手机基带芯片简史（上）从2G到3G，高通发家致富的武功秘籍

　　之前看到苹果斥资30亿元买下惠普园区：只为尽快用上自研基带芯片的新闻，顿时觉得苹果这太不容易了，为了自研基带芯片，和高通花了45亿美金和解后，又花10亿美金收购了英特尔的基带芯片业务。
　　如今，苹果又准备再花30亿美金，前前后后好几年时间，花出去了近百亿美金，仅仅是为了造一个基带？
　　带着对这个问题的好奇，董哥仔细研究了下基带芯片这个东西。虽然以前对基带芯片的制造难度有所耳闻，但是这次仔细研究之后，真的吓呆了。如果按雷军说的做芯片是九死一生，那么做基带芯片就是百死一生。
　　研究之前，本来只想写一篇文章给大家介绍下，但是越研究越发现，这东西水很深，一篇讲不完，这里就分两篇给大家讲讲。
　　基带芯片的历史就是现代通信的历史
　　移动通信的发展，深深地塑造了我们每个人的生活。而决定我们口中的2G、3G、4G以及5G网络的硬件基带芯片，则在一个隐秘角度里默默地影响着我们每一个人的生活。
　　手机基带芯片本质上是通讯协议标准下的产物，可以说谁能牢牢把握住通信协议制定的话语权，谁也就有能力把控住手机基带芯片的主导权（实际上也是把控住整个手机产业发展的主导权）。
　　所以，接下来，我会从通讯协议发展的大背景，来介绍手机基带芯片的发展。
　　基带芯片，是各类终端和设备实现蜂窝移动通信的核心部件。一部手机要想实现打电话、发短信、上网等功能，基带芯片必不可少。当我们说某部手机是5G手机时，其实是在指这部手机搭载的基带支持5G通信。如果说CPU的性能体现了智能手机的处理速度和功耗，那么基带芯片则决定了手机的通话质量和上网速度。
　　自从1973年摩托罗拉工程师库珀发明手机以来，移动通信技术不断进化，1G时代能传输语音、2G传输文本信息、3G开始支持图片等多媒体内容、4G让直播、实时对战游戏等运用成为可能，而5G时代的来临则让人类进入了万物互联的世界。
　　用我们中国人的话来说，就是1G打电话，2G聊QQ，3G刷微博，4G看视频，5G智能生活。
　　而所谓移动通信技术，硬件部分主要指的是基带芯片，软件部分则是每一代通信技术标准。这两大软硬件技术互相影响、促进，塑造了我们如今的智能社会。
　　1）1G时代，摩托罗拉大包大揽
　　1G作为现代移动通信技术的混沌初开阶段，基本上是谁在这个阶段弄出动静，谁就是开天辟地的盘古。
　　1978年，美国贝尔实验室成功研制了全球第一个移动蜂窝电话系统（AMPS），并于此后在芝加哥投入商用。二战时期在移动通信领域声名鹊起的摩托罗拉，则担负起了制造可以用于AMPS的设备，也就是我们在香港电影中看到的大哥大。
　　当时的移动通信行业，可不像现在这样分工明确，有手机整机厂商华米OV、专门设计芯片的厂商高通，也有只生产芯片的厂商联发科。在那个时代，作为盘古之一的摩托罗拉什么都干，既自己生产手机、也生产各种半导体芯片，甚至就连通信的基站也是自己建（为了建基站摩托罗拉1973年发明手机，结果到1983年才上市，整整花了10年）。
　　当然了手机的通信芯片也是自己生产。
　　摩托罗拉DynaTac8000X手机里面的电路板，后来被人拆了下来（如下图）：体积看起来比如今电脑用的内存条还大。那时候基带芯片的封装方式也不像现在这样比较紧密，基本上是和内存条一样，竖着插在手机内部。
　　模拟技术时代，大包大揽的摩托罗拉就是移动通讯的王，不仅市场占比超过70，而且其他厂商要用1G网络，都得给摩托罗拉交专利费。
　　也就是从摩托罗拉这个鼻祖开始，专利和专利费成为了移动通信发展过程中的鲠，卡在各国厂商的喉咙里，咳不出来，也难以下咽。不过这是后话了。
　　模拟技术发展到后期，问题也越来越多，比如通话质量差、不能全球漫游、容易被监控、设备昂贵等，严重制约着移动通信的发展。而数字通信技术的到来，解决了这些问题。
　　2）2G时代，诺基亚和德州仪器的珠联璧合
　　1982年，不甘落后的欧洲厂商吸取了1G时代各自为营、单打独斗的教训，基于TDMA这一核心技术，联合起来搞出了GSM，也就是后来我们说的全球通。
　　叫这个名字也和GSM的高速发展有关系。1991年爱立信和一家芬兰厂商架设了第一个GSM的移动通信网，第二年GSM就成为了欧洲市场的通信标准。1992年，诺基亚推出手机1011。这不仅是全球首款量产的GSM手机，而且还是第一款支持发短信的手机。
　　有了欧洲这个大本营，GSM一路攻城略地，到1993年，就已经有四十几个国家采用了GSM标准。2002年，全球移动通信用户10。5亿，GSM就占了6。842亿。2006年，全球使用GSM移动电话的人数超过20亿。
　　在中国市场上，自从1994年时任邮电部部长吴基传，用诺基亚2110打通中国历史上第一个GSM电话以来，经过多年的发展，到2006年时中国已经是全球最大的GSM市场。
　　GSM发展如此快速，所用的数字技术比模拟技术好，是主要原因。
　　相对于模拟技术来说，数字技术因为采用二进制的方式来传播信息，所以抗干扰能力强、精度高，而且用二进制编码使得其保密性好、通用性强。
　　不过，手机要实现数字技术通信，得使用一种叫DSP的芯片，来处理数字信号。而作为2G时代绝对霸主的诺基亚，找上了当时半导体技术实力领先的德州仪器（TI）。
　　虽然早在1982年TI就发布了全球第一个数字信号处理器DSP。但是TI真正的大招，还得是2003年，德州仪器发布了OMAP系列的1710处理器。
　　TI在OMAP系列芯片上，首次提出了异构的概念，也就是术业有专攻，专门开发了一颗DSPARM处理器来解决通话中的延迟和回音问题，这才让数字技术得以发挥优势。
　　第二年，诺基亚推出其第一款基于Series60平台的手机6630时，就搭载了OMAP1710。这款处理器的制程是0。09微米，相当于90纳米制程芯片，这在当时是非常先进的制程工艺。
　　搭载OMAP1710的手机，处理GSM手机的无线通信时，信号和通话质量极好。所以，当时OMAP1710刚一发布，就受到了各大手机厂商的追捧。这其中，仅诺基亚的手机，就有6630、6680、6681、E50、E60、E61、E62、E65、E70、N70、N71、N72、N73、N80、N90、N91和N92等型号搭载该芯片。
　　可以说，那些年我们用过的众多诺基亚手机，通话质量好的背后功臣，就是TI的DSP芯片。
　　得到了2G功能机时代领头大哥的青睐，TI如日中天，仅仅20032006年，其手机处理器的市场份额就高达60以上。而随着3G技术的发展、智能手机时代的到来，诺基亚和TI也逐渐没落。取而代之的，则是高通、苹果等玩家。
　　此外，2G发展的过程中，也遇到了很多问题，比如带宽小、网速慢、安全性差等。网速不快还可以忍受，但是后面发展出来的伪基站，则是严重威胁到了人民群众的财产安全。
　　伪基站的出现，是由于2G采用了单向鉴权的方式，而到了3G、4G时代，随着双向鉴权的完善，也就从技术上堵住了伪基站、电信诈骗猖獗的根源。这也是为什么现在已经很少有人收到假10086发送的短信了。
　　3）3G时代，高通称霸
　　2007年，乔布斯发布初代iPhone，改变了世界。但是中国人能在正规渠道买到iPhone，却已经是2009年底的事情。
　　2009年10月30日，在北京世贸天阶一个下着小雨的晚上，联通搞了一场iPhone3G和iPhone3GS的入华仪式。当晚时任中国联通董事长的常小兵在首销仪式上表示：中国联通将尽快为用户提供完美的手机和更好的3G网络服务。
　　这场由中央电视台水均益主持、微博女王姚晨作为嘉宾的晚会，成为了移动和联通在3G时代发展的分水岭。此后，移动逐渐在3G时代落后于联通，从而让大家形成了联通3G好于移动的印象。
　　而中国进入3G时代，只比首款iPhone入华早了不到11个月。2009年1月7日，工信部向三家移动运营商颁发了3G牌照，中国正式进入3G时代。
　　相对于2G时代的一家独大来说，3G时代的通信标准三足鼎立：欧洲标准的WCDMA、美国标准的CDMA2000以及中国标准的TDSCDMA，成为3G的三大国际通信标准。
　　当时联通分到了欧洲标准的WCDMA，移动则独揽发展中国标准TDSCDMA的责任，而电信则用的是美国标准CDMA2000。
　　前两者都是由GSM发展而来，而CDMA2000则是高通主推的通信制式，并不支持GSM。记得董哥当年办电信的手机卡时，还专门买了一部电信卡专用的手机，相当不方便。
　　可以说，历史的真相往往藏在细节里，当年年纪尚小的董哥，怎么也不会想到，这么一个生活细节，会牵扯到如此高深的技术和标准。
　　当时联通3G网络使用的WCDMA制式，正好和iPhone3G3GS使用的网络制式相吻合，而且也向下兼容GSM。不过，iPhone入华一开始苹果找的是移动，但是因为分成比例和网络制式的不同，被联通抢了去。一时间联通携iPhone入华，让其3G的名号一炮而红。
　　而移动使用的国产标准TDSCDMA，由于刚刚诞生不久，技术成熟度不高，基站、手机芯片等产业链不完善等，表现完全没有联通使用的成熟标准好。因而，联通在3G时代一骑绝尘，成功翻盘。很多人也是从3G开始，喜欢上了用联通卡。
　　说回基带芯片。当年iPhone3GS推出的时候，乔老爷子还在世。从初代iPhone到3GS，苹果都是用的英飞凌的基带芯片，但是表现实在不尽如人意。然后iPhone4外挂了高通的基带后，又闹出了天线门。后来苹果的基带芯片使用在英飞凌和高通之间反复横跳，不过这些都是后话了（英特尔的芯片业务是收购了英飞凌之后才有的）。
　　回到3G时代。不知道大家是否注意到刚刚提到的三大3G移动通信标准都带有CDMA，这四个字母可以说是高通发家致富的武功秘籍。
　　CDMA是通信技术码分复用的简称，和TDMA（时分多址）技术相对应，它们代表了两种不同的通信技术方向。和基于TDMA技术的GSM相比，CDMA掉话率低，话音质量好，被运营商称为无线通信，有线质量；相比GSM，CDMA基站的覆盖面积更大，建网成本更低，而且CDMA的网络传输速率更高（就是网速更快）。
　　因此在3G时代，CDMA被选为基础技术，而作为这一技术的拥有者，高通赚得盆满钵满。
　　CDMA的核心跳频技术源于冷战时期，因为其良好的保密性和抗干扰性，在冷战中被美国军方用来对抗苏联。
　　至于调频技术的发明据说是海蒂拉玛在演奏钢琴时，突然想到可以用钢琴不同键发出的不同频率来对信号进行加密，如果接收者知道跳频的序列就可以解码收到的信号，如果不知道这个序列，就无法破解。
　　这就是CDMA技术的源头。我们能使用高质量的3G网络，都得感谢这位入选美国发明家名人堂的女明星。值得一提的是，海蒂拉玛其实不是专职的科学家，搞发明只是她的副业，好莱坞演员才是主业。
　　看到海蒂拉玛的照片，你很难把如此美丽的面孔和CDMA这样硬核的技术联系起来。也因此，很多人认为她是历史上最美丽的科学家。
　　跳频技术被发明后，一直用于军事，直到上个世纪八十年代，高通创始人艾文雅各布意识到跳频技术具有极高的商用价值，于是将其专利拿下，创立了高通公司。随后，高通继续研发，推出了在3G时代大放光彩的CDMA技术。
　　在2G时代，虽然CDMA相比GSM在语言通话质量方面表现更好，但是由于当时高通的CDMA推出得比较晚、而且专利费用高，也还不太成熟，各国都不愿意使用CDMA，所以直到2000年底，全球CDMA用户数达到了8100万时，GSM的用户已经超过了5亿。
　　此外，CDMA在2G时代落后于GSM，还和高通手握CDMA大量核心专利有关。
　　这一点我们在下一篇接着聊。