雖然各大運營(yíng)商都預測5G商用的時(shí)間點(diǎn)將在2020年，但是5G手機商用芯片的發(fā)布時(shí)間會(huì )提前到2019年，預計第一代5G商用手機芯片將至少采用7nm工藝，從目前已經(jīng)公布的信息來(lái)看，高通在5G手機芯片商用上走在最前面......電子制作模塊
5G三大應用，增強型移動(dòng)寬帶將首發(fā)
以量子通訊和5G技術(shù)為代表的新一輪科技革命的到來(lái)，5G將會(huì )為無(wú)人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等應用帶來(lái)革命性的體驗變化。
從5G應用角度來(lái)看，目前主要分成三大應用場(chǎng)景：
首先是增強型的移動(dòng)寬帶（Mobile eMBB），也就是以手機等移動(dòng)終端為主，從現在的4G LTE向5G逐漸演進(jìn)。對于手機用戶(hù)來(lái)說(shuō)，5G帶來(lái)的速率和帶寬提升可能無(wú)法帶來(lái)顛覆性的用戶(hù)體驗提升。在日前舉行的全球分析師大會(huì )上，華為輪值董事長(cháng)徐直軍就表示，廣大的終端設備用戶(hù)可能并不會(huì )察覺(jué)“5G與4G技術(shù)之間的存在實(shí)質(zhì)性差異”。市場(chǎng)研究機構Canalys分析師Ben Stanton就此發(fā)表自己的觀(guān)點(diǎn)，“真實(shí)的情況是，移動(dòng)通信行業(yè)對5G技術(shù)的前景更多偏向于悲觀(guān)，但華為卻是行業(yè)中首家說(shuō)明這一事實(shí)的大型基礎設施供應商”。
第二大應用場(chǎng)景是毫米波技術(shù)，在這個(gè)領(lǐng)域美國走得最靠前，目前主要的應用場(chǎng)景叫固定無(wú)線(xiàn)接入設備（FWA），這種場(chǎng)景類(lèi)似于固定寬帶，不適合用在手機等移動(dòng)應用中。
第三大應用場(chǎng)景是高可靠低延時(shí)通信（uRLLC）以及大規模機器通信(mMTC)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是5G時(shí)代的IoT通信。目前業(yè)界談到的NB-IoT 、eMTC、包括cat M1/M0都還是基于4G LTE時(shí)代的IoT通信。未來(lái)包括無(wú)人駕駛、AR/VR等應用將主要采用這種5G技術(shù)。
在中國市場(chǎng)，因為到2020年5G商用的時(shí)候，所有產(chǎn)品都主要集中在增強型移動(dòng)寬帶，因此本文的重點(diǎn)講聚焦在5G手機芯片領(lǐng)域。
為何中國運營(yíng)商選擇獨立組網(wǎng)？
除了新的定義成5G的頻段外，到2020年還會(huì )有很多4G頻段的重耕，需要在現有的4G射頻基礎上同時(shí)支持5G-NR標準。NR的意思是new radio，目前主流的手機芯片公司，包括高通、華為、英特爾都將把5G-NR全新的收發(fā)機芯片和4G的LTE芯片做兩個(gè)芯片。預計到2019年后會(huì )出現更多的基于5G-NR模塊的產(chǎn)生。
目前在5G領(lǐng)域發(fā)展最領(lǐng)先的主要是四個(gè)國家：中國、美國、日本、韓國。其中中國的頻段主要在6GHz以?xún)?，有兩個(gè)頻段，一個(gè)是3.3到3.6GHz的300MHz的帶寬，另外一個(gè)是4.8到5GHz，200MHz帶寬。美國的頻譜資源在3.5G到3.7GHz，這也是為什么美國運營(yíng)商在2020年前都是把重點(diǎn)放在毫米波，因為沒(méi)有頻譜資源。
根據3GPP聯(lián)盟的5G標準第一版，分為非獨立組網(wǎng)（Non-Stand Alone，NSA）和獨立組網(wǎng)（Stand Alone，SA）兩種方案。非獨立組網(wǎng)作為過(guò)渡方案，以提升熱點(diǎn)區域頻寬為主要目標，依托4G基地臺和4G核心網(wǎng)工作。獨立組網(wǎng)能實(shí)現所有5G的新特性，有利于發(fā)揮5G的全部能力，是業(yè)界公認的5G目標方案。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，NSA就是5G和4G一起組網(wǎng)，控制信號通過(guò)4G網(wǎng)來(lái)走，內容傳輸通過(guò)5G網(wǎng)來(lái)走；SA就是單獨的一張5G網(wǎng)，控制信號和內容傳輸都通過(guò)5G網(wǎng)來(lái)走。
據爆料，目前在全球的所有運營(yíng)商只有兩家會(huì )走SA路線(xiàn)，就是中國移動(dòng)、中國電信。其他所有國外運營(yíng)商，包括中國聯(lián)通，目前的規劃都是NSA組網(wǎng)。SA和NSA組網(wǎng)各有優(yōu)勢。NSA的好處是核心網(wǎng)、接入網(wǎng)基于4G-LTE，只需要帶數據內容層面做5G的基站部署，從資本的角度會(huì )節省很多。NSA也讓全球各大運營(yíng)商的5G商用速度大大提前。相對來(lái)說(shuō)，SA的布網(wǎng)需要全部重新投入，包括核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、數據鏈網(wǎng)都是基于5G-NR，投入相當大。
不過(guò)中國運營(yíng)商的優(yōu)勢在于，推行5G更多是國家戰略，因此不用過(guò)多從成本角度來(lái)考慮問(wèn)題。5G有很多LTE網(wǎng)絡(luò )無(wú)法實(shí)現的功能，比如網(wǎng)絡(luò )虛擬化管理、網(wǎng)絡(luò )切片等，另外未來(lái)所有的NSA都將最終演進(jìn)到SA，從整體系統的投入成本上，一步到位的SA可能最終更節省。
哪些玩家有資格入局5G芯片戰？
高通展示從最低端的LTE Cat4到最高端的Cat20演進(jìn)圖
眾所周知，5G系統設計采用的是LTE作為基礎，從LTE芯片設計能力可以看出其5G芯片能力。目前LTE芯片最厲害的應該是CAT20，其次是CAT12和16，這些速率都可達到1Gbps以上的能力，只有做到1Gbps以上速率，才算有資格進(jìn)入5G戰局。高通的驍龍X24下行速度達到2Gbps，支持Cat20,是目前全球速率最快的商用4G基帶。
此前，高通發(fā)布了5G新空口（NR）調制解調器系列Qualcomm X50，預計在2019年開(kāi)始實(shí)現支持6GHz以下和毫米波頻譜頻段的5G移動(dòng)終端商用。
Intel也公布了其5G調制解調器芯片XMM 8000系列，在今年的MWC展上也展示了在平昌冬奧會(huì )上視頻直播的VR應用。與傳言稱(chēng)，蘋(píng)果將在下一代iphone中采用Intel的XMM8060 5G基帶。
三星也在極力發(fā)展5G基帶技術(shù)，雖然有分析指出三星在開(kāi)發(fā)RF天線(xiàn)模組和5G基帶芯片方面，特別是毫米波領(lǐng)域缺乏經(jīng)驗。不過(guò)在2018年的CES上三星展示了其5G 基帶Exynos 5G，最高可支持5Gbps速率，預計2019年初商用，這與高通X50商用時(shí)間基本同步。
盡管中興旗下的中興微電子在5G領(lǐng)域布局多年，此前也推出了支持Pre 5G的基站芯片，不過(guò)一直沒(méi)有發(fā)布真正可量產(chǎn)商用的5G手機芯片。
中興除了是全球領(lǐng)先的電信設備提供商，同時(shí)也是手機終端制造商。而在此前舉行的MWC展上，中興就展示了一款采用高通芯片的1.2Gbps下載速度的準5G原型機。在中國，華為和中興都是5G技術(shù)的主要玩家。不過(guò)隨著(zhù)中美貿易戰的戰火燃燒到科技領(lǐng)域，這兩家公司正在不同程度的受到負面影響。美國對中興進(jìn)行的禁運令意味著(zhù)中興將無(wú)法采用高通芯片來(lái)迎接即將于2020年到來(lái)的5G手機商用。
與中興相比，華為在2017年的凈增收入九成以上來(lái)自非運營(yíng)商業(yè)務(wù)，這表示華為對于運營(yíng)商業(yè)務(wù)依賴(lài)明顯減弱，而對終端收入依賴(lài)增加。華為雖然一直避免與高通產(chǎn)生直接競爭，但由于在美國市場(chǎng)遲遲無(wú)法打開(kāi)局面，在日前深圳舉辦的全球分析師大會(huì )上，華為宣布已經(jīng)不再將美國市場(chǎng)當成其全球戰略的一部分。實(shí)際上即使沒(méi)有美國市場(chǎng)，華為運營(yíng)商設備已是全球第一，手機出貨超過(guò)蘋(píng)果也不是難事。
盡管在今年的MWC上，華為發(fā)布了首顆5G芯片Balong 5G 01。但華為海思一直以來(lái)的策略都是芯片是戰略武器，僅供自己終端品牌使用，同時(shí)華為一直在采購高通、MTK等第三方芯片。這樣將能保證華為的智能手機業(yè)務(wù)更健康地發(fā)展。加之三家廠(chǎng)商的芯片相互間競爭，有利于麒麟芯片的競爭力不斷得到提升。筆者認為，華為的這個(gè)決策一方面是為了避免直接與高通等供應商產(chǎn)生直接競爭，另一方面也是為了自身供應鏈的成熟穩定。
盡管高通市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)高級總監PeterCarson在媒體采訪(fǎng)時(shí)質(zhì)疑華為芯片體積過(guò)大，并不適合于移動(dòng)終端的需求。不過(guò)Balong 5G 01本身就不是一款手機芯片，而是一款用于網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品中的基帶芯片。實(shí)際上，華為也在隨后的對外宣傳中回敬，認為直到2017年12月開(kāi)始3GPP才凍結第一版的5G標準，也就是說(shuō)這以后推出的才是真正的5G標準芯片。“你可以問(wèn)問(wèn)他們，遵循的是什么標準？5G的物理層標準是去年底才定的，不能說(shuō)我自己調試一下就能用，標準沒(méi)定那就不叫5G。”華為海思CTO艾偉表示。據華為在官方新聞稿中的描述，Balong 5G 01是"首款商用的，根據3GPP規范的5G芯片"。
據介紹，將在2018年發(fā)布的華為麒麟980很有可能采用本次MWC上發(fā)布的4.5G基帶Balong765，這款芯片支持LTE Cat19，FDD速率達到1.6Gbps，TD-LTE速率達到1.16Gbps。預計要到2019年將會(huì )真正推出支持手機的可商用5G芯片。
另外一家值得一提的公司是紫光展銳。此前展銳就曾透露其5G計劃，預計真正的商用會(huì )在2021年，到2019年會(huì )推出標準和非標準的R15芯片，到2020年會(huì )推出R16芯片，并解決高頻毫米波的器件研發(fā)問(wèn)題。“我們會(huì )在2019年的MWC推出一支可以點(diǎn)亮的搭載5G芯片的商用手機。” 紫光展銳CTO王靖明表示，展銳的第一代商用5G芯片將以Qualcomm X50作為標桿，峰值吞吐率會(huì )達到5Gb左右，同時(shí)會(huì )加入Cat 15的功能。
“5G對聯(lián)發(fā)科的利潤貢獻預計要到2020年。”聯(lián)發(fā)科技在5G領(lǐng)域的消息公布不如友商激進(jìn)，根據聯(lián)發(fā)科技資深副總經(jīng)理暨技術(shù)長(cháng)(CTO)周漁君博士的描述，具體的商用時(shí)間點(diǎn)可能會(huì )延后到2020年。據透露，目前MTK已經(jīng)有能力提供1Ghz以上速率的基帶，算是拿到了進(jìn)入5G之戰的門(mén)票，不過(guò)暫時(shí)還落后于高通等友商的速度。周漁君表示，MTK的想法是在5G進(jìn)入主流應用市場(chǎng)的時(shí)候沖到前面。
周漁君認為，對于增強型的移動(dòng)寬帶來(lái)說(shuō)，無(wú)論手機支持射頻的頻段是4G還是5G，都面臨很多挑戰。“你不可能僅僅支持5G，還必須上下兼容3G、4G。” 周漁君認為，5G手機將會(huì )集成多個(gè)頻段射頻，無(wú)論是濾波器、開(kāi)關(guān)、功率放大器以及整合的前端模塊，都會(huì )有額外的設備器件設備產(chǎn)生。因此5G設備會(huì )有許多區別于4G射頻的半導體元器件。多制式的5G基帶將需要更多的阻隔性，同時(shí)RF的復雜度也會(huì )支持更多組合，從成本、復雜度、功耗等角度來(lái)看，5G商用基帶應該至少從7nm開(kāi)始。此外，5G的RF收發(fā)器也將會(huì )將一些功能放到基帶領(lǐng)域。
綜上所述，雖然各大運營(yíng)商都預測5G商用的時(shí)間點(diǎn)將在2020年，但是各大5G手機商用芯片的發(fā)布時(shí)間會(huì )提前到2019年，預計第一代5G商用手機芯片將至少采用7nm工藝。目前包括小米、華為、OPPO、VIVO等不少手機廠(chǎng)商都將5G手機的推出時(shí)間定在了2019年。從目前已經(jīng)公布的信息來(lái)看，高通在5G手機芯片商用上走在最前，而Intel和三星基本保持同步，華為麒麟緊隨其后，紫光展銳和MTK則奮起直追。誰(shuí)能挑戰高通的領(lǐng)先地位？相信2019年就可見(jiàn)分曉。
