5G市場商機(jī)巨大,半導(dǎo)體業(yè)者再掀新一輪軍備競賽
5G NSA核心標(biāo)準(zhǔn)于2017年年底確定,5G NR SA緊接著也要在2018提出,意味著5G商業(yè)化目標(biāo)已不遠(yuǎn)矣。 為搶攻5G市場商機(jī),半導(dǎo)體業(yè)者新一代解決方案紛紛出籠,再掀新一波軍備競賽。
3GPP第一個5G版本Rel.15已經(jīng)于2017年12月份正式凍結(jié),即非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA)核心標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié),這意味著5G新無線電(5G NR)第一個版本第一階段協(xié)議已經(jīng)完成,相較于原計劃提前了半年。
另一方面,按照中國5G技術(shù)研發(fā)試驗第三階段測試計劃安排:2018年完成5G NSA和5G獨(dú)立(SA)架構(gòu)規(guī)范制定,以及5G NSA架構(gòu)的室內(nèi)測試和外場測試;2018年Q2完成室內(nèi)和外場環(huán)境建設(shè) ;2018年Q3至2018年Q4完成5G SA架構(gòu)的室內(nèi)和外場測試;2018年Q4啟動5G終端和互操作測試。 由此可見,5G的商用時程可說馬不停蹄,而半導(dǎo)體商也快馬加鞭,競相推出新一代解決方案,加強(qiáng)市場布局力道,掀起新一輪的5G軍備競賽。
調(diào)制解調(diào)器芯片送樣/網(wǎng)絡(luò)仿真 高通搶5G市場動作頻頻
為搶攻5G NR商機(jī),高通(Qualcomm)繼2017年發(fā)布Snapdragon X50 5G調(diào)制解調(diào)器芯片后,又于2018 MWC上宣布,Snapdragon X24 LTE調(diào)制解調(diào)器芯片進(jìn)行送樣。 該產(chǎn)品為全球首個Category 20 LTE調(diào)制解調(diào)器芯片,不僅可支持高達(dá)2Gbps下載速度,也強(qiáng)化在LTE基礎(chǔ)架構(gòu)之上的5G新無線電多重模式裝置與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。
Snapdragon X24于下行鏈路支持高達(dá)7個載波聚合,在多達(dá)5個聚合的LTE載波上支持4×4 MIMO,總計高達(dá)20個LTE共存空間流,讓搭載Snapdragon X24 LTE調(diào)制解調(diào)器芯片的裝置, 能夠利用所有行動電信營運(yùn)商所提供的頻譜資源,無論是授權(quán)頻譜或是授權(quán)輔助接取(LAA)。
除此之外,透過支持全維度多重輸入多重輸出(FD-MIMO)大規(guī)模天線技術(shù),Snapdragon X24能夠為未來5G新無線電網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ),從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量。 另外在上傳鏈路當(dāng)中,該產(chǎn)品可以支持Category 20、256-QAM調(diào)變、3×20MHz載波聚合。
另一方面,高通也進(jìn)行兩項獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗。 第一項實(shí)驗仿真在德國法蘭克福的一個NSA 5G新無線電網(wǎng)絡(luò),于帶寬為100MHz的3.5GHz頻譜上運(yùn)行,底層則是搭配Gigabit等級LTE網(wǎng)絡(luò)跨5個LTE頻段運(yùn)作。
第二項實(shí)驗仿真則是在加州舊金山的一個假定NSA 5G新無線電網(wǎng)絡(luò),在帶寬為800MHz的28GHz毫米波頻譜上運(yùn)行,底層Gigabit等級LTE網(wǎng)絡(luò)跨4個LTE授權(quán)頻段以及多個授權(quán)輔助接取(LAA)頻段運(yùn)行。
上述兩項網(wǎng)絡(luò)仿真均利用位于法蘭克福和舊金山的現(xiàn)有基地臺,實(shí)現(xiàn)5G新無線電基地臺與現(xiàn)有的真實(shí)LTE基地臺共同并行能力。
滿足5G通訊需求 ADI強(qiáng)化射頻芯片效能
由于5G采用大規(guī)模天線數(shù)組技術(shù),對于射頻組件的整合度、帶寬和成本具有更高的要求。 對于高頻毫米波頻段,基于SiGe SOI制程的射頻鏈路組件將取代GaAs制程而成為主流,其優(yōu)勢在于能提高方案整合度并降低成本。
另一方面,對于5G低頻的射頻前端設(shè)計,整合度和成本也是主要的挑戰(zhàn)之一;而新分配的4.9GHz頻段,相關(guān)射頻組件的性能和成熟度則仍然有待提高。
ADI通訊基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部中國區(qū)策略市場經(jīng)理解勇(圖1)表示,高頻毫米波主要的技術(shù)特點(diǎn)為頻帶寬,其適用于各種寬帶訊號處理;天線尺寸小、波束窄、方向性佳,空間分辨力高,以及追蹤精度也較高。 至于缺點(diǎn)方面,則主要是容易受到大氣衰減和吸收的影響;高頻毫米波由于波長小,在空間傳播很容易被阻擋和吸收,也因而導(dǎo)致其作用距離不可能太遠(yuǎn)。
圖1 ADI通訊基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部中國區(qū)策略市場經(jīng)理解勇表示,整合度和成本為5G低頻的射頻前端設(shè)計主要挑戰(zhàn)。
因此,PA、LNA、RF Switch、RF filters/Duplexers,以及天線等都是5G射頻訊號鏈路不可或缺的關(guān)鍵組件,其性能指針的好壞,將直接影響5G基地臺的無線指針如發(fā)射雜散和接收靈敏度, 進(jìn)而影響到系統(tǒng)的性能和容量。
為此,ADI在5G高頻和低頻領(lǐng)域同時著力,持續(xù)加大研發(fā)投入,以推出創(chuàng)新性的射頻解決方案引領(lǐng)市場并推動5G的商用進(jìn)程。 目前在高頻領(lǐng)域基于SiGe制程推出針對5G需求的更高整合度和更優(yōu)性價比的毫米波射頻方案;針對大帶寬則推出了28nm CMOS制程的射頻采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器;而在低頻領(lǐng)域,則推出更高整合度、更低功耗的射頻全訊號鏈整合方案。
解勇指出,行動通訊發(fā)展的趨勢和市場驅(qū)動力為大容量、大連接以及智能化。 因應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接需求的急速成長,5G技術(shù)的連接是跨產(chǎn)業(yè)、跨領(lǐng)域的;而基于大規(guī)模機(jī)器型通訊(mMTC)、超可靠度和低延遲通訊(URLLC)和增強(qiáng)型行動寬帶通訊(eMBB)這三種應(yīng)用場景,5G創(chuàng)建了一個豐富的市場機(jī)會, 以因應(yīng)全體消費(fèi)者和各類經(jīng)濟(jì)體。
解勇進(jìn)一步說明,5G發(fā)展的早期階段將改變行動寬帶,營運(yùn)業(yè)者將積極尋求增量機(jī)會,并且拓展關(guān)鍵的企業(yè)級垂直市場;而后期的主要影響力,將會展現(xiàn)在新智能自動化的工業(yè)驅(qū)動力上。 對于射頻組件,則須要考慮共平臺的設(shè)計來同時支持這三種場景。
解勇認(rèn)為,2018年是5G標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)成熟關(guān)鍵的一年,也是5G走出實(shí)驗室,更多因應(yīng)準(zhǔn)商用轉(zhuǎn)型的過程。 在2018年,5G關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化將日趨成熟,端對端成為熱點(diǎn);Rel-15走向完善,Rel-16縱深討論;eMBB之后,高頻技術(shù)及因應(yīng)更低時延和更高可靠性的技術(shù)將成為聚焦熱點(diǎn);新型5G核心網(wǎng)SBA架構(gòu)更進(jìn)一步完善, 網(wǎng)絡(luò)切片則從切片能力朝向自動化管理擴(kuò)展;以支持更廣泛的應(yīng)用場景。
新一代5G NR調(diào)制解調(diào)器助力 英特爾將于2019年發(fā)布5G計算機(jī)
為加速5G布建,英特爾則是備有5G NR多模調(diào)制解調(diào)器--Intel XMM 8000系列及Intel XMM 8060。 Intel XMM 8000系列可于中低頻6GHz以下以及高頻毫米波頻段運(yùn)行,將多種裝置連接至5G網(wǎng)絡(luò),包括PC、手機(jī)、固定無線客戶端設(shè)備(CPE),甚至車輛等。
至于Intel XMM 8060則提供多模支持,包括完整5G NSA與SA、多種2G、3G網(wǎng)絡(luò)(包括CDMA),以及4G既有模式。 該產(chǎn)品預(yù)計于2019年中搭配客戶端裝置出貨,預(yù)期在2020年廣泛布建5G網(wǎng)絡(luò)之前,加速5G裝置的部署。
與此同時,英特爾也致力透過5G調(diào)制解調(diào)器加速5G發(fā)展腳步,宣布現(xiàn)正與戴爾(Dell)、惠普(HP)、聯(lián)想(Lenovo)以及微軟(Microsoft)合作,運(yùn)用Intel XMM 8000系列,將5G聯(lián)網(wǎng)功能導(dǎo)入Windows PC,預(yù)估首臺內(nèi)含5G聯(lián)網(wǎng)功能的高效能個人計算機(jī)將在2019下半年問市。
英特爾指出,個人計算機(jī)是處理驚人數(shù)據(jù)量的中央樞紐,5G世代即將到來,不僅會帶來大量的待處理數(shù)據(jù),也將為個人計算機(jī)用戶帶來嶄新的體驗。 想象一下在任何地方享受沒有線路束縛的虛擬現(xiàn)實(shí);或者是在停車場以每秒250MB的速度下載文件;甚至在乘坐自駕車到學(xué)校的途中還能持續(xù)玩多人游戲等。 隨著這波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型的前進(jìn),個人計算機(jī)勢必得為迎接5G做好準(zhǔn)備。
高通/華為紛出擊 強(qiáng)推5G智能手機(jī)2019年問世
5G商用時程持續(xù)加快,在各家芯片業(yè)者積極布局之下,首款5G智能手機(jī),更有可能于2019年亮相。 根據(jù)Gartner研究指出,距離高通公布第一款5G調(diào)制解調(diào)器芯片組已有一段時間,并在2017年10月完成首次行動裝置的5G聯(lián)機(jī)測試。 雖然高通的調(diào)制解調(diào)器體積已經(jīng)小到可裝進(jìn)智能型手機(jī)里,但離5G產(chǎn)品的商品化與正式推出還有一段距離。
Gartner認(rèn)為2018年預(yù)期將會針對5G調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行更多測試并重新加以設(shè)計,而商業(yè)化的5G產(chǎn)品則將在2019年問世,且預(yù)估2019年5G智能型手機(jī)出貨量將達(dá)到900萬支,2021年將達(dá)1.5億支。
看好5G手機(jī)市場潛力,華為、高通相繼加快5G手機(jī)部署腳步。 華為不久前發(fā)布了該品牌首款3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G商用芯片巴龍5G01(Balong 5G01),以及基于該芯片的首款3GPP標(biāo)準(zhǔn)5G商用終端設(shè)備。 并預(yù)計將于2019年第四季度推出首款5G智能手機(jī)。
至于高通,則是宣稱已有多家無線網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商采用旗下Snapdragon X50 5G調(diào)制解調(diào)器芯片,在6 GHz以下和毫米波(mmWave)頻段上進(jìn)行現(xiàn)場空中傳輸(Over-the-air)5G新無線電行動試驗;包括AT&T 、英國電信(British Telecom)、中國移動(China Mobile)、韓國電信(KT Corporation)、NTT DOCOMO等,都將基于3GPP Release 15版本的5G新無線電標(biāo)準(zhǔn)展開試驗。
高通表示,該公司將在2018年至2019年初與營運(yùn)商展開5G新無線電實(shí)地試驗,預(yù)計在2019年開始5G新無線電網(wǎng)絡(luò)的商用布建,以及推出多模智能型手機(jī)。
5G手機(jī)來勢洶洶,資策會智能系統(tǒng)研究所資深項目經(jīng)理林奕廷(圖2)表示,在5G基礎(chǔ)建設(shè)尚未到位的情形下,2019年所推出的5G智能手機(jī),較可能是采「雙模塊」的方式,也就是手機(jī)內(nèi)包含4G LTE與5G模塊;同時, 由于高頻段還未確定,因此5G手機(jī)會先朝6GHz以下的頻段發(fā)展。
圖2 資策會智能系統(tǒng)研究所資深項目經(jīng)理林奕廷指出,未來市場上推出的5G手機(jī),可能會先采「雙模塊」的設(shè)計方式。
林奕廷提醒,雖然目前各大芯片商紛紛投入5G智能手機(jī)市場,不過,過高的單價或?qū)⒊捎绊?G智能型手機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵之一。
林奕廷進(jìn)一步解釋,目前4G手機(jī)對大多數(shù)消費(fèi)者而言,已經(jīng)足以使用,而5G手機(jī)雖然具備更佳的運(yùn)算能力和傳輸效率,但其高昂的價格,可能成為消費(fèi)者望而卻步的關(guān)鍵因素。 消費(fèi)者會愿意花多少額外的費(fèi)用購買5G手機(jī),享受那些是否真正需要的高效能功用,將會是未來手機(jī)芯片制造商的思考重點(diǎn)。
物聯(lián)網(wǎng)為5G部署重點(diǎn) URLLC商用發(fā)展利多
5G商機(jī)龐大,半導(dǎo)體業(yè)者競相發(fā)布相關(guān)解決方案,力拼2019年推出終端商用產(chǎn)品。 資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心工程師李穎芳(圖3)指出,5G和4G最大不同在于,5G的應(yīng)用范圍不僅僅限于手機(jī)上,更延伸到物聯(lián)網(wǎng)各種領(lǐng)域,像是工業(yè)、醫(yī)療、家庭等。 也因此,國際行動通訊組織(IMT)制定了eMBB、URLLC及mMTC三大應(yīng)用方向。 其中,URLLC因符合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)低延遲需求,目前已有業(yè)者積極投入該領(lǐng)域發(fā)展。
圖3 資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心工程師李穎芳說明,5G的應(yīng)用范圍已從手機(jī)擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)各種領(lǐng)域。
資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心資深工程師蔡宗諭表示,目前針對eMBB的建設(shè)多以6GHz以下為主,但eMBB要在5G高頻頻段訂出后,才會發(fā)揮更大的效用,因此其商用服務(wù)大概會在2020年或2021年之后才開始萌芽。
mMTC的應(yīng)用特征為連接大量組件設(shè)備,發(fā)送數(shù)據(jù)量較低,并且須要具備較低的制造成本以及很長的電池壽命。 此一特征跟NB-IoT、Sigfox或LoRa相似,所面臨的競爭對手較多,因此營運(yùn)商須先觀望,待找到合適的商用模式,再投入發(fā)展。
至于URLLC,其標(biāo)準(zhǔn)包括用戶平面的延遲部分需低至0.5ms以下,錯誤率(Block Error Rate, BLER)在1ms的延遲與封包大小為32bytes的情況下要達(dá)到10-5以下(TR 38.913),才能符合如IIoT 、V2X等高可靠度(錯誤率低于10-5)且低時間延遲(低于1毫秒)的應(yīng)用。
李穎芳說,工業(yè)4.0是市場熱門議題,而URLLC的規(guī)格正好符合IIoT的布建需求,且其頻段應(yīng)該是落在3.4GHz~3.8GHz之間,不像eMBB還須等高頻段頻譜制定完成;因此,現(xiàn)已有多家業(yè)者開始進(jìn)行URLLC的相關(guān)測試, 例如華為、高通等。
總結(jié)來說,隨著5G NSA核心標(biāo)準(zhǔn)底定之后,市場掀起新一輪的軍備競賽,半導(dǎo)體業(yè)者紛推出相關(guān)解決方案,改善網(wǎng)絡(luò)容量、極大化頻譜效率,期能帶來更驚艷用戶體驗,如沉浸式360度影片、聯(lián)網(wǎng)云端運(yùn)算等, 力求2019年就能邁入5G商用階段。