将5G基带集成到cpu有多难?意味着什么?

是人皆醉


将5G基带集成到SOC芯片中,其难度远远超过把一头大象装进一台200升的冰箱,因为“大象”在“冰箱”里必须是活的,力气还不能有丝毫减弱,甚至还要增强,否则5G基带集成就失去了意义和价值。你说这活难不难吧?

基带集成的难度首先在于基带自身比较复杂

从冯.诺依曼架构的角度看,基带芯片其实是一台功能比较完整的电脑,它一般分为五个子模块:CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和输入输出接口模块,和我们熟知的电脑在架构上差别不大,比较复杂。有的厂商技术实力强大、口袋里钱又多,会将射频模块也整合进基带芯片,复杂度会再上一个台阶。

5G比4G速度更快,功耗更高,所以5G基带和SOC芯片相比,是一个堪比大象的大家伙

在被集成到SOC芯片之前,5G基带到底有多大?我可以请出华为巴龙5000基带和麒麟980(SOC)芯片比较。iFixit曾拆解了华为mate 20X 5G手机,结果发现巴龙5000(下图红框内的芯片)的大小和麒麟980(下图黄框内的芯片)相同,体积相当的大。

另外,我们都知道,5G网络传输速度比4G快多了,一部高清视频可以秒下。速度快就意味着5G基带需要超大容量的RAM来缓存收发的数据。巴龙5000使用了容量达到3GB的三星LPDDR4X(见下图撬棒上的芯片)做缓存,几乎是手机的运存的一半,大小和巴龙5000基带一样。

把5G基带集成到SOC芯片内的话,还不能落下超大容量RAM,这就相当于把两头大象(基带和RAM)塞进冰箱(SOC芯片),难度再增加一个数量级。

你以为这就结束了?并没有!

现在市场喜欢全网通,所以集成5G基带时,还不能割掉4G基带,得把5G、4G基带融合到一起,既要保持外挂得性能,又要降低功耗和发热,其设计难度和成本会再增加一个数量级。

总之,5G基带集成到SOC芯片内,离不开高超的芯片设计技术,以及先进的芯片制造工艺配合,比把大象塞进冰箱里难多了。


魔铁的世界


都说5G时代已经到来,包括高通和华为也纷纷推出了自家的5G基带,但是不管是高通X50还是华为巴龙5000都属于外挂基带,也就是说在除了SOC芯片以外还需要在手机主板上额外放一颗5G基带芯片才能实现手机的5G功能,比如华为mate20X 5G版,之所以这么做有以下两点原因:

1、现有7nm半导体工艺下仍然难以把5G基带和处理器集成在一颗芯片上,否则芯片过大会严重影响良品率和手机空间设计,看看华为mate20x 5G版的内部设计,为了满足5G基带芯片的空间,不得不砍掉了电池容量大小,所以需要未来5nm乃至更先进的工艺才能做到。

2、5G基带本身已经很复杂,发热量功耗也较大,如何把基带完美的融合到处理器中非常复杂,同时还要保证良好的散热和功耗控制,需要较长的时间才能完成。

不过把5G基带融合到处理器中的产品已经有了,那就是华为刚刚发布的麒麟990 5G版,这是第一款真正融入了5G基带的手机芯片,同时采用了更先进的7nm euv技术,未来高通也会推出类似的产品,但是我想7nm euv工艺仍然不是5G芯片的良好载体,功耗发热和面积控制可能仍然较差,只有等到未来5nm乃至更先进工艺下才能得到较好的平衡。


嘟嘟聊数码


首先基带(basehand)无法集成到CPU。

有时候我们会把手机中的soc叫做CPU,其实这样是有问题的。soc全称是System on Chip(片上系统)。现在从名字上我们看出来了,它是一个系统。智能手机的soc,一般集成了CPU GPU basehand等,基带和CPU是并列关系,不是从属关系。CPU用来计算,basehand用来通信。

然后5g基带的设计生产是很困难的,比如大名鼎鼎的英特尔,今年刚刚宣布放弃了5g基带芯片的规划。苹果则一直外挂别人家的基带,a系列芯片中一直没有basehand。能有自己的通讯基带的厂商并不多,每一个都是大名鼎鼎的巨无霸,只要能够生产5g基带,不管内置还是外挂,都是🐮🍻企业。

目前能在soc中内置5g基带的有联发科Helio M70,可能今年年底供货。三星Exynos980,目前还停留在PPT阶段。传统的老大哥高通,目前没有透露这方面的消息。已经传出的x55将于今年年底供货,但那是外置的。865没说,出来了应该是内置芯片吧。暂时领先的是华为kyrin 990,mate30的发布会上应该可以看到它。

就像我这样的外行人,也知道内置基带肯定更好一些,它意味着更低的发热和更快的速度。


RealAlexander



很多人一直在吵吵集成基带怎么怎么样......外挂基带怎么怎么样......真的没必要,好用就行了。

我只是一个消费者,我只想买个5G手机而已......


手机最核心的芯片有三个:射频收发机、基带调制解调器、应用处理器。射频收发机就是专门将信号接收和发射出去的结构;基带调制解调器,就是编译信号的结构。两块结构共同组成了手机实现移动通信最核心的“Modem”(调制解调器),有了这两个结构,我们的手机才能够实现移动上网和打电话的功能。

我们经常说的华为麒麟芯片、高通骁龙芯片、苹果A芯片,实际上更多的作用是应用处理器,也就是集成了CPU和GPU的芯片。这个还要从历史说起,最早的手机实际上由于只有通话功能,所以其实没有现在的应用处理器,都是使用基带芯片运行。但是后来出现了独立应用,算力就不够了,于是才出现了独立的处理器,配合基带芯片一起使用。



现在的处理器,很多人喜欢称作为“SOC”,搞得洋歪歪的,实际上对于用户而言就是所谓的华为麒麟芯片、高通骁龙芯片、苹果A芯片这些处理器。因为手机空间有限,这些处理器除了集成CPU/GPU之外,还要集成一些其它模块,比如说NSP芯片(专门处理算法实现AI功能)、ISP芯片(图像处理器,负责拍照模块)、WIFI模块,当然还有我们前面说到的基带。除了内置基带,也可以通过外挂基带来实现功能。

目前真正发布量产的,集成了5G基带的处理器,只有华为的麒麟990。三星发布的Exynos 980处理器也集成了5G基带,只不过是个PPT芯片,量产要到明年第一季度。高通的芯片也还没有集成5G基带,只能通过外挂基带的方式实现5G联网。而华为除了麒麟990集成了5G基带,还有一枚单独的5G基带芯片巴龙5000,可以与之前的麒麟980配合实现5G联网,当然巴龙5000不只是用在手机上的,作为独立基带可以用在5G路由器、智能硬件、智能汽车上。



那么到底说集成还是外挂哪个好呢?核心主要是功耗的问题。

为什么说华为这一次在5G手机上有优势?核心就是华为目前既有集成基带,也有外挂基带。外挂基带最大的问题就是功耗,手机中要多增加一枚基带芯片,还有再增加一枚专用的闪存芯片用于缓存,自然功耗就上去了。华为内置基带至少从官方数据上来讲,比市面上外挂基带解决方案功耗减少了20%。

为什么说高通这一次很可能翻车?因为高通目前的X50基带只能实现单独的5G通信,而要实现2G-5G的全频段覆盖,还是要使用高通内置基带芯片的处理器来弥补。也就是说目前使用高通处理器和基带实现5G通信的手机,实际上是双基带,处理器本身内置了基带实现2G-4G,再加一个外挂基带实现5G,功耗自然就上去了。

为什么说外挂还是集成并不重要?首先最核心的部件其实不是基带,而是射频模块,核心专利本身就掌握在华为、高通这些通信企业手中,其它企业再怎么弄也很难绕开专利的问题,比如说苹果。但是苹果一直使用外挂基带,但是功耗上从来没有出现过问题,说明并不是没有方法解决功耗调优的问题。


5G集成到CPU上,不是难不难做,而是有没有必要做......对于消费者而言感知度并不高,多少人会去关心手机是外挂还是内置?唯一需要带个我们消费者的无非就是更快的网速,更低的延迟,这就足够了。


宋东珂



首先先纠正题主的一个错误,同时也科普一个知识点,为解答这个问题做一个铺垫。

在手机当中,其中央处理器被称作SOC(System On a Chip)翻译成中文叫做系统级芯片,是不是听起来比较怪?和我们平常在电脑上的叫法不一样,其实手机的SOC可以被当作是一个微型的主板,在这个“微型主板”上集成了了非常多重要的元器件,比如我们熟悉的CPU,GPU,NPU(AI芯片),基带芯片,IPS芯片等等。

所以说,题主所说的CPU和基带芯片其实是一个同级的关系,不存在谁集成谁的问题,他们都是被集成在手机SOC内部的同级芯片。

苹果A12芯片的内部结构图

5G集成进SOC为什么难?

遍观目前的所有的5G手机均采用的是外挂5G基带的形式,也就是说在手机内部其实是拥有两个基带芯片的,一个是集成在SOC内部的4G基带芯片一个则是外挂的5G芯片,这本身就是一种资源浪费,那么为什么芯片厂商不把5G基带集成在SOC当中呢?我们来好好谈一谈

第一个难点5G基带和性能之间的取舍问题。

一款芯片放大来看其实就是各种晶体管所构成的一个微观世界,而一款手机芯片晶体管的数量和手机性能是呈正相关的关系,也就是晶体管数量越多处理器整体的性能就越强。每一次的制程升级本质上就是为了在单位面积下能够容纳下更多的晶体管,从而提高处理器的性能降低功耗。

显微镜下的处理器内部世界

而5G基带由于其特殊性,相比于4G基带性能要强得多,所以就需要更多数量的晶体管来支持,然而一款SOC中晶体管数量是相对恒定的,给了基带芯片更多的晶体管势必就需要缩减其他芯片的晶体管数量,而以目前的制程工艺条件来说,还不具备在内置5G基带的同时大幅提高芯片性能的实力,这就是目前的一个矛盾点。

就比如这次内置5G基带芯片的麒麟990,其晶体管数量是103亿,相比于麒麟980的69亿晶体管,数量足足提升了50%。然而,麒麟990在CPU以及GPU方面的性能提升则基本上只有20%左右,也就意味着绝大多数的晶体管都被5G基带所占据。到底是要性能还是要内置5G基带,这成为了每一个芯片厂商都要考虑的问题。


另外一点那就是5G基带的功耗问题,由于毫米波频段功耗远大于4G的中场波,这也就造成了5G基带的功耗要比4G基带高出近3倍左右,如果将5G基带集成进SOC当中势必会带来处理器整体的功耗提升,所以芯片设计商在设计芯片的时候就一定要考虑到这个问题。毕竟无数次的实验证明,功耗差劲的SOC是不被消费者所认可的,比如当年的赫赫有名的一代火龙骁龙810,就坑了整整一代的旗舰手机。


所以说集成5G基带并不难,难就难在如何去找平衡,毕竟基带和CPU/GPU性能都同等重要。麒麟990为什么强,就是因为在内置5G基带芯片的基础上还能获得一部分性能提升,这绝对值得我们喝彩了。


end 希望可以帮到你


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