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5G商用芯片的大规模部署还有哪些挑战

半导体动态 来源:工程师吴畏 2019-07-09 16:07 次阅读

随着5G商用的开启,5G商用芯片的研发测试也在紧锣密鼓地进行。有消息称,三星电子已经向部分手机厂牌提供5G芯片,客户企业正在密集测试。与此同时,联发科、紫光展锐也在近期进行了基于5G芯片的网络测试,华为的国行5G手机也在本月入网。对于即将到来的5G风口,芯片厂商做了哪些部署?5G商用芯片的大规模部署还有哪些挑战?

头部企业各显神通

在5G节点,继续跟进的芯片厂商高通、华为、三星、联发科、紫光展锐等,以及传闻中正在研发5G基带的苹果。各大芯片厂商主打不同亮点,各有优势。

作为通讯技术的龙头,高通在5G有着显著的先发优势。早在2016年10月,高通就发布了首款面向5G网络的调制解调器X50,峰值下载速度达到5Gbps,约为4G调制解调器的5倍。在今年年初的CES上,高通宣布2019年30多款5G移动终端将采用骁龙855移动平台+X50调制解调器的方案。目前,采用高通方案的5G终端已经陆续上市,例如在欧洲、澳洲等海外市场开售的OPPO Reno 5G版,在英国发售的一加7 Pro 5G版,以及率先在瑞士发售的小米MIX 3 5G版等。

由于X50仅支持NSA,而中国移动宣布2020年1月1日以后,入库的5G手机必须支持NSA和SA双模,目前搭载X50的手机能否在2020年以后继续使用也引起了用户的讨论。芯谋研究总监王笑龙向《中国电子报》记者表示,已经入库的(NSA单模)手机在2020年以后可以继续使用,未入库的手机到2020年能用上支持NSA/SA双模的基带。而高通也已经推出了下一代5G基带芯片X55,支持NSA/SA双模式,并实现了7Gbps的速率。高通产品市场高级总监沈磊表示,骁龙X55目前处于供样阶段,预计2019年发布商用终端。

相比高通从单模向双模过渡,华为的5G多模终端芯片巴龙5000率先实现了对NSA/SA的双模支持,峰值下载速度达到6.5Gbps,也是首款支持V2X的5G多模芯片。华为旗下搭在巴龙5000的终端产品已经陆续问世,例如获得CES Asia最佳网络通信产品奖的5G CPE Pro,能将5G转化为WiFi网络信号,速率能达到3.2Gbps;以及5G折叠手机华为Mate X和国内首款入网的5G智能手机Mate 20 X 5G版。虽然发布时间未定,但Mate 20 X 5G有望成为首款上市的5G国行手机。

5G芯片的另一个重要玩家联发科,则“抢发”了5G SoC,预计今年第一季度送样,2020年第一季度发布商用终端。这款SoC搭载了联发科Helio M70调制解调器,Arm Cortex A77 CPU,Arm Mali-G77 GPU,峰值吞吐量达到4.7Gbps下载速度,支持NSA/SA组网。紫光展锐近期也传出2020年推出5G SoC的消息。展锐旗下已经有5G基带芯片春藤510,基于12nm制程,支持NSA/SA组网。预计2020年推出的5G SoC将采用7nm工艺。

苹果也是5G芯片不可忽视的研发力量。经历了与高通的专利大战,与英特尔的分道扬镳,苹果反复释放出自研5G基带的信号。有消息称苹果考虑收购英特尔在德国的调制解调器部门。早先,苹果还传出将调制解调器团队转移到硬件技术部门,由主导苹果A4开发的Johny Srouji负责,以及挖角英特尔调制解调器工程师的消息。目前三星、华为、苹果占据了智能手机全球出货量前三,而华为、三星都研发了自己的5G基带芯片,如果苹果也加入其中,恐怕未来的5G手机市场竞争将更加胶着。

成本是5G终端进入消费市场的第一道门槛

从2G时代到5G时代,“有必要用”和“用的起来”是移动通讯发展的关键。

所谓“有必要用”,是指发掘5G商用场景。集邦咨询分析师姚嘉洋向记者指出,目前5G商用芯片的布署,基本上分成手机端、车用/无人机物联网等三大应用领域。现阶段手机端领域的发展较快,但从MWCS2019上也可以看到在无人机与物联网应用,也有不少进展。王笑龙也向记者表示,手机通讯是5G的最主要场景,汽车、物联网,以及野外生产等需要高速、室外、移动数据传输的行业应用也是5G的适用场景。

而“用的起来”,一方面要使5G芯片符合不同商用场景的需求,一方面是成本可控。王笑龙向记者表示,移动端对芯片综合性要求最高,既要求成本低、发热量小、体积小,又要求多频谱、全球通。基站芯片要求吞吐量大,能满足若干终端的需求。物联网芯片功能相对单一,最大的要求是成本低。

在5G商用初期,成本是5G终端进入消费市场的第一道门槛。对于消费者而言,最先接触的5G体验就是以手机为代表的移动通讯,而移动终端往往成本敏感。摩根大通报告指出,5G手机芯片平均价格比4G LTE贵将近1.85倍。

5G手机芯片为什么这么贵?姚嘉洋向记者指出,5G必须向下相容4G/3G等频段,再加上为了要提升使用者的体验,载波聚合的技术含量势必也要有所提升。此外,又要引进先进制程来提升整体的运作效能,因此成本提高。单以Sub-6GHz的5G手机来说,前端射频的成本上相较于4G手机要提升20到30%左右。

降低5G芯片的成本,需要产业链的共同努力。王笑龙向记者指出,5G芯片目前还在技术化阶段,基带面积偏大,物料成本高,经过技术验证之后会向SoC整合,进行产品化。要摊薄成本,关键是将用户的需求激发起来,这需要5G内容开发商的努力。

姚嘉洋认为,在进入5G手机市场后,昂贵的成本结构5G布署初期,势必会造成一定程度的阻力。不过,2019年年底到2020年年初,高通、联发科等芯片厂商会陆续推出5G SoC,将有机会拉低5G手机的零组件成本。另外,加速5G手机的使用,形成规模效益,也会优化成本结构。

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