随着基于三星Exynos 980、高通骁龙765G等芯片的智能手机陆续发布，各家终端芯片厂商在5G方面的表现也逐渐清楚了。如果对各家产品比较了解的话，那么大家肯定会惊讶地发现：到目前为止，只有麒麟990 5G一款芯片算得上真正的双模5G旗舰SoC，而竞争对手实际开售的产品要么定位中端，要么就是独立基带，为什么会出现这种情况呢？
双模5G全面铺开
要解答这个问题，首先要弄清楚为什么必须做双模5G。智能手机需要接入移动网络才能使用，那么芯片的制式就必须配合运营商网络。2019年10月31日，国内三大运营商同时宣布5G商用。在2019年末、2020年初这个时间点，我们终于看到了中国5G网络全面铺开的趋势，同时也对接下来5G网络终端应该具备的素质有了一个全面的了解。
虽然国内5G网络建设是以非独立组网（NSA）的方式起步，但是三大运营商均将独立组网（SA）作为了5G网络建设的主要模式，即便是初期以非独立组网模式建设的5G网络，也会逐步过渡到独立组网。非独立组网只能承载增强型移动宽带（eMBB）类应用，低时延高可靠（URLLC）和海量机器类通信（mMTC）类应用必须要拥有5G核心网的独立组网模式才能实现。
在这种情况下，2020年运营商将会全面推进5G独立组网，智能手机支持NSA/SA双模5G成为必需。如果说2019年初期试水的智能手机还可以用NSA单模5G（最典型的就是大量基于高通X50外挂基带的单模5G手机）抢个鲜，那么随着2020年的到来，这条路已经行不通了。
看看各大终端芯片厂商的最新产品吧。华为在2019年9月率先推出了支持NSA/SA双模5G和TDD/FDD全频段的麒麟990 5G旗舰SoC，这是业界首个全网通5G SoC，5G NR下行峰值速率达2.3Gbps，上行峰值速率达1.25Gbps，同时还支持5G双卡。
随后三星推出了Exynos 990和Exynos 980，可惜作为旗舰的Exynos 990需要外挂Exynos Modem 5123芯片才能支持双模5G，而原生支持双模5G的整合SoC Exynos 980采用的是2大核+6小核的配置，属于标准的中端芯片。
联发科在5G双模上的动作倒是不慢，先是推出了主流定位的M70，之后在2019年11月底又发布了旗舰级别的天玑1000。联发科算是到目前为止唯一发布两款双模5G SoC的厂商，可惜市面上还没有一款基于其5G芯片的智能手机发布，估计最快也要等到2020年第一季度才会大量铺货了。
其实相对来说最让人失望的是反而是高通，曾经移动终端芯片领域的霸主，在5G技术上的反应相当缓慢。先是用骁龙X50单模基带制造了一批“小白鼠”，之后一直拖到了2019年12月初，才正式发布了自己的双模5G产品，其中旗舰芯片高通骁龙865需要搭配外挂骁龙X55基带使用，采用整合芯片设计的只有高通骁龙765/765G这样的中端芯片。目前基于高通方案打造的双模5G智能手机只有采用高通骁龙765G中端芯片的红米K30一款产品，并且实际开售时间要等到2020年1月份去了。
不仅是时间进度的问题，在通信性能方面，目前麒麟990 5G也领先于其他芯片方案。2019年11月15日，中国移动发布了《中国移动2019智能硬件质量报告（第二期）》。其中的5G芯片评测结果显示，麒麟990 5G在5G多天线吞吐量性能、典型场景功耗性能、芯片弱覆盖性能测试中，均斩获最优星级评价，位列第一。
有人可能会觉得奇怪：麒麟990 5G的峰值下载速率“只有”2.3Gbps，而高通骁龙X55基带的峰值速率高达7.5Gbps，即便是X50基带的峰值速率也有5Gbps，为什么运营商对麒麟990 5G的评价反而更高呢？其实即便不考虑功耗、稳定性、性能等因素，仅就峰值速率这一个指标，高通骁龙X55的所谓峰值速率实际上也并没有什么实质意义，因为该速度是基于毫米波和800MHz频宽实现的，而非绝大多数5G运营商所采用的Sub-6GHz频率。这也就意味着，其标称的7.5Gbps的峰值速率，国内用户短期内是用不上的。
其实，每次谈到5G网络，总是绕不开Sub-6GHz和mmWave毫米波的话题。之前高通在技术大会上就特别强调了毫米波，这也成为很多人认为麒麟990 5G不完善的一个原因。其实在零镜网看来，对于毫米波的问题，麒麟990 5G并非不能支持，只是不想支持而已。华为早在2013年就展示过毫米波峰值速率高达115Gbps的技术，你觉得连毫米波基站都没问题的华为，会造不出支持毫米波的终端芯片吗？但是为什么不支持呢？因为除了美国因为军方大量占用Sub-6GHz频段使得运营商不得不建设毫米波5G网络之外，只要是思维正常的运营商，目前都不会将毫米波作为大范围覆盖的5G网络解决方案。毫米波技术确实在低延迟、大带宽方面有优势，但是极差的穿透性、非常小的覆盖范围以及较高的功耗决定了，它只能用于固定点覆盖的工业互联网领域，智能手机使用的可能性极低。
毫米波的波长通常只有1至10毫米，因此不仅覆盖距离短，而且传输过程中信号衰耗大，非常容易受障碍物阻挡，所谓的障碍物甚至包括雨滴和大的颗粒物。此前在高通的 5G展示中，只需要用手挡在信号发射器与手机模型之间，就能够让毫米波的传输速率直线下降。而与现行4G网络相差不大的Sub-6GHz频段，相对来说覆盖范围更广，穿透能力也更强。这也就意味着，要覆盖同样面积的区域，采用Sub-6GHz频段所需要的基站数量将会远小于毫米波频段。
整合才是王道
关于5G SoC的另一个讨论热点是“整合”，也就是基带是否应该被整合在一起。在过去“整合优于外挂”的观点是主流，记得当年麒麟950因为技术专利的问题不得不搭配外挂CDMA基带，曾经被各路专家批得体无完肤，直到麒麟960出来才算解决问题。但是到了4年后的今天，市面上突然又出现了一波“外挂可以保证性能发挥”的评论。对于这种情况，零镜网只能说：奇葩年年有，今年特别多！
“外挂”党们拿出来的例子是PC上的显卡，独立显卡的性能均优于集成显卡，所以“外挂可以保证性能发挥”。这种类比明显混淆了概念，因为PC和手机完全是两种不同的产品形态，PC首先要保证性能，功耗和发热并非最核心的指标，显卡TDP功耗超过100W的比比皆是。但是手机不同，因为内部空间更紧凑、散热难度更大、续航要求更高，所以功耗和发热是智能手机的生命线。“整合”可以缩小芯片面积、控制系统功耗，同工艺、同代次下“整合优于外挂”几乎就是绝对的真理。
至于为什么忽然又有人提倡外挂独立基带，原因很简单：目前高通和三星推出的新一代旗舰芯片骁龙865和Exynos 990都需要搭配独立基带使用，没能实现全面整合。而骁龙865恰恰是除了华为系之外，几乎所有智能手机厂商旗舰机型的必然也是唯一选择。相信在联发科天玑1000芯片全面发售之前，这种情况几乎不可能改变。那么在这种情况下，如果不洗白一下外挂基带，后面发布旗舰机型的时候又该怎么操作呢？2019年10月底的时候，OPPO副总裁沈义人甚至因为推荐整合基带SoC和NSA/SA双模而不得不清空自己的微博，可见“外挂”与“整合”的讨论并不是技术问题，而是商业问题。
那么，为什么高通、三星不采用整合SoC设计来做旗舰芯片呢？在目前的工艺阶段，零镜网认为，不是他们实现不了，而是成本太高、难度太大，不具备量产价值。每一颗芯片都是一个功耗受限的容器，只有把握好Modem和AP性能功耗的平衡，控制好所有模块的功耗上限，才能实现全面整合。5G芯片集成度更高，对工艺的要求也更高，考验的是芯片厂商全方位的实力。
以麒麟990 5G为例，为了实现全面整合，首先它采用了业界最先进的工艺制程，这是需要向台积电支付大量成本的；其次它没有在5G基带中加入对毫米波的支持，这意味着在基带部分的晶体管规模和设计复杂度得到降低。最终打造出的麒麟990 5G SoC依然拥有103亿个晶体管，是目前晶体管数最多、功能最完整、复杂度最高的5G SoC。当然，整合的好处也显而易见：板级面积相比业界其他分离5G方案小36%，功耗降低20%。
如果没有能力全部做好，又不想在5G SoC上掉队，那么就只能在Modem或者AP上做取舍。因为目前双模5G已经成为刚需，高通、三星等厂商又需要为了保住美国市场而强行支持毫米波技术，那么就只能采用保Modem、舍AP的做法，在中端芯片上采用全整合SoC，而在旗舰芯片上采用外挂独立基带的方式。高通骁龙765G/765和三星Exynos 980，就是这种做法的产物。
先进工艺是实现的基础
既然可以通过提升工艺来控制总体功耗，从而实现全整合，那么有些厂商为什么不直接采用最先进的制程工艺来生产呢？很简单，在半导体制造领域，每一次制造工艺的升级对应的都是海量的真金白银。以制造半导体芯片必须的光刻机为例，荷兰AMSL一台7nm+EUV工艺光刻机的售价高达1.2亿欧元，不还价还得提前订购、排队购买。
作为全球领先的半导体代工企业，台积电为了升级5nm制程，已经计划砸下高达250亿美元的资金。这些资金，都是需要从每一颗芯片的代工成本中摊销的。如今在半导体代工领域，台积电是公认技术最强的，占据了52.7%的市场份额（2019年Q4预测），而排名第二的三星只占有17.8%的市场份额，已经不在同一个层面了，这背后正是台积电每年高达百亿美元的投资。
不只是制造成本，为了充分发挥出新制程工艺的价值，芯片厂商还需要从设计阶段就投入资金进行技术储备，这是一个漫长而昂贵的过程。麒麟990 5G之所以能够抢先应用7nm+EUV工艺，是因为华为从2014年就开始进行EUV技术的储备，联合合作伙伴共同研发并推动EUV技术成熟。为了实现7nm+EUV工艺的稳定量产，麒麟990 5G在研发和试制过程也花费了大量的成本。
其实在移动芯片领域，麒麟一直都是先进半导体工艺的引领者。大家回顾一下可以知道，麒麟950是业界首个采用16nm FinFET工艺的，麒麟970是首个商用10nm工艺的，去年的麒麟980是首个商用7nm工艺的，麒麟990 5G又是首个商用7nm+EUV工艺的。而最新的新闻显示，华为和苹果又将是台积电5nm、3nm工艺的第一批使用者。
先进工艺能够带来性能和能效的提升，这个道理是显而易见的。但是为什么有些芯片厂商不愿意采用最新的工艺呢？归根到底还是一个“钱”字。高通产品管理高级副总裁Keith Kressin在接受采访时曾表示：“在为每一款芯片选择代工厂时，高通都会综合考虑多种因素，包括功耗、封装尺寸等技术参数的考量，也包括商业上的考虑，比如说晶圆可用性、投产速度、供应链多样性等。”在零镜网看来，其中更多的应该还是商业（成本）上的考虑吧。相比起来，还是联发科比较实在，直接说7nm制程光罩成本太高，抬高了芯片成品的价格。如果看透了这些，相信大家就能理解联发科天玑1000和高通骁龙865仍采用老版本7nm DUV工艺的举动了。
零镜观点：芯片竞争 不进则退
其实，过去8年的绝大多数时间里，高通都是手机SoC领域的霸主，哪怕偶尔有时候落后也是因为产品发布时机的问题。但是在此次5G换代的过程中，华为却实现了一次真正意义上的领先。如果不考虑美国制裁的因素，我们相信这种领先的程度会更加明显。
为什么会出现这种情况？看过前文分析的朋友应该已经有了大致的结论。科技行业永远都是一个资本密集型产业，需要不断地高额研发投入来维持技术进步。华为在5G研发上投入了巨资，早在2013年华为就宣布投入6亿美元，用于5G标准与技术的研究。在5G产品研发上，仅2017年华为就投入了40多亿人民币，用于5G端到端解决方案的研发。
2018年华为的收入为7212亿人民币，利润为593亿人民币，而研发投入高达1015亿元，占销售收入的14.1%，是当年净利润的接近两倍。华为在2018拥有的研发员工超过8万名，约占总员工人数的45%。在过去的十年里，华为在研发方面的总投入超过4850亿人民币，已经超过了高通成立（1985年）至今的总研发投入。根据联合国附属世界知识产权组织公布的数据，2018年，华为向该组织提交了5405份专利申请，在世界所有企业中排名第一。截至2018年12月31日，华为在全球累计获得授权专利87805件。
德国专利数据公司IPlytics 2019年6月给出的报告显示，已声明的5G标准必要专利SEP最新排名中，华为声明的5G SEP专利数高达2160个，排名第一；第二名是诺基亚，其5G SEP专利为1516个，第三名则是中兴，其5G SEP专利有1424个；第四、第五分别是LG和三星，各有1359、1353个5G SEP专利。
每一款芯片的规划和研发都是滚动进行的，最终上市的产品可能需要提前两三年规划布局，每个阶段都需要大量的资金投入。在芯片行业，玩不得虚假，没有捷径可走。华为从2009年起开始布局5G，经过多年努力已经具备了从5G核心网到基站再到5G芯片、5G手机、5G CPE和5G Modem的全套NSA/SA端到端解决方案。
所以，为什么麒麟990 5G会成为目前唯一一款全整合的双模5G旗舰SoC？
因为，一切水到渠成！这是真金白银砸出来的，也是每一位华为员工拼出来的。
