市售主流4G手機晶片淺析：各有千秋

50421054

市售主流4G手機晶片淺析：各有千秋
隨著中國4G產業的不斷發展，4G勢必會成為將來手機的標配功能。4G不僅僅能夠給我們帶來更加快速的上網體驗，同時也推動著我們的資訊化生活往著更好的 方向發展。但是4G手機與3G手機到底有哪些不同？這些不同僅僅是因為手機的“處理器”不一樣嗎？那麼這些“處理器”又是什麼呢？筆者今天就這個話題來和 大家來聊一聊。



名詞解釋及4G實現方式介紹
SoC：英文“System on a chip”的縮寫，即“將模組系統整合進一個晶片的意思”。由於手機不像電腦那樣有充足的內部空間，所以如果能夠將絕大部分功能模組（如CPU、GPU、 DSP、Modem等）整合進一個“單晶片”的話，那麼就能給手機更多的設計空間去添加新特性或加大電池了。這就是是電腦上我們稱為CPU的晶片為什麼到 了手機上要叫SoC的原因所在，因為這裡的SoC不僅僅只包含CPU，還包含其他模組。（如果硬要拿電腦上的東西來類比SoC的話，那麼插滿了各個功能模 塊的主機板會比較恰當）
Modem：英文“Modulator Demodulator”的簡稱，即“數據機”。由於手機信號在環境中的傳輸中不免會受到影響，所以我們需要將手機“基本的電信號”轉換成“適合傳輸 的信號”，這個過程就叫做調製，而其反過程就是解調。而剛才所講的手機內部“基本的電信號”又被稱為“基帶信號”，Modem是將“基帶信號”轉換成“調 制信號”的晶片，所以我們有時候也把Modem叫做“基帶晶片”。
打個比方，Modem就是一部翻譯機，不同的網路制式就是不同的語言，modem能夠將手機內部流通的“電信號語言”翻譯成運營商的基站能夠聽懂的“調值 信號語言”，同時也能把運營商發回的“調製信號語言”翻譯成手機內部處理器能夠聽懂的“電信號語言”。所以一部手機裡面的Modem如何，就決定了這個手 機能不能夠支持4G。
目前4G modem一般在手機裡面有兩種存在形式，一種是放在SoC裡面，也就是所謂的集成方案，代表廠商是高通和華為；而另一種就是在SoC之外單獨加入4G modem，代表廠商是蘋果。由於在SoC之外加入4G modem的成本高，設計難度大，所以一般廠商現在都傾向於使用一體化的解決方案，那麼，我們就來看看目前市面上有哪些主流的4G集成解決方案吧。



iPhone 5S採用的就是獨立Modem解決方案

高通的新驍龍400系列
今年上半年國產廠商發佈了許多4G手機，其中分佈在千元價位左右的機型，絕大多數採用的是高通的新驍龍400系列處理器。高通的新驍龍400包含了兩款處 理器，型號分別是MSM8926和MSM8928，都是基於標準的ARM Cortex-A7架構的四核處理器。只不過MSM8928相對於MSM8926主頻稍高一些，並且支援1080p解析度的螢幕。
如果各位稍微瞭解一些高通處理器命名規則的話，那麼很明顯就可以看出，高通新驍龍400的兩款SoC都是支持4G的（型號上第二個數位為9則表示支援 LTE/CDMA/WCDMA等全網路制式）。高通在這兩款SoC中加入了來自MSM8974的MDM9x25的基帶模組，也就是說它可以支援LTE Cat.4(FDD/TDD)，傳輸速率最高150Mbps，並支持載波聚合、DC-HSPA+ 42Mbps。
高通的驍龍800系列
高通的驍龍800系列定位在高端，在驍龍805以及驍龍810還未鋪貨上市的現在，被網友詬病為“炒現飯”的驍龍800系列在小幅改進之後仍然能夠替高通 撐住場面。驍龍800系列中，能夠支援4G的型號自然還是MSM8974，但是目前驍龍801也沿用了這個型號，並且每個型號又分為AA,AB,AC三個 等級。這就有了六個很相似的產品，著名處理器評測網站Anandtech為了理清這幾款SoC的區別，專門製作了一張表格，下面我們來看看。



我們可以看到，驍龍800與驍龍801的基本結構都是四個Krait 400 核心、Adreno 330 GPU核心、雙ISP、64-bit記憶體位元寬、MSM9x25 Cat.4 LTE基帶。他們最大的區別在於801相比于800增加了對eMMC 5.0、雙卡雙待技術的支援，並且801的內部元件普遍工作頻率比800高了。
華為海思系列
作為國產企業的驕傲，華為的海思晶片一直以自主研發為核心賣點。和高通一樣，華為堅持自己開發SoC與基帶技術，所以目前市面上能看到的整合自家基帶晶片 的企業，也只有高通的驍龍和華為的海思了。華為早在發佈Ascend D2的時候，就已經有了一定的基帶技術積累，而最新發佈的搭載于榮耀6上的Kirin 920晶片更能夠支援LTE Cat 6規範，還支援SGLTE/CSFB以及VoLTE等4G語音通話方式。Kirin 920採用了四顆Cortex-A15核心和四顆Cortex-A7核心的八核心架構，其安兔兔跑分已經追平還未商用的驍龍805平臺，可謂是名副其實的 國產驕傲。



為什麼我手機上的晶片好像是支援五模十頻的，但是卻用不了某個運營商的卡呢？
首先講一下，五模指的是“支持TD-LTE、LTE FDD、TD-SCDMA、WCDMA、GSM五種網路制式”。但是由於某些原因，即使是與你基帶硬體支援的網路制式對應的運營商的卡，你可能也使用不了。
首先，在運營商之間由於存在競爭，所以可能會遮罩對手運營商的網路制式。比如我們很熟悉的聯通版iPhone 5S就不能夠支持移動的4G制式TD-LTE。但是聯通版iPhone 5S上搭載的同樣是高通的MDM9615m基帶晶片，這顆基帶晶片是支援五模十頻的。所以聯通版iPhone 5S在硬體上其實是支援TD-LTE的，但是由於聯通的軟體遮罩，使得目前聯通版iPhone 5S還不能夠支持TD-LTE。
另外一個原因是在手機的射頻天線上存在設計困難。我們知道目前手機的集成度越來越高，功能越來越多。獨立音訊晶片、獨立ISP、指紋識別模組等等都會擠壓 本來就所剩無幾的天線設計空間。並且有許多旗艦機型更加採用了對天線性能有極大影響的全金屬材質，這使得天線的設計更加成為了一個難題。
手機上的射頻天線有一個主要的技術指標就是支持的頻段有多寬，如果你選擇支援基帶晶片中的五模十頻的話，那麼對天線的要求相應也就水漲船高。所以有些廠家在權衡利弊之下也有可能直接不去支持某些頻段以達到減低天線設計要求，以達到降低成本的目的。
結語
除了目前主流的驍龍與海思晶片之外，聯發科也在為自家的4G晶片整合努力當中。日後由於成本與設計難度的原因，高通與海思這種垂直整合的4G晶片肯定會繼 續大量應用於中低端手機，而高端手機為了追求更好的其他模組性能，也有可能自己獨立整合不同廠家的明星產品，當然最終形態就是像蘋果一樣自己設計晶片了 （但是由於高通Modem的性能確實是頂尖，所以iPhone 5S仍舊是使用的高通的獨立Modem晶片）。當然，對我們消費者來講，採用集成Modem的手機勢必是更加價廉物美了。