研发支出占营收33%，这家半导体巨头为5G做好了准备 - 全文

日前，市场调查机构IC insights 发布了全球半导体公司的研发支出调查报告。报告指出，2016 年全球半导体研发经费较2015 年成长1%，达到565亿美元，创下历史新高。当中以Qualcomm的投入最令人瞩目。2016年，Qualcomm的的研发支出为51.09亿美元，是所有Fabless中投入最多的。更令笔者震惊的是，Qualcomm当年的研发支出竟然占其当年营收的33.1%，这是全球半导体研发支出前十公司中比例最高的。

其实自1985年成立以来，Qualcomm在研发方面的投入都是很大力度的，也正是因为这样，从2G到4G的演进过程中，我们几乎在每部通信设备里都能看到Qualcomm技术或产品的影子，Qualcomm在无线通信方面也积累了深厚的技术成果，设在Qualcomm总部的专利墙就是Qualcomm研发成果的见证。

最近几年，通信行业的研发重点逐步从4G向5G迈进，Qualcomm也在砥砺前行。

5G价值链将创造3.5万亿美元产出

第五代移动通信（也就是我们统称的5G），由于具备高带宽、低延迟的特性，成为无人驾驶汽车、物联网、大数据和人工智能等应用关注的热点，Qualcomm作为无线通信领域的王者也不例外。而这一切都是有根据的。

据市场研究机构IHS Markit在其最近发布的《5G经济》报告中指出，5G将是推动移动技术进入通用技术专属领域的催化剂。按照他们的预测，到2035年，5G将在全球创造12.3万亿美元经济产出。这几乎相当于所有美国消费者在2016年的全部支出，并超过了2016年中国、日本、德国、英国和法国的消费支出总和。5G价值链将创造3.5万亿美元产出，同时创造2200万个工作岗位。

2035年5G对全球经济的影响（source：IHS）

庞大的市场容量是5G被关注的根本，而隐藏在背后的便利，则是产业界同侪齐心协力共推5G的另一个重要因素。

移动通信技术发展到现在，已经从“人与人”为主的3G平台发展为全球规模下的“人与信息”的4G连接，5G将利用并扩展以往面向移动技术的研发与资本投入，推动移动技术成为一个统一、低时延和适应性的平台，能够满足未来的使用需求。 5G将支持全新的前沿应用、促进商业创新并刺激经济增长。

按照Qualcomm执行副总裁兼QCT总裁克里斯蒂安诺?阿蒙在Qualcomm 5G峰会上的说法，届时5G将会是一个构建于强大的连接技术基础上的集成系统。

高通执行副总裁兼QCT总裁克里斯蒂安诺·阿蒙

可以说，5G的出现是一个支点，使移动技术从一项对个人通信具有变革性影响的技术演进为真正的通用技术，且有望改变整个产业和经济。而具体到实际的应用领域的时候，5G的目标市场则包括了增强型的移动宽带（EMBB）、海量物联网（MIoT）和关键业务型服务（MCS）。

IHS Markit在《5G经济》报告中指出，在这三种应用方向中，最先出现的应该是增强型的移动宽带，在满足了以人为中心的多媒体内容、服务和数据接入需求之余，满足以高用户密度、超高容量、低移动性和高于广域覆盖的用户数据速率为特征的应用。

在EMBB发展到一段阶段以后，MCS和MIoT就将成为关注的下一波重点，当中的应用包括了MCS聚焦的自动驾驶汽车、大量无人机应用、工业自动化、远程医疗和智能电网以及MIoT关注的大批量的借助传感器和连接功能的物联网市场。这里蕴藏的市场也是无可限量的。

IHS Markit预测，在2020–2035年期间，全球实际GDP将以2.9%的年平均增长率增长，其中5G将贡献0.2%的增长。换言之，如果不部署5G，全球实际GDP增长率将是2.7%（即GDP总体增长率增加7%）。从2020年到2035年， 5G为年度GDP创造的贡献达3万亿美元，如下图所示。对全球经济的如此巨大影响，无怪乎各国政府及企业都在大力投入。

5G对全球经济的增长贡献值

高通为推动5G不遗余力

5G推动的庞大产值是基于其高速可靠的连接，这正是Qualcomm成立三十多年来所专注的。而在谈高通对5G产业的推动之前，我们需要了解一下目前全球的5G发展现状。

从HIS Markit的报告中我们看到，大量5G标准工作正按计划开展。 3GPP正努力制定Release 15，将于2018年完成，并有望成为全新5G无线空口（ 5G NR）和新一代网络架构（ 5G NextGen）的首个规范。 5G开发工作将延续到3GPP Release 16及以后，但是Release 15将为2019年开始的5G商用提供全球规范。同时，目前3GPP正在开展的工作将在IMT-2020规范正式发布之前提交至ITU，而IMT-2020规范将于2020年完成。 值得注意的是，在这些规范正逐步完成的同时，预标准的5G商用部署将更早启动。

5G标准化时间表（source：IHS）

高通对这些标准化的推动不遗余力，而回到高通本身，也在技术标准和产品的推动上走在产业前沿。根据Qualcomm工程高级副总裁Durga Malladi博士的介绍，Qualcomm过去几十年高达440亿美元的研发投入是其在5G持续领先的根本，而在4G LTE的领先优势是引领5G的保证。

高通的LTE领先是引领5G的保证

“Qualcomm现在在推动5G新空口的发展和 Modem等方面都取得了不错的成果”，Qualcomm 工程技术部高级副总裁Durga Malladi博士说。

（1）5G新空口试验

在2017年2月22日，高通、中兴通讯和中国移动宣布在3.5GHz合作开展5G新空口试验，加速5G在中国的大规模部署。据报道，该试验将符合3GPP 5G新空口规范这一全球5G标准；对推动生态系统实现大规模快速商用起着重要作用。

据官方透露，这个试验旨在推动无线生态系统实现5G新空口技术的大规模快速验证和商用，使符合3GPP Rel-15标准的5G新空口基础设施和终端能够就绪，以支持商用网络的及时部署。试验将使用多项先进的3GPP 5G新空口技术，包括大规模多输入多输出（MIMO）天线技术、自适应独立TDD、多载波聚合技术、基于OFDM的可扩展波形以支持更大带宽、先进编码与调制方案以及基于低时延时隙结构的全新灵活设计。

强调一下，该试验将专注在于3.5GHz频段运行5G新空口，该频段属6GHz以下中频频段，对于在中国实现广泛覆盖及容量以应对大量未来5G用例至关重要，其中包括要求低时延和高可靠性的5G用例。

在这个试验中，用到高通开发的5G端对端原型系统，在这里高通开展了很多的测试，当中最重要的有三个：分别是6GHz以下频段5G新空口原型系统、毫米波系统和频谱共享原型系统。Qualcomm在毫米波上面的大量投入，其波束成形技术能够很好的解决其覆盖问题；而在频谱共享方面，由于Qualcomm看到了非授权频谱的价值，在5G新空口中，从一开始就加入了对其的支持，通过频谱共享来提高频谱的利用率。满足不同使用场景。

在加速全球5G标准——5G新空口的发展上面，Qualcomm也贡献巨大。

（2） Modem

Modem这块是Qualcomm的强势所在。去年年底，高通发布了全球首款5G调制解调器骁龙X50，这个Modem基于OFDM调制技术，将采用支持自适应波束成形和波束追踪技术的MIMO天线技术，在非视距（NLOS）环境中实现稳定、持续的移动宽带通信。

通过支持 8x100MHz 带宽（采用了八载波），骁龙 X50 5G 调制解调器旨在支持最高达每秒 5Gbit /s的峰值下载速度，如果你下载一个5GB大小的电影，大约只需要8秒。和初期的LTE基带类似，Qualcomm X50也只是个外挂方案，需要搭配整合千兆级别基带的骁龙处理器、PMX50 PMIC电源管理单元、SDR051收发器，才能组成完整的5G方案。

但由于5G标准尚未敲定，按照业界现在的进度，要到2018年底才能看到相关的设备面世。由于目前的发展需要，因此在由4G向5G演进的过程中，需要一些其他的Modem来弥补这个空白。千兆级LTE Modem就是最好的选择。在去年年底Qualcomm同样发布了千兆Modem X16，而在今年2月份，Qualcomm发布了其第二代千兆Modem X20。

这款芯片基于三星的10nm FinFET制造工艺，其最大理论下载速度高达1.2Gbps，相比X16提升了20%，为Cat.18级别。上传方面没变，最高速率仍为150Mbps，为LTE Cat.13级别。X20的带宽也依然为150Mbps，和X16和X12相同。

除了下载速度的提升之外，这款芯片最大的改进在于：电信运营商提供千兆级LTE网络服务将更加容易。

通过3到5个20MHz载波聚合以及4×4 MIMO 天线，X20能够实现12路的数据流，而X16只能同时支持10路数据流。X20还使用了256-QAM调制，使得单数据流的上传峰值能够达到100Mbps。

另外骁龙X20 LTE调制解调器还可支持更先进的双SIM卡功能。作为首款支持DSDV的骁龙LTE调制解调器，它可使终端中插入的两张SIM卡都能为用户提供超高清语音和其它基于IMS服务的优势。

无线通信道阻且长，携手合作伙伴共同进步

上面虽然介绍了不少Qualcomm的5G成果，但这只是Qualcomm技术池里面的冰山一角。正如其中国区董事长孟樸先生所说：“无线通信之路，道阻且长”。而在过去从2G到4G的发展过程中，无线专家们一次次地挑战物理极限才走到今天。

而现在又面临了一次从4G向5G推进的挑战。孟樸表示，5G时代，Qualcomm将与大家一起推动无线通信技术，用5G改变世界。除了自身在无线技术的研发之外，高通还通过与包括运营商、系统制造商和终端制造商在内的中国产业链上的伙伴，一起推动5G的实现和实施。这就是Qualcomm一直强调的行胜于言，大家一起用实际行动和中国产业链共同进步。