將5G基帶集成到cpu有多難?意味著什麼?

4 個回答
小伊评科技
2019-09-09

文/小伊評科技


首先先糾正題主的一個錯誤,同時也科普一個知識點,為解答這個問題做一個鋪墊。

在手機當中,其中央處理器被稱作SOC(System On a Chip)翻譯成中文叫做系統級芯片,是不是聽起來比較怪?和我們平常在電腦上的叫法不一樣,其實手機的SOC可以被當作是一個微型的主板,在這個“微型主板”上集成了了非常多重要的元器件,比如我們熟悉的CPU,GPU,NPU(AI芯片),基帶芯片,IPS芯片等等。

所以說,題主所說的CPU和基帶芯片其實是一個同級的關係,不存在誰集成誰的問題,他們都是被集成在手機SOC內部的同級芯片。

文/小伊評科技


首先先糾正題主的一個錯誤,同時也科普一個知識點,為解答這個問題做一個鋪墊。

在手機當中,其中央處理器被稱作SOC(System On a Chip)翻譯成中文叫做系統級芯片,是不是聽起來比較怪?和我們平常在電腦上的叫法不一樣,其實手機的SOC可以被當作是一個微型的主板,在這個“微型主板”上集成了了非常多重要的元器件,比如我們熟悉的CPU,GPU,NPU(AI芯片),基帶芯片,IPS芯片等等。

所以說,題主所說的CPU和基帶芯片其實是一個同級的關係,不存在誰集成誰的問題,他們都是被集成在手機SOC內部的同級芯片。

蘋果A12芯片的內部結構圖

5G集成進SOC為什麼難?

文/小伊評科技


首先先糾正題主的一個錯誤,同時也科普一個知識點,為解答這個問題做一個鋪墊。

在手機當中,其中央處理器被稱作SOC(System On a Chip)翻譯成中文叫做系統級芯片,是不是聽起來比較怪?和我們平常在電腦上的叫法不一樣,其實手機的SOC可以被當作是一個微型的主板,在這個“微型主板”上集成了了非常多重要的元器件,比如我們熟悉的CPU,GPU,NPU(AI芯片),基帶芯片,IPS芯片等等。

所以說,題主所說的CPU和基帶芯片其實是一個同級的關係,不存在誰集成誰的問題,他們都是被集成在手機SOC內部的同級芯片。

蘋果A12芯片的內部結構圖

5G集成進SOC為什麼難?

遍觀目前的所有的5G手機均採用的是外掛5G基帶的形式,也就是說在手機內部其實是擁有兩個基帶芯片的,一個是集成在SOC內部的4G基帶芯片一個則是外掛的5G芯片,這本身就是一種資源浪費,那麼為什麼芯片廠商不把5G基帶集成在SOC當中呢?我們來好好談一談

第一個難點5G基帶和性能之間的取捨問題。

一款芯片放大來看其實就是各種晶體管所構成的一個微觀世界,而款手機芯片晶體管的數量和手機性能是呈正相關的關係,也就是晶體管數量越多處理器整體的性能就越強。每一次的製程升級本質上就是為了在單位面積下能夠容納下更多的晶體管,從而提高處理器的性能降低功耗。

文/小伊評科技


首先先糾正題主的一個錯誤,同時也科普一個知識點,為解答這個問題做一個鋪墊。

在手機當中,其中央處理器被稱作SOC(System On a Chip)翻譯成中文叫做系統級芯片,是不是聽起來比較怪?和我們平常在電腦上的叫法不一樣,其實手機的SOC可以被當作是一個微型的主板,在這個“微型主板”上集成了了非常多重要的元器件,比如我們熟悉的CPU,GPU,NPU(AI芯片),基帶芯片,IPS芯片等等。

所以說,題主所說的CPU和基帶芯片其實是一個同級的關係,不存在誰集成誰的問題,他們都是被集成在手機SOC內部的同級芯片。

蘋果A12芯片的內部結構圖

5G集成進SOC為什麼難?

遍觀目前的所有的5G手機均採用的是外掛5G基帶的形式,也就是說在手機內部其實是擁有兩個基帶芯片的,一個是集成在SOC內部的4G基帶芯片一個則是外掛的5G芯片,這本身就是一種資源浪費,那麼為什麼芯片廠商不把5G基帶集成在SOC當中呢?我們來好好談一談

第一個難點5G基帶和性能之間的取捨問題。

一款芯片放大來看其實就是各種晶體管所構成的一個微觀世界,而款手機芯片晶體管的數量和手機性能是呈正相關的關係,也就是晶體管數量越多處理器整體的性能就越強。每一次的製程升級本質上就是為了在單位面積下能夠容納下更多的晶體管,從而提高處理器的性能降低功耗。

顯微鏡下的處理器內部世界

而5G基帶由於其特殊性,相比於4G基帶性能要強得多,所以就需要更多數量的晶體管來支持,然而一款SOC中晶體管數量是相對恆定的,給了基帶芯片更多的晶體管勢必就需要縮減其他芯片的晶體管數量,而以目前的製程工藝條件來說,還不具備在內置5G基帶的同時大幅提高芯片性能的實力,這就是目前的一個矛盾點。

就比如這次內置5G基帶芯片的麒麟990,其晶體管數量是103億,相比於麒麟980的69億晶體管,數量足足提升了50%。然而,麒麟990在CPU以及GPU方面的性能提升則基本上只有20%左右,也就意味著絕大多數的晶體管都被5G基帶所佔據。到底是要性能還是要內置5G基帶,這成為了每一個芯片廠商都要考慮的問題。


另外一點那就是5G基帶的功耗問題,

文/小伊評科技


首先先糾正題主的一個錯誤,同時也科普一個知識點,為解答這個問題做一個鋪墊。

在手機當中,其中央處理器被稱作SOC(System On a Chip)翻譯成中文叫做系統級芯片,是不是聽起來比較怪?和我們平常在電腦上的叫法不一樣,其實手機的SOC可以被當作是一個微型的主板,在這個“微型主板”上集成了了非常多重要的元器件,比如我們熟悉的CPU,GPU,NPU(AI芯片),基帶芯片,IPS芯片等等。

所以說,題主所說的CPU和基帶芯片其實是一個同級的關係,不存在誰集成誰的問題,他們都是被集成在手機SOC內部的同級芯片。

蘋果A12芯片的內部結構圖

5G集成進SOC為什麼難?

遍觀目前的所有的5G手機均採用的是外掛5G基帶的形式,也就是說在手機內部其實是擁有兩個基帶芯片的,一個是集成在SOC內部的4G基帶芯片一個則是外掛的5G芯片,這本身就是一種資源浪費,那麼為什麼芯片廠商不把5G基帶集成在SOC當中呢?我們來好好談一談

第一個難點5G基帶和性能之間的取捨問題。

一款芯片放大來看其實就是各種晶體管所構成的一個微觀世界,而款手機芯片晶體管的數量和手機性能是呈正相關的關係,也就是晶體管數量越多處理器整體的性能就越強。每一次的製程升級本質上就是為了在單位面積下能夠容納下更多的晶體管,從而提高處理器的性能降低功耗。

顯微鏡下的處理器內部世界

而5G基帶由於其特殊性,相比於4G基帶性能要強得多,所以就需要更多數量的晶體管來支持,然而一款SOC中晶體管數量是相對恆定的,給了基帶芯片更多的晶體管勢必就需要縮減其他芯片的晶體管數量,而以目前的製程工藝條件來說,還不具備在內置5G基帶的同時大幅提高芯片性能的實力,這就是目前的一個矛盾點。

就比如這次內置5G基帶芯片的麒麟990,其晶體管數量是103億,相比於麒麟980的69億晶體管,數量足足提升了50%。然而,麒麟990在CPU以及GPU方面的性能提升則基本上只有20%左右,也就意味著絕大多數的晶體管都被5G基帶所佔據。到底是要性能還是要內置5G基帶,這成為了每一個芯片廠商都要考慮的問題。


另外一點那就是5G基帶的功耗問題,由於毫米波頻段功耗遠大於4G的中場波,這也就造成了5G基帶的功耗要比4G基帶高出近3倍左右,如果將5G基帶集成進SOC當中勢必會帶來處理器整體的功耗提升,所以芯片設計商在設計芯片的時候就一定要考慮到這個問題。畢竟無數次的實驗證明,功耗差勁的SOC是不被消費者所認可的,比如當年的赫赫有名的一代火龍驍龍810,就坑了整整一代的旗艦手機。


所以說集成5G基帶並不難,難就難在如何去找平衡,畢竟基帶和CPU/GPU性能都同等重要。麒麟990為什麼強,就是因為在內置5G基帶芯片的基礎上還能獲得一部分性能提升,這絕對值得我們喝彩了。


end 希望可以幫到你

RealAlexander
2019-09-08

首先基帶(basehand)無法集成到CPU。

有時候我們會把手機中的soc叫做CPU,其實這樣是有問題的。soc全稱是System on Chip(片上系統)。現在從名字上我們看出來了,它是一個系統。智能手機的soc,一般集成了CPU GPU basehand等,基帶和CPU是並列關係,不是從屬關係。CPU用來計算,basehand用來通信。

然後5g基帶的設計生產是很困難的,比如大名鼎鼎的英特爾,今年剛剛宣佈放棄了5g基帶芯片的規劃。蘋果則一直外掛別人家的基帶,a系列芯片中一直沒有basehand。能有自己的通訊基帶的廠商並不多,每一個都是大名鼎鼎的巨無霸,只要能夠生產5g基帶,不管內置還是外掛,都是🐮🍻企業。

目前能在soc中內置5g基帶的有聯發科Helio M70,可能今年年底供貨。三星Exynos980,目前還停留在PPT階段。傳統的老大哥高通,目前沒有透露這方面的消息。已經傳出的x55將於今年年底供貨,但那是外置的。865沒說,出來了應該是內置芯片吧。暫時領先的是華為kyrin 990,mate30的發佈會上應該可以看到它。

就像我這樣的外行人,也知道內置基帶肯定更好一些,它意味著更低的發熱和更快的速度。

嘟嘟聊数码
2019-09-08

都說5G時代已經到來,包括高通和華為也紛紛推出了自家的5G基帶,但是不管是高通X50還是華為巴龍5000都屬於外掛基帶,也就是說在除了SOC芯片以外還需要在手機主板上額外放一顆5G基帶芯片才能實現手機的5G功能,比如華為mate20X 5G版,之所以這麼做有以下兩點原因:

1、現有7nm半導體工藝下仍然難以把5G基帶和處理器集成在一顆芯片上,否則芯片過大會嚴重影響良品率和手機空間設計,看看華為mate20x 5G版的內部設計,為了滿足5G基帶芯片的空間,不得不砍掉了電池容量大小,所以需要未來5nm乃至更先進的工藝才能做到。

都說5G時代已經到來,包括高通和華為也紛紛推出了自家的5G基帶,但是不管是高通X50還是華為巴龍5000都屬於外掛基帶,也就是說在除了SOC芯片以外還需要在手機主板上額外放一顆5G基帶芯片才能實現手機的5G功能,比如華為mate20X 5G版,之所以這麼做有以下兩點原因:

1、現有7nm半導體工藝下仍然難以把5G基帶和處理器集成在一顆芯片上,否則芯片過大會嚴重影響良品率和手機空間設計,看看華為mate20x 5G版的內部設計,為了滿足5G基帶芯片的空間,不得不砍掉了電池容量大小,所以需要未來5nm乃至更先進的工藝才能做到。

2、5G基帶本身已經很複雜,發熱量功耗也較大,如何把基帶完美的融合到處理器中非常複雜,同時還要保證良好的散熱和功耗控制,需要較長的時間才能完成。

不過把5G基帶融合到處理器中的產品已經有了,那就是華為剛剛發佈的麒麟990 5G版,這是第一款真正融入了5G基帶的手機芯片,同時採用了更先進的7nm euv技術,未來高通也會推出類似的產品,但是我想7nm euv工藝仍然不是5G芯片的良好載體,功耗發熱和麵積控制可能仍然較差,只有等到未來5nm乃至更先進工藝下才能得到較好的平衡。

宋东珂
2019-09-10

在悟空問答上的413個問題,只寫接地氣的科技內容,歡迎關注。


很多人一直在吵吵集成基帶怎麼怎麼樣......外掛基帶怎麼怎麼樣......真的沒必要,好用就行了。

我只是一個消費者,我只想買個5G手機而已......


手機最核心的芯片有三個:射頻收發機、基帶調制解調器、應用處理器。射頻收發機就是專門將信號接收和發射出去的結構;基帶調制解調器,就是編譯信號的結構。兩塊結構共同組成了手機實現移動通信最核心的“Modem”(調制解調器),有了這兩個結構,我們的手機才能夠實現移動上網和打電話的功能。

我們經常說的華為麒麟芯片、高通驍龍芯片、蘋果A芯片,實際上更多的作用是應用處理器,也就是集成了CPU和GPU的芯片。這個還要從歷史說起,最早的手機實際上由於只有通話功能,所以其實沒有現在的應用處理器,都是使用基帶芯片運行。但是後來出現了獨立應用,算力就不夠了,於是才出現了獨立的處理器,配合基帶芯片一起使用。


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很多人一直在吵吵集成基帶怎麼怎麼樣......外掛基帶怎麼怎麼樣......真的沒必要,好用就行了。

我只是一個消費者,我只想買個5G手機而已......


手機最核心的芯片有三個:射頻收發機、基帶調制解調器、應用處理器。射頻收發機就是專門將信號接收和發射出去的結構;基帶調制解調器,就是編譯信號的結構。兩塊結構共同組成了手機實現移動通信最核心的“Modem”(調制解調器),有了這兩個結構,我們的手機才能夠實現移動上網和打電話的功能。

我們經常說的華為麒麟芯片、高通驍龍芯片、蘋果A芯片,實際上更多的作用是應用處理器,也就是集成了CPU和GPU的芯片。這個還要從歷史說起,最早的手機實際上由於只有通話功能,所以其實沒有現在的應用處理器,都是使用基帶芯片運行。但是後來出現了獨立應用,算力就不夠了,於是才出現了獨立的處理器,配合基帶芯片一起使用。



現在的處理器,很多人喜歡稱作為“SOC”,搞得洋歪歪的,實際上對於用戶而言就是所謂的華為麒麟芯片、高通驍龍芯片、蘋果A芯片這些處理器。因為手機空間有限,這些處理器除了集成CPU/GPU之外,還要集成一些其它模塊,比如說NSP芯片(專門處理算法實現AI功能)、ISP芯片(圖像處理器,負責拍照模塊)、WIFI模塊,當然還有我們前面說到的基帶。除了內置基帶,也可以通過外掛基帶來實現功能。

目前真正發佈量產的,集成了5G基帶的處理器,只有華為的麒麟990。三星發佈的Exynos 980處理器也集成了5G基帶,只不過是個PPT芯片,量產要到明年第一季度。高通的芯片也還沒有集成5G基帶,只能通過外掛基帶的方式實現5G聯網。而華為除了麒麟990集成了5G基帶,還有一枚單獨的5G基帶芯片巴龍5000,可以與之前的麒麟980配合實現5G聯網,當然巴龍5000不只是用在手機上的,作為獨立基帶可以用在5G路由器、智能硬件、智能汽車上。


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很多人一直在吵吵集成基帶怎麼怎麼樣......外掛基帶怎麼怎麼樣......真的沒必要,好用就行了。

我只是一個消費者,我只想買個5G手機而已......


手機最核心的芯片有三個:射頻收發機、基帶調制解調器、應用處理器。射頻收發機就是專門將信號接收和發射出去的結構;基帶調制解調器,就是編譯信號的結構。兩塊結構共同組成了手機實現移動通信最核心的“Modem”(調制解調器),有了這兩個結構,我們的手機才能夠實現移動上網和打電話的功能。

我們經常說的華為麒麟芯片、高通驍龍芯片、蘋果A芯片,實際上更多的作用是應用處理器,也就是集成了CPU和GPU的芯片。這個還要從歷史說起,最早的手機實際上由於只有通話功能,所以其實沒有現在的應用處理器,都是使用基帶芯片運行。但是後來出現了獨立應用,算力就不夠了,於是才出現了獨立的處理器,配合基帶芯片一起使用。



現在的處理器,很多人喜歡稱作為“SOC”,搞得洋歪歪的,實際上對於用戶而言就是所謂的華為麒麟芯片、高通驍龍芯片、蘋果A芯片這些處理器。因為手機空間有限,這些處理器除了集成CPU/GPU之外,還要集成一些其它模塊,比如說NSP芯片(專門處理算法實現AI功能)、ISP芯片(圖像處理器,負責拍照模塊)、WIFI模塊,當然還有我們前面說到的基帶。除了內置基帶,也可以通過外掛基帶來實現功能。

目前真正發佈量產的,集成了5G基帶的處理器,只有華為的麒麟990。三星發佈的Exynos 980處理器也集成了5G基帶,只不過是個PPT芯片,量產要到明年第一季度。高通的芯片也還沒有集成5G基帶,只能通過外掛基帶的方式實現5G聯網。而華為除了麒麟990集成了5G基帶,還有一枚單獨的5G基帶芯片巴龍5000,可以與之前的麒麟980配合實現5G聯網,當然巴龍5000不只是用在手機上的,作為獨立基帶可以用在5G路由器、智能硬件、智能汽車上。



那麼到底說集成還是外掛哪個好呢?核心主要是功耗的問題。

為什麼說華為這一次在5G手機上有優勢?核心就是華為目前既有集成基帶,也有外掛基帶。外掛基帶最大的問題就是功耗,手機中要多增加一枚基帶芯片,還有再增加一枚專用的閃存芯片用於緩存,自然功耗就上去了。華為內置基帶至少從官方數據上來講,比市面上外掛基帶解決方案功耗減少了20%。

為什麼說高通這一次很可能翻車?因為高通目前的X50基帶只能實現單獨的5G通信,而要實現2G-5G的全頻段覆蓋,還是要使用高通內置基帶芯片的處理器來彌補。也就是說目前使用高通處理器和基帶實現5G通信的手機,實際上是雙基帶,處理器本身內置了基帶實現2G-4G,再加一個外掛基帶實現5G,功耗自然就上去了。

為什麼說外掛還是集成並不重要?首先最核心的部件其實不是基帶,而是射頻模塊,核心專利本身就掌握在華為、高通這些通信企業手中,其它企業再怎麼弄也很難繞開專利的問題,比如說蘋果。但是蘋果一直使用外掛基帶,但是功耗上從來沒有出現過問題,說明並不是沒有方法解決功耗調優的問題。


5G集成到CPU上,不是難不難做,而是有沒有必要做......對於消費者而言感知度並不高,多少人會去關心手機是外掛還是內置?唯一需要帶個我們消費者的無非就是更快的網速,更低的延遲,這就足夠了。

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