。
更重要的是,这几年 iPhone 的销量已经不够亮眼,从而导致这个最赚钱的业务收入不断收缩。苹果开始调整 iPhone 的策略,即不再追求更高的出货量,而是提升单机的利润率。
而占据一台 iPhone 成本将近一成的基带,自然成为了苹果的落刀处。有庞大的消费者群体买单,加上 iPhone 16e 吸引人的低价路线,苹果自然有底气选择首发一颗还不够完美的基带,况且全线采用英特尔基带的 iPhone 11 系列也卖得并不差劲。
▲ iPhone 11 全系采用英特尔基带,图源:TechInsights
自研基带短期内利好的是苹果,长期来看,也意味用户能用上更好的产品 。
苹果希望 C 系自研基带能够和 A 系处理器高度集成,成为 iPhone 另一个独家的亮点体验。就目前而言,A18 已经能精准控制 C1 的电源,从而实现更低的能耗表现。
苹果无线软件副总裁 Arun Mathias 还给出了另一种场景:如果 iPhone 在一个拥挤堵塞的网络环境中,手机的处理器可以向基带发出信号,将最需要速度的网络流量前置,让手机响应速度更快。
由于工艺先进,C1 的体积要更小,因此这款基带如果出现在即将于今年秋季登场的轻薄机型 iPhone 17 Air 上,也丝毫不让人奇怪。据爆料,这款手机最薄处只有 5.5 毫米。C1 为 iPhone 16e 带来的续航提升,无疑提前缓解了我们对这款超薄手机的电量焦虑。
▲ iPhone 17 Air 假想图,图源:9To5Mac
而彭博社爆料称,苹果最终将会把基带彻底集成到 SoC 当中,从而更加节能,响应更快,并且进一步降低成本,不过最早也要等到 2028 年。
苹果目前已经对 C 基带有了非常长期和明确的规划:明年的 C2 将补齐缺失毫米波的短板,并且将会在所有 iPhone 上推出,可能还会包括一款 iPad;而 C3 的目标将是超越高通基带。
硬件的设计权在手里,也意味着苹果将拥有更自由的整活空间。
我这里大胆畅想一个很有可能在未来 iPhone 诞生的功能:无网通信。
早在 2019 年,苹果就传出正在为 iPhone 开发不需要网络的「对讲机」功能,但因为这个功能与英特尔一同开发,而苹果当时已经和高通和解达成独家协议,因此项目被无限期搁置。
▲ Apple Watch 上已经有「对讲机」功能,但需要网络
不过相关知情人士也表示,「对讲机」仍有可能出现在未来的 iPhone 上,因为当时苹果已经在计划摆脱高通基带。
时至今日,C1 终于打响了去高通化的第一枪,苹果也继承了英特尔基带的遗产,随时可以重启这个项目。
无网通信技术也不算新鲜,去年国内小米、vivo 等大厂已经发力,苹果想要再起入局,时机不早不晚。
C1 还不是苹果自研的尽头,分析师郭明錤表示,今年 iPhone 17 全系都将搭载苹果自研的 Wi-Fi 芯片。
借助自研 Wi-Fi 和蜂窝芯片,加上已有的 W、H、U 芯片,不仅饱受吐槽的 AirDrop 有望将迎来焕新,苹果很可能将生态布局到「连接」的层面,实现自成一派的苹果互联生态。
▲ Apple Watch 上已经有「对讲机」功能,但需要网络
对于苹果的自研芯片,我们总会提到一句乔布斯的老话:
一个对软件抱持有理想的人应该做属于自己的硬件。
而 C1 自研基带,我想改成这个说法:
一个对产品体验抱持有理想的人应该做属于自己的硬件。