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深度分析5G技术谁家强:芯片组之争

物联网芯片 | 物联网芯片行业,半导体与区块链 2019/06/23 18:30

国内的各个媒体对于中国在5G领域的领先的报道已经屡见不鲜,本文主要从西方研究者的角度来看全球5g技术中的各方的状态,当然5g最核心的一部分是芯片组,所以本文的重点也是对于5G芯片组来开展(这里将其定义为进入5G消费移动设备的芯片组,而不是物联网或工业物联网设备),5G还有另一个方面可以被认为是“芯片组”,它可以用于5G基础设施当中,我们将在本系列的基础设施部分介绍将在后面介绍。

新知达人, 深度分析5G技术谁家强:芯片组之争

在巴塞罗那世界移动通信大会上展示的几款5G调制解调器

谈到5G移动芯片组,自4G时代开始以来,市场已变得更加固化,由于研发成本高、回报低,许多厂商退出市场或出售其业务。过去有很多关于5G移动芯片组的领导地位的研究,但我们将该领域的领导地位定义为首先由商业可用性和芯片组功能定义的领导地位。在这一领域,有许多公司已经提前几个月宣布推出芯片组,但在商业上,这些芯片组推出的时间比竞争对手晚。

参与的企业

如前所述,虽然移动芯片组领域的参与者很少,但它仍然是一个高度动态且竞争激烈的市场,其中包括一些公司在构建调制解调器,一些公司在构建射频前端组件,还有该领域的一些公司两者都在做以更好地解决蜂窝网络日益增加的复杂性,加强整合并缩短产品上市时间。

这个行业的大部分被划分为两类,一类可以使用毫米波,另一类是:其他。主要的原因是毫米波更难传递,并且很少有企业可以将毫米波商业化。但是,毫米波对容量和带宽带来的巨大改变最终将使得其在任何需要密集分布的地方都是必须项。目前5G调制解调器的最大市场是6GHz以下,原因如下:许多国家尚未释放毫米波频谱;毫米波在射频和设备设计方面更难实现;最后,由于频率较高,毫米波不会覆盖较宽的区域。在调制解调器领域,我们有以下宣布5G调制解调器的公司。

华为技术(海思)

华为的5G调制解调器产品被命名为“巴龙”(Balong)。该公司指的是巴龙“平台”,该平台包括调制解调器和射频集成电路。目前还不清楚华为完整的射频前端(RFFE)解决方案。然而,调制解调器本身也被称为“巴龙”,该公司已经宣布,其巴龙5000系列调制解调器今年将在设备上商业化上市。

华为表示,巴龙5000是一个7纳米、多模式的5G调制解调器,同时支持独立网络和非独立网络。第一个发布的产品最初是Mate X可折叠设备,该公司表示,该设备预计将在今年夏天上市。不过,华为后来发布了Mate 20X 5G版,这是去年Mate 20 Pro(搭配巴隆5000调制解调器)的一个版本。,。

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balong 5000

在世界移动通信大会(MWC)上,该公司在介绍对Mate X的5G支持时忽略了毫米波,但同时确实宣称了毫米波的速度;并表示毫米波是将在balong 5000上支持。不过华为暂未展示出MateX或任何设备的毫米波原型,其MateX的网站也没有声明支持任何毫米波频段。

联发科

联发科传统上更像是一个价格较低的追随者或者挑战者,而不是移动调制解调器领域的领导者。然而,与英特尔(Intel)和华为(Huawei)差不多同时,它也宣布将推出一款可移动的5G调制解调器。

联发科的5G调制解调器名为Helio M70,是该公司第一个5G调制解调器。联发科声称,这是一个基于台积电7nm工艺的5G多模式调制解调器,支持独立网络和非独立网络。与高通(Qualcomm)和华为(Huawei)一样,它支持5G NR(New Radio)规格的EN-DC功能,这使得4G和5G的双连通性(以及跨两个网络的集合)能够达到更高的速度。联发科5G调制解调器的问题在于,它没有声称支持毫米波(mmWave),尽管未来调制解调器可能会支持毫米波。没有合适的毫米波前端合作伙伴,联发科不太可能支持毫米波。该公司认为,缺乏毫米波支持是可以接受的,因为它的客户使用这个调制解调器将设备主要提供给6GHz以下的运营商。据称,其低于6GHz的速度与第一代5G调制解调器的峰值速度大致相当。与华为类似,联发科也不生产自己的射频(RF)前端组件,因此依赖合作伙伴将调制解调器集成到OEM设计中。

该公司还宣布,将在2020年初把M70调制解调器与ARM最新的Cortex-A77和Mali-G77内核集成到即将推出的7nm SoC中。联发科表示,M70从去年12月起就已经可以购买,但预计将在2019年下半年上市,这意味着是在未来两个季度的某个时间。

INTEL

INTEL是一个奇怪的例子,因为在收购英飞凌(Infineon)的调制解调器业务后,该公司作为一个相对较新的4G移动运营商,一直在努力与业内其它公司竞争。英特尔在移动设备和智能手机领域有着一段艰难的历史,在成功吸引苹果成为其4G调制解调器客户之前,该公司一直很难为其4G调制解调器找到客户。

INTEL最初宣布,它的第一个商用5G调制解调器将是XMM 8060,之前已经有Gold Ridge 原型调制解调器。然而,在2018年底,英特尔决定XMM 8060将不再作为商业调制解调器,而是作为一个开发平台。这一决定伴随着XMM 8160的发布,XMM 8160是该公司最新的5G调制解调器,能够连接低于6GHz和毫米波(mmWave),以及SA和NSA网络。XMM 8160预计将使用英特尔的10nm工艺节点制造,预计将于2019年下半年上市,2020年可在设备上使用。

最近,在2019年的世界移动通信大会(MWC)上,该公司仍在对其5G调制解调器的性能进行展示,使用一个仿真盒来模拟调制解调器的测试和认证能力,直到ASIC(Application Specific Integrated Circuit)可用为止。然而,英特尔确实宣布,它终于拥有了自己的毫米波(mmWave)射频集成电路,用于为毫米波前端构建一些模拟支持芯片,目标在2020年底或2021年初实现。

在世界移动通信大会(MWC)之后,该公司宣布,在它的主要客户苹果(Apple)与其竞争对手高通(Qualcomm)签署在未来6年内为苹果提供5G调制解调器和IP的协议之后,它将不再寻求5G智能手机调制解调器业务。这让英特尔在5G调制解调器上的所有努力都受到了质疑,因为5G个人电脑上和汽车等行业上的技术发展都需要基于5G智能手机商用为前提。

该公司表示,目前正在评估整个5G调制解调器业务的未来,但该业务是一个规模庞大的业务,要想继续留在这个行业,需要证明整个PC +物联网行业的业务量是合理的。唯一可能的另一件事是将5G整合到未来更多的个人电脑和物联网中,但这可能还需要一年甚至更长时间,而且似乎很难证明未来研发的合理性。在这一点上,我认为英特尔的5G调制解调器业务处于不确定状态,但严格意义上来说它确实有产品。

高通

高通的(集成和独立)调制解调器业务是这家公司过去和现在的主业,其他一切都是其调制解调器技术的补充。高通自CDMA以来一直在制造调制解调器,它实际上确立了这项标准,因此它在蜂窝通信领域有着悠久的历史,并在开发3GPP 5G标准上发挥了关键作用。因此,高通不仅宣布了首款5G调制解调器骁龙X50芯片,而且已经在商业设备中推出了第一个5G调制解调器,也就不足为奇了。

X50不是多模态5G芯片,因此它必须与高通骁龙4G SoC平台配套,主要是为早期"非独立组网"NSA和低于6GHz或毫米波(mmWave)的5G网络部署而设计的。因此,该调制解调器不支持与第二代骁龙 X55相同的功能,骁龙X55包括独立组网(SA)和非独立组网(NSA)网络对毫米波和低于6GHz频率的支持。

高通的骁龙 X55为这两种频谱添加了4G/5G频谱共享支持。骁龙 X55除了在X50中支持的(NSA)和TDD(时分双工(Time Division Duplexing))外,还添加了FDD和SA 5G模式。在X55中,高通还将6ghz以下的支持带宽从100兆赫增加了一倍,达到200兆赫,这使得峰值速度更快。高通声称X55的峰值速度为下降7 Gbps,上升3 Gbps。峰值速度只是博眼球的数字,最终最重要的是设备性能,通常比峰值速度低得多。然而,值得一提的是,最近有报道称,高通第一代X50调制解调器的设备在真实的网络环境下确实达到了2gbps的下载速度,高通在MWC上演示的速度达到4.5+ Gbps。我在这里写过。骁龙X55调制解调器已经开始向客户,预计将于今年年底在设备中推出。

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x50

最后,在调制解调器方面,高通还预先宣布会在2020年初将5G调制解调器集成到SoC中,这与联发科技声称的时间大致一样。

除了推出两代5G调制解调器外,高通还推出了两代5G 毫米波射频(RF)前端模块。这些模块的第二代产品QTM525很小巧,几乎可以集成到任何类型的设备中,这进一步有助于提高毫米波5G的采用率,如果你考虑到信号阻塞更是如此。似乎大多数5G毫米波解决方案会需要至少两个这样的毫米波5G模块,因此它们越小,设备设计人员能够将这些模块轻松集成到智能手机和平板电脑设计中的可能性越大。新的QTM525还增加了对毫米波更多频段(包括24 GHz至27 GHz)的支持,之前已经支持28 GHz和39 GHz频段。

高通还生产用于5G的射频前端PA和分集模块,旨在解决低频段和中频段频段在低于6GHz频段的5G和4G连接问题。高通正在将其PA模块与QET6100信封跟踪器配对,以帮助降低功耗,提高5G的上传性能。随着4G向5G的过渡,大部分RF组件和ET都需要升级或改进,这就是为什么必须为6GHz以下的5G创建新的分集模块。

三星

三星从事调制解调器业务已有相当长一段时间了,尤其是在它将调制解调器植入三星手机已有很长一段时间之后。与华为一样,三星的调制解调器也是内部制造的,只在其手机中使用。此外,与华为一样,三星也拥有相当大的网络基础设施业务,因此它也以不止一种方式参与5G。

我们将在本系列的另一部分中讨论其基础设施业务,但在本系列中,我们将重点介绍三星的Exynos调制解调器5100。Exynos是三星内部soc(System on Chip)的品牌,其调制解调器也有相同的品牌,类似于高通的晓龙品牌。与高通的调制解调器一样,三星的调制解调器不仅支持(毫米波)mmWave,而且支持低于6GHz的频率,支持LTE和5G;它是与三星自己的射频集成电路毫米波。Exynos 5100是指整个平台,包括调制解调器、射频(RF)、ET(包络跟踪)和电源管理IC。三星正在一个基于10nm工艺节点上构建Exynos调制解调器5100。

三星的Exynos 5100芯片组可以在其新推出的Galaxy S10 5G中找到。然而,值得注意的是,并非所有版本的Galaxy S10 5G都将搭载三星的Exynos芯片组,而美国的版本将搭载高通的晓龙芯片和毫米波模块。这是因为三星通常在某些市场销售高通芯片,在其他市场销售三星芯片。

紫光展锐(Unisoc)

紫光展锐(Unisoc)是5G领域的最新参与者之一,但不是在调制解调器领域。紫光展锐的前身是展讯,是提供5G调制解调器的最后一家主要调供应商。紫光展锐在2019年2月下旬的MWC大会上发布了它的第一个5G调制解调器,IVY510,以及它的5G技术平台MAKALU。该调制解调器不像其他调制解调器那样针对领先的7nm制程节点,而是使用台积电的12nm制程构建的,这可能是为了节省成本。调制解调器本身是多模式的,支持2G到5G,对于低于6 GHz的带宽可支持高达100 MHz。和其他调制解调器一样,IVY510将同时支持独立和非独立的5G网络,但它们的任何公开资料中都没有提到毫米波。由于紫光展锐通常是中低端产品OEM(Original Equipment Manufacturer)的供应商,因此成本非常重要;支持毫米波增加了设备的成本,而且很可能还不是紫光展锐原厂设备制造商(OEM)在市场上的必要特征。

Skyworks Solutions

虽然Skyworks不是调制解调器供应商,但它确实为许多智能手机OEM厂商提供了用于蜂窝连接的射频(RF)前端解决方案。 该公司提供调制解调器和网络之间的许多组件,包括滤波器,放大器和其他RF前端组件。Skyworks已将其5G产品命名为Sky5,其中包括功率放大器,滤波器以及集成它们的一些模块。 由于Sub-6GHz和毫米波都支持大量5G频段,因此模块变得越来越重要。 然而,在可预见的未来,SkyWorks的解决方案仅适用于低于6Hz的5G解决方案,直到该公司为毫米波创建射频IC或模块。所有拥有毫米波解决方案的参与者都将前端作为完整的模块提供,因此我怀疑我们最终可能会看到来自Skyworks的类似内容。

Qorvo

Qorvo与SkyWorks的情况非常相似;事实上,该公司是Skyworks的最大竞争对手,两家公司共同占据了全球RF前端芯片组和部件市场的庞大份额。Qorvo也不制造调制解调器,也不像本文提到的其他一些玩家那样制造手机,但确实帮助OEM合作伙伴以优化无线电性能的方式来集成部件组件。此外与SkyWorks一样,Qorvo的大多数移动5G前端解决方案是为Sub-6GHz 5G智能手机和其他设备设计的。

不过,Qorvo确实为基础设施提供了一些毫米波无线电解决方案,但这似乎并没有影响其移动部门。毫米波方面最先进的公司在构建60 GHz Wi-Fi解决方案已经在尝试使用Oorvo的产品,然后克服了毫米波方面的一些挑战。

总体来说,美国在5G技术仍然不容小觑,高通在毫米波领域仍然处于技术领先地位,但中国的华为,mtk,紫光展锐占据了三席,这个比在4g时代只能后发的状况已经好得太多,同时基于中国巨大的市场和成本优势,如果没有毛衣战,爬上第一的位置应该就是时间问题而已。

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