5G的下一程:赋能千行百业

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2020-12-15 09:31

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2020年5G正快速部署,2021年5G将加速普及。

以国内为例,据相关数据统计显示,截止到11月初,中国已建成5G基站70万个。在中国发放5G牌照仅18个月后,国内的5G终端连接数就超过了1.8亿,这个增长速度在3G、4G时代的中国市场或者全球任何市场都是从未实现的。展望2021年,预计全球5G智能手机出货量将达到4.5亿至5.5亿部,到2023年,全球5G连接数更将高达10亿,这比在4G时代实现10亿连接数的时间整整提前了两年,由此可以看到5G普及速度之迅猛。


能实现这样的5G普及速度,主要得益于产业链上下游的群策群力。而作为有史以来最重要的一场通信革命,5G要改变的不仅仅是手机。


5G:芯片是基础


作为一场通信革命,5G的关键优势在于其更快的速度、更低的延迟和更高的带宽。在应用方面也覆盖高速移动宽带(eMBB)、广域物联网(eMTC)和高可靠性低延迟物联网(URLLC)这三个方面。但要达成这些成就,构建一个高速的网络世界,就需要多样化的芯片支持,当中不但涉及到射频和基带这些与5G息息相关的技术,就连计算也成为了5G发展的瓶颈所在。

首先看射频方面,据知名分析机构Yole介绍,5G标准引入了增加射频含量和复杂性的新特性。为了应对数据传输速率方面更为严苛的要求和实现更好的频谱效率,一台5G手机或手持设备都应具有用于2.5GHz以上频率的4x4 MIMO8下行链路。同时,它需要具备NR9频段,还有带LTE的5G EN-DC架构。有些情况下会有一个2x2的MIMO上传链路,这可能是一个发射分集链路。探测参考信号在5G手持设备中也是必需的,为的是优化无线电链路以匹配范围内的有源天线系统。

“除此以外,5G器件还必须满足用于TDD NR频段的高功率用户设备定义,还要具备在至少 100 MHz带宽运作的能力。载波聚合技术也将应用于5G,正如它在LTE中的应用一样”,Yole强调。

从上述介绍可以看出5G带给射频的挑战。除了射频以外,5G同时还对基带提出更高的需求。

在4G时代,基带本来就需要支持很多的频段,但进入到5G世界,需要支持的频段进一步增加,再加上SA和NSA这两种网络制式带来的新需求,这就要求基带厂商在基带的速度、带宽和延迟方面拥有更丰富的经验。而为了更好地处理高速5G带来的数据,整个手机就迫切需求更强的运算能力,这些正是高通过去三十多年一直所专注的。

自2017年发布X50以来,高通迄今为止已经发布了三款5G基带,最新一代的X60基带在当前的5G应用环境下,更是被赋予了重要的意义。

据介绍,高通表示,X60基于5nm工艺设计,包括了基带、射频收发器、射频前端、天线模组多个部分,能够支持全球几乎所有主要的网络。作为一个系统级的完整解决方案,X60在性能、功耗上会比基于7nm工艺的X55更出色。


X60最高可做到全球最快商用5G网络速度7.5Gbps,上行速度也高达3Gbps,较上一代有了明显的提升,这主要得益于其做到了新一级的载波聚合。据高通介绍,X60可以在毫米波与Sub-6 GHz频段中提供载波聚合支持,也可以利用新的动态频谱分配技术支持FDD内部的载波聚合,也可以在6GHz以下TDD和FDD之间进行载波聚合。这就使得X60平台能够利用更多的频谱资源,从而做到更高的理论上下传速度。

日前,在骁龙技术峰会上发布的高通新一代手机旗舰芯片骁龙888集成了骁龙X60,凭借其强劲性能拥有了“飞”一般的速度。除了移动互联网基带以外,高通骁龙888在CPU、GPU、ISP、AI、Wi-Fi和蓝牙方面都“快”人一步。就连在安全方面,高通也做好了多手准备,防患于未然。正是这些领先的性能,让小米、OPPO、vivo、realme、魅族、黑鲨、中兴通讯、努比亚、联想、华硕、LG、Motorola和夏普等手机厂商在芯片发布当日就表示了对这款旗舰移动平台的支持。

毫米波:下一个工作重点


从当前的测试数据看来,与4G相比,5G网络拥有了前所未有的新速度,但似乎产业对此并不满足,他们还想要更快的网络速度,赋能更多的应用领域,因此拥有丰富频率资源的毫米波频段就成为了他们的新目标。GSMA也认为,5G毫米波是通信技术演进的必然方向。

根据Ookla SPEEDTEST的 实 际 测 试 结 果 ,在5G毫米波频段现有网络的平均下载速率是Sub-6 GHz频段(6 GHz及以下频段)的4倍。由此可以看到5G毫米波的巨大吸引力。


GSMA也预测,5G毫米波作为高速接入、工业自动化、医疗健康、智能交通、虚拟现实等方面的核心技术之一,预计将在2035年之前对全球GDP做出5650亿美元的贡献,占5G总贡献的25%,而到2034年之前,在中国使用5G毫米波频段所带来的经济收益预计将达到约1040亿美元。

正因为5G毫米波拥有如此多的优势,因此在今年7月,5G首个演进版本Rel-16冻结,其中就加入了很多支持毫米波的5G NR增强特性。

虽然产业界对5G毫米波有高度的认可,但正如GSMA所说,这种技术在覆盖优化、移动性管理、产品实现、测试、毫米波与中低频的共存以及灵活空口实现方面都面临巨大的挑战。作为产业链重要推动者的高通,也在5G毫米波方面有很多的投入。

资料显示,在2019年10月,高通公司就和中兴通讯实现了中国首个基于智能手机的5G毫米波互操作性测试;2020年9月份,高通公司在信通院MTNet实验室率先完成了基于3GPP Rel-16 MIMO OTA测试方法的毫米波性能测试;高通公司还是首家参与并通过全部10项 26GHz 5G毫米波射频测试的芯片厂商;高通的5G毫米波技术更是已经完成了互操作性测试、性能、射频等多个方面的关键测试。

高通正在一步步突破过往限制5G毫米波商用的瓶颈,推出一系列完整的毫米波商用解决方案,成功把毫米波芯片、天线阵列和射频前端集成到一个很小的模组上去,这带来了更优的能耗、更紧凑的空间,提升了手机厂商设计5G毫米波手机的灵活性。

“毫米波的出现,将释放5G全部潜能,提供千兆级速度、按需计算能力以及完全沉浸式的多媒体和全新服务”,高通总裁安蒙强调。

从变革移动走向千行百业


拥有了如此快速的网络,除了在上网、刷剧等基本应用上将会有前所未有的体验,在很多专家看到,5G带给移动终端的体验是革命性的,以游戏为例。据市场调研公司Newzoo预测,到2023年,全球游戏玩家总数将超过30亿,其中移动游戏将成为最大的游戏细分市场。

据高通总裁阿蒙介绍,这主要得益于5G覆盖范围的不断扩大,释放更高速度、更低时延,为多人在线游戏提供更多选择。这就给消费者带来了两全其美的体验——通过他们的终端获得卓越的游戏体验,以及无论身在何处都能通过云游戏获得高保真体验。就连多玩家游戏也能够充分利用5G在数据传输稳定性和低时延方面的优势,带来前所未有的新体验。

从当前市场发展现状看来,这些移动变革的体验不仅体现在智能手机上,其他无论是PC、XR、IoT和汽车等领域也都成为了5G赋能的方向。为了这个目标,5G产业链上下游携手合作,探索更多应用的可能。此外,包括运营商、芯片厂商和终端厂商在内的产业合作伙伴都在正同心协力,推动普惠5G下沉到各行各业。高通也是当中的一个积极推动者。

在2018年,高通便携手中国合作伙伴宣布了“5G领航计划” ,面向5G所带来的全球机遇,进一步加强与中国产业界的合作,为中国乃至全球用户推首批5G终端及服务,助力中国伙伴更好地开拓国内外5G市场。

为了将5G功能带到更多设备中去,高通已经将其强大的 5G 技术和性能带至骁龙7系、6系和4系平台,让5G解决方案能够覆盖从250美元左右到1000美元、甚至更高价格的机型。这可以推动高通的产品快速打开不同地区的市场,同时能够以更加实惠的价格让消费者用上5G终端。

从高通公司中国区董事长孟樸在日前举办的骁龙技术峰会上的介绍我们得知,全球已有超过700款搭载骁龙的5G终端已经发布或正在开发中,当中不仅有智能手机,还有移动热点、CPE、5G PC等丰富的终端品类,这让高通对5G的未来更加期待。

今年7月,高通还联合20多家中国合作伙伴(包括运营商)共同发布了“5G物联网创新计划”,希望能够将5G带入千行百业。


据了解,截止该计划发布当天,高通已经为全球一万多家客户提供物联网解决方案,产品已经深入应用于智能制造、智慧城市、智慧零售等多个垂直领域。商用的终端更是覆盖了5G超高清直播背包、5G相机、机器人、工业网关和5G CPE等类型,应用的领域则包括了新闻直播、疫情防控、远程医疗、智慧救护、远程教育、工业巡检、仓储物流、家庭及商业娱乐等十余类场景。

与此同时,高通还再次开始面向基础设施提供5G RAN平台,侧重于打造企业专网以及推动RAN 的演进。而随着越来越多的企业投入其中,并致力于建立自己的5G专网。5G技术不再只是为电信行业服务,它拥有极大的潜力向其它行业扩展。

“展望2021年,我们将进入“5G加速普及”的一年——5G将加速旗舰级的功能和特性进入更多层级的手机,加速催生更多的移动终端的创新和应用,加速让移动技术赋能千行百业”,孟樸最后强调。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第2524内容,欢迎关注。

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