現在性能拉滿的手機芯片，原來是被它牽着鼻子走的？_風聞

本文原創於微信公眾號：差評  作者：託尼

近幾年買手機啊，只要你不太懂數碼產品，就會被廠商們貼出來的配置，給晃的五迷三道的。

什麼什麼神獸處理器啊、認證過的****屏幕啊、大像素攝像頭啊、大容量電池啊、閃充超充之類的，密密麻麻一大串。

廠商們這樣做多半是出於營銷和宣傳目的，往好了説呢，也確實讓大眾瞭解到了一台手機到底由哪些部件組成的。

可要是把時間倒退 12 年啊，買手機別説看芯片型號了，去買手機能不被迪 X 通的銷售忽悠倒，都算本事。

那這個問題就很有意思了，在手機硬件配置信息還沒有那麼發達的過去，人們用的手機裏，裝的都是些啥芯片呢？

説出來你可能不信，從古至今每一代的手機芯片，都與通訊協議標準的升級換代，不無關聯。

換句話説，手機芯片其實是通訊協議標準下的產物。

誰有能力掌握每一代通訊協議的關鍵升級點，誰也就有能力把控住手機芯片的主導權。

這回託尼就從手機通訊協議為引線，好好來和大家嘮嘮，世界手機芯片這一路走來的風風雨雨。

在手機被髮明出來之前啊，車載電話就是真正意義上的**“ 移動電話 ”**。

這玩意兒聽着很高大上，但説穿了就是把一套固定電話裝置給塞進了汽車，讓當時有錢的富人們可以享受邊開車邊打電話樂趣。

嚯，這趣味要是放到現在樂一樂，被抓到就是扣 2 分罰 200 塊。。。

1947 年，也就是晶體管被髮明出來的同一年，貝爾實驗室的工程師道格拉斯林格（ Douglas H.Ring ），為車載電話設想了一套的名為**“ 蜂窩網絡 ”**的系統。

簡單來説，道格拉斯所提出的蜂窩網絡原理，就是將信號以一個個六邊形的蜂窩為單位，覆蓋一整片大區域。

再由電台，將這些無線信號與整個信號網絡連接起來。

當有設備在不同蜂窩之間移動的時候，可以做到無縫的頻率切換，以達到移動通訊的效果。

然而那時候的車載電話設備不僅笨重，效率還非常拉胯，據説最早的時候只支持三個人同時在線，往往打一通車載電話要等上半個多小時。

儘管蜂窩的想法能大大改善車載電話的服務體驗，可那會兒的城市的通訊設施還撐不起這套系統，貝爾實驗室只能做一些小範圍的研究實驗。

時間來到 1973 年，摩托羅拉的工程師馬丁庫珀（ Martin Cooper  ）發明了世界上第一台手持電話機 DynaTac 8000X 的原型機。

直到這時，蜂窩網絡技術才再次出現出現在人們的視野中。

1983 年，摩托羅拉才正式把這台**“ 大哥大 ”**鼻祖手機 DynaTac 8000X，帶到了世人面前，進行公開銷售。

那個時候官方售價 3999 刀，估摸着現在的價格大概是 9000 多刀。。。

別再笑現在的廠商發佈會念 PPT 耍猴了哈，除了價格貴之外，這台手機從發佈到量產，那可是拖了 10 年。

相信聰明的差友已經猜到了，摩托羅拉多花的這十年時間，其實是在用來鋪設蜂窩網絡所需要的信號基站。

前前後後的十年間，摩托羅拉在這上面燒了大概有 10 億美元。

而這麼多的基礎設施建設經費砸下去，只為滿足當時 DynaTac 8000X **“ 充電 10 小時，通話 35 分鐘 ”**這台手機續航的通話需求。。。

連信號塔都自己搭，自不必説，DynaTac 8000X 手機裏的芯片也都是摩托羅拉自家產的。

曾經有人把這台手機的老祖宗拆開來看過，裏面塞着一堆豎着插的集成電路板。

具體用的是啥型號的芯片，網上記載的資料也已經很難找到了。

但大致上是由接收和發射信號的射頻芯片以及對信號進行編碼解碼的基帶芯片所組成的。

那時候的芯片的集成度還沒那麼高，大哥大里面的佈局，就和現在的小型電腦機箱似的。

但不可否認，這就是現在手機芯片的雛形。

儘管摩托羅拉牢牢佔住了**“ 手機發明者 ”**的名號，但當時 1G 網絡的通話質量其實比想象中的要差。

這是因為，1G 網絡採用的還是模擬信號，這玩意的優勢在於傳輸方法簡單，信號傳輸很容易實現。

而越是容易成功的東西，就越是不靠譜，模擬信號在傳輸過程中的抗干擾性會很差，還會受到各種噪聲的干擾，通話距離越遠，通話質量就越差。

另一方面，模擬信號在傳輸過程中也很容易遭到竊聽，而且幾乎沒有阻礙。

想象一下，如果有那麼一個商業間諜，盯上了某位老闆的大哥大，只要他想，那這個老闆晚上和哪個情人在哪家餐廳吃幾分熟的牛排，估計都能被聽的一清二楚。

除非老闆也和諜戰片裏的地下工作者一樣，全程當謎語人，用暗號和對面交流。。。

總之，**模擬信號已然無法滿足那時候人們對於通訊的需求，**手機急需找到一個更靠譜的通訊解決方案。

手機芯片真正開始蓬勃發展，要等到 1990 年後進入的 2G 網絡時代。

這時候，數字信號一步步替代了模擬信號。

數字信號厲害的地方，在於它可以將一段信號先打碎成**“ 0101 ”**的二進制編碼，再以這樣的離散形態將信息傳輸出去。

等遠處的設備接到之後，再將這些數字信號重新解碼成我們人耳能聽到的音頻，完成信息傳輸。

如此一來，信息傳輸的抗干擾性不但有保證，信息的保密性也會增加。

所以當時 2G 網絡往數字信號的方向上發展，勢在必得。

另一方面，第一代通訊協議的確立，已經讓摩托羅拉佔盡了先機，但凡有運營商想用 1G 的技術，就得給摩托交專利費。

交專利費都還是小事，1G 網絡最大的問題，在於當時每個國家之間的通信制式都還沒統一，打電話打不出國，做不了漫遊。

歐洲幾個國家的電信運營商一合計，感覺到了這是個好機會。

2G 不但能將通話質量、通訊範圍都提升一個大台階，關鍵還可以重新定義世界的通訊標準。

畢竟誰不想像始皇帝統一度量衡那樣統一全球的手機通訊制式呢？穩賺不賠。

於是他們撇開美國和摩托羅拉，坐到一起，自己整了一個叫 GSM（ Global System for mobile Communication ）的新標準。

1990 年，第一版 GSM 標準完成，最初的 GSM，在整個歐洲提供了 900MHz 的單一無線電頻段，在提升了通話安全的同時，還增加了手機的短信（ SMS ）功能。

慢慢的，在全球範圍內大部分國家都開始使用 GSM 標準，到 1998 年，GSM 在全球範圍內的用户已經超過了一億。

順帶一提，在 1994 年的時候，中國移動在福建省率先開通了國內第一個 GSM 數字移動電話，也就是後來的**“ 全球通 ”**服務。

要知道在當年，如果你擁有一台能打電話、能發短信的黑白屏幕手機，感受絕不亞於現在擁有一台昂貴的摺疊屏手機。

如果你是一個大學生，隔壁室友可能要拿着電話卡下樓到公共電話亭前排隊，給自己心愛的姑娘打電話，而你在宿舍陽台就能做到了。

可以説從 2G 開始，手機才正式進入到了家家户户。

但想要實現 2G 數字信號帶來的那麼多好處，光靠之前 1G 時代的基帶芯片肯定是不夠的，還需要進行一波數字信號到模擬信號的轉換。

畢竟聲音信息還是得變成音頻，人耳才能聽的懂嘛。

這裏的 “ 數模轉換 ” 工作，就需要一塊專門的協處理器芯片來搞定了。

在這時候，半導體大佬德州儀器，就看準了這個機會，推出了大名鼎鼎的 OMAP 系列手機處理器。

這款處理器可以説是寫進教科書的典中典。

OMAP 第一次提出了異構計算（ Heterogeneous computing ）的概念，簡單來説就是**“ 術業有專攻 ”**，專門的芯片去處理特定的功能。

比如要處理聲音信息，那就讓能處理聲音信息的芯片來幹這個活。

德州儀器將一枚 DSP （ 數字信號處理器 ）芯片集成在了 OMAP 處理器上，很好的解決了手機在通話過程中的延遲和迴音問題。

這項技術一下讓打電話的體驗上了一個大台階不説，德州儀器批量生產的 OMAP 處理器，也讓廠商們造手機的成本降了下來。

由此，更多的廠商進入了手機市場，手機也變得不再那麼高高在上，變得越來越普及。

雖説 2G 給手機通話帶來了質的飛躍，但在通話方面還是有不少的問題存在。

比如因為帶寬有限，聲音信號會壓縮到一定頻率以內，損失一部分的高低頻，所以那時候經常會出現電話裏的人聲和現實中人聲聽感不一致的情況。

要是你之前聽到有人説過類似**“ 以前電話裏的聲音不是本人的聲音，是電腦模擬出來的 ”**這種話，那託尼今天就在這裏闢謠了哈。

聲音還是本人的聲音沒毛病，只不過因為壓縮損失了一部分的高低頻，所以電話裏的聲音會聽起來怪怪的。

除了給**“ 打電話 ”**這個最基本的功能加好音質 Buff 之外，2G 的標準還催生了各家廠商對於手機其他功能的鑽研。

畢竟那會兒做手機的公司多啊，只有賣點多，才能吸引人來買。

收音機啊**、貪吃蛇啊、拍照、彩信、地圖導航啊**之類的功能，都是從那時候開始慢慢塞進手機的。

那麼自然，功能塞的多，手機裏的芯片就要塞的越多。

像什麼 NPU（ 網絡處理器 ）、RAM（ 內存 ）、DSP （ 數字信號處理器 ）、Codec （ 編碼器 ）等一堆芯片，就陸陸續續都被集成到了應用處理器中。

而在 2G 時代把這些芯片玩的最明白的，是德州儀器和諾基亞。

當年德州儀器提供給諾基亞的神級處理器 OMAP1710，採用了 90nm 的工藝，覆蓋了Linux、Windows Mobile、Nucleus、Palm、Symbian OS等手機系統，並支持 2D 圖形加速。

這款處理器搭載了諾基亞不下 10 款經典機型，包括了6630、6680、N71、N72、N91、N92、E61、E62等等，可以説是造就了諾基亞王朝輝煌的巔峯時期。

諾基亞在功能機時代的經典之作無數，要説給託尼留下深刻印象的，那一定是 N-Gage 系列。

酷似遊戲掌機的手機外形，再加上內置的《古墓麗影》、《索尼克》等小遊戲，算得上是**“ 遊戲手機 ”**的鼻祖了。

另一方面，日韓系的手機也在這個階段大放異彩。

像愛立信為索愛手機開發的 A200 系統搭載的 DB 系列芯片，又或者像是 LG 與賽普拉斯半導****體合作的 PSoC 架構，都是這段時間的產物。

紅極一時的 LG 巧克力手機，採用了高通的 MSM6500 基帶芯片  ▼

那段時間的 2G 手機，大致上就是手機廠商提出需求，半導體廠商再根據需求來定製手機的系統和芯片。

而像同時期英特爾給 PDA 設備做的 XScale 核心系列處理器、三星的 S3C24 系列處理器，也都都是 2G 時代移動設備端的佼佼者。

2G 時代手機的百花齊放，或許芯片還尚未站上台面成為主角，但這些積極的合作，顯然為之後手機 SoC 的獨立發力，打下了一個很好的基礎。

大家也許在好奇，2G 時代的高通在忙些啥，怎麼託尼全程都沒提它？

其實啊，2G 時代的高通也是想制定標準的，但它沒用 GSM 網絡用的 TDMA 技術，而是轉向了更難搞的 CDMA 技術。

事情是這樣的。

通信標準説到底，就是一個比誰搖的人多、比誰説話聲音大的體力活。

當初歐洲聯合起來成立的 GSM，可是拉了諾基亞、愛立信、西門子、阿爾卡特等電信業巨頭，才在世界範圍內建立了話語權。

高通從一開始就選擇了開發難度比較高的 CDMA，並雞賊的申請了所有與之相關的專利，想把標準制定的主動權抓在自己手裏。

其實 CDMA 很早就被證明，系統容量是 TDMA 的十倍以上，無奈技術成熟的太晚、2G 對於數據量的需求也沒那麼高，就陷入了一個不上不下的情況。

這邊等高通一通鼓搗完 CDMA，人家那邊 GSM 隊伍已經拉起來了，就算 CDMA 的技術比 TDMA 要好，先入咸陽者為王，市場早就被 GSM 給分完了。

CDMA 在美國主場，倒是有斯普林特和威瑞森兩家運營商的支持。 ▼

在這個節骨眼上，高通就只好卧薪嚐膽，準備在 CDMA 上死磕到底。

所謂**“ 念念不忘，必有迴響 ”**，沒成想這憋大招，真讓高通的 CDMA 成了 3G 時代的主力標準制式。

3G 網絡最大的優勢，就是它的網速，2G 網下載最快速度只能達到 15-20 KB/s。

而 3G 網能拉到 120KB/s-600KB/s 以上的下載速度，前後翻了有 30 倍。

人們下盜版歌到手機裏的習慣變成了雲音樂，看球賽從圖文直播轉變為了視頻直播，對於手機的使用有了天翻地覆的變化。

託尼那會兒還在上高中，上課時經常偷偷在地下和同桌買流量，一起看 NBA 的季後賽直播，老爽了。

天翼 3G 快不是沒道理的。▼

這時候掌控了 2G 通信標準的**“ 歐洲戰隊 ”**發現，3G 標準的設定，好像已經沒辦法繞開 CDMA 。

更要命的是，之前 CDMA 的所有專利都被高通給買斷了。。。

這意味着，他們如果想要繼續搞 3G，就只能向手裏捏着一大把 CDMA 專利的高通交專利費，業界俗稱**“ 高通税 ”**。

當然也不只有高通能做 3G 基帶，那時候還有一家叫英飛凌的芯片公司，也在做 3G 基帶，並給勢頭正猛的蘋果 iPhone 供貨。

英飛凌從蘋果第二代 iPhone 3G 開始，就為他們提供 3G 的基帶芯片，然而他們因為技術不成熟，導致 3G 版 iPhone 故障率飆升。

所以從第四代 iPhone 4S 開始，蘋果把基帶芯片全部換成了高通，而之後蘋果和高通之間有來有回的專利官司，就是後話了。

而像手機****在線視頻、視頻通話這樣的功能，也隨着 3G 網絡的到來，慢慢普及開來。

3G 時代的視頻電話雖然能打，

但用起來是一卡一卡的 ▼

也正是從這時會兒開始，高通開始上道了，漸漸嚐到了基帶芯片的甜頭。

既然高通把基帶芯片的專利牢牢握在了手裏，那手機廠商只要想做一台 3G 手機，無論怎麼樣都逃不過給高通交**“ 入夥費 ”**。

高通主動給手機廠商們提供了一條龍的 3G 手機處理器整合方案，他們開始開始捆綁銷售手機應用處理器和基帶芯片。

這下可讓不做基帶芯片的德州儀器吃了個暗虧。

德州儀器的 OMAP 雖然不知道要比高通的應用處理器高到哪裏去了，但最大的問題是不包基帶芯片，需要廠商自己另外再採購調試。

這對於手機廠商來説，**調試的成本可要遠遠高採購集成芯片的成本，**就算高通的手機處理器性能稍差一點，也不是啥關鍵問題。

畢竟塞班系統和早期的安卓，還都沒那麼看重性能，3G 作為手機的賣點，反而比較重要。

在抓住了這次機會之後，高通正式在手機芯片行業內站穩了腳跟。

3G 標準建立的檔口，也是手機從功能機全面轉入智能機的時間點，手機廠商們對於處理器性能的需求實際上是越來越高的。

這段時間，不光光是高通，像三星、蘋果、聯發科等半導體企業，也都不遺餘力在自主開發手機芯片。

蘋果首次在第一代 iPad 上實用了自研的 A4 芯片，

後續 iPhone4 也用上了 A4 ▼

比較可惜的是，德州儀器因為諾基亞在進入智能機時代之後萎靡不振，也因為高通在手機芯片的份額越來越高。

在 2012 年德州儀器宣佈推出 OMAP5 手機處理器之後，便默默的退出了手機芯片市場。

這枚處理器到最後還是沒能上市 ▼

話又説回來，在失掉了 3G 的主動權之後，**“ 歐洲戰隊 ”**沒有善罷甘休，在 4G 時代到來之前，他們用盡一切辦法，想從高通手中奪回主動權。

你高通不是獨佔 CDMA 嘛，那我乾脆就快點制定一個 4G 標準，無論怎麼樣都不能只讓你一家收保護費。

於是**“ 歐洲戰隊 ”**又雙叒成立了一個叫 LTE 的組織，與中國合作，以 OFDM 這項核心技術牽頭，來對抗高通。

這波操作也確實讓高通在通訊專利這塊讓出了蛋糕。

一方面當時高通要應對歐盟的反壟斷調查，騰出手來處理和蘋果的專利官司。

另一方面美國國內的 IBM 和英特爾也對於高通獨佔 CDMA 協議很不爽，自己搞了一個叫 WiMAX 的新協議，不帶高通玩。

畢竟一家公司獨大的局面，是誰都不願意看到的。

可惜那時候 WiMAX 的技術成熟度大大落後於 LTE 的 LDD 與 TDD，並沒能扛起對抗 LTE 的大旗，最後 4G 標準的話語權，還是落到了 LTE 身上。

此消彼長間，中歐最終成為了 4G 協議標準的最大獲利者。

雖説在 4G 標準這塊兒高通被版本針對了，可他們在手機芯片的製造上，算是建立起了自己絕對的話語權。

要知道在 4G 時代只要提起安卓手機，就不可避免的會聊到高通的芯片，這兩者之間幾乎成為了固定搭配。

總之從驍龍 800、810、820 到逐漸趨於穩定高效的 835、845，高通開始為越來越多的旗艦手機提供自家的高端芯片，也在業內建立了自己良好的口碑。

與此同時，像 QC 快充協議、手機最高像素、視頻編碼格式、屏幕分辨率/刷新率等手機軟硬件支持，也隨着芯片的更新迭代而越來越豐富。

高通固然在這段時間裏出盡了風頭，但其他的科技公司也不是吃素的，你高通能造的手機芯片，我們也行！

****蘋果自研的 A 系列芯片就不説了，像華為的海思麒麟、聯發科的Helio、三星的獵户座等叫得出名字的手機 SoC 芯片，也開始在這段時間走進了人們的視野。

曾經的國產之光聯發科 Helio ▼

各大手機品牌在這段時間依靠着硬件和堆料迅速崛起，百花齊放，甚至在手機發佈會上，我們還能見到廠商宣傳手機相機對比專業相機的名場面。

從這個時候開始，人們對手機性能有了更高更快的追求。

手機正漸漸脱離出它的固有產品設定，越來越多的人會把關注點放在了手機還能幹什麼上來。

廠商們也已經意識到，一塊給力的手機處理器，將會在你卷我卷的手機市場中，給自己帶來多大的優勢。

如果説 4G 的通訊協議對手機芯片發展的影響沒那麼直接，那麼 5G 的到來可以説是再一次重新定義了手機芯片的秩序。

而 5G 時代的規則制定者，是中國的華為。

想要成為信息通訊的制定者，那就擁有那麼一項通信協議上的技術，華為給 5G 帶來的這項技術和信道編碼有關，叫極化碼（ Polar code ）。

極化碼是一種全新思路的信道編碼方式，由土耳其科學家 Erdal Arıkan 在經過了 30 年的苦心鑽研後提出的。

它在信息學上是一個重大突破，相比傳統的 Turbo 碼和 LDPC 碼能夠逼近香農極限，而極化碼在理論值上找到辦法達到了香農極限。

具體用的是什麼方法做成的，憑託尼這顆小腦袋那是完全整不明白，但確實讓信息學界的科學家們大為震撼。

當時並沒有人覺得，極化碼會成為未來實踐落地的 5G 標準，但華為卻覺得極化碼是一個入局 5G 協議標準的好機會。

沒想到在 2016 年 3GPP 舉辦的通信行業標準制定會議上，通過了由 LDPC 碼和極化碼來共同承擔 5G 通信行業的標準。

由此，華為 all in 極化碼，在 5G 的基礎設施建設、基站鋪設、自研芯片上全面發力，掌握了世界邁入 5G 時代的主動權。

2019 年，華為推出了內置 5G 基帶的 7nm 工藝的麒麟 990，那會兒同時期的高通驍龍 855，用的還是外掛 5G 基帶的方案。

外掛 5G 好還是內置 5G 好的確各有説法，但在全世界進入到 5G 時代的過程中，華為毋庸置疑的開了個好頭。

那段時間，託尼以為這會是中國引領世界通訊行業的美好開始。

可誰也想不到，之後為了打壓華為在 5G 領域的領導地位，美國竟然會抄起專利大棒，對華為進行了全面的技術封鎖，硬生生把它從 5G 引領者的位子上拽了下來。

後面的事情，大家也都知道了。

海思芯片造不了，5G 芯片不能用，到頭來新手機還只能拿高通的 4G 芯片救急。

無處話淒涼。。。

唏噓歸唏噓，目前來説 5G 對於大部分人來講，使用場景也都沒有很明確。

託尼覺得，除了在人多的會場、展會能體驗到 5G 帶來的信號優勢外，其他的使用場景和 4G 網絡並無太大的差別。

5G 速度快是快，走掉的流量費用也是實打實的。

誠然，如今的 5G 作為一個新特性，如果一台手機它不具備，反而會被人認為這是性能方面的缺失。

在 2022 年，一台手機編一編故事可以砍掉充電器，但要是沒有 5G，好像總不是那麼回事兒。

它作為一項前沿通信技術的迭代，我們還身在其中。

往後會怎麼樣託尼不知道，但它確實還在牽制着手機以及手機芯片的前進方向，就讓我們拭目以待吧。

託尼相信，手機的發展以及手機芯片的未來還不止如此。

世界經濟論壇曾在 2015 年預言，到 2023 年左右，人類可能會研發出世界上第一塊植入人體的手機芯片，真正做到讓手成為**“ 機 ”**。

願景是很美好，但託尼覺得，也許植入式手機的上市本身，一定也是更隨着某個通訊標準一起誕生的。

是 6G 還是 7G，這就不得而知了。

不過按現在全世界缺芯片的情況來看，植入式手機上市恐怕還要等上個十來年。。。

未來會是**“ 元宇宙 ”**也好，賽博朋克也罷，手機都會作為一台人類離不開的設備，存在於我們整段人生之中。

它就像是人類在身體機能之外的一部分延申一樣，不斷在幫助我們探索、連通這個越來越多變的世界。

當交流和溝通的成本越來越低，手機也會變得越來越扁平化。

真到了那個時候，或許通訊本身，也會變成一種基本人權吧。

圖片、資料來源：

The Atlantic：The 1947 Paper That First Described a Cell-Phone Network

Tech Insider：History Of Cellphones And How Drastically They‘ve Changed

What’s Inside?：What’s inside World’s First Cell Phone？

上海汽車博物館：車載電話，它的出現比你想的還要早。

知乎：@五矩 半導體界的隱世老人：德州儀器的得與失

B站：@利利川《世界手機處理器發展史》