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围攻高通?盘点有资格入局5G芯片战的“头号玩家”

5G三大应用,增强型移动宽带将首发

以量子通讯和5G技术为代表的新一轮科技革命的到来,5G将会为无人驾驶、物联网等应用带来革命性的体验变化。

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从5G应用角度来看,目前主要分成三大应用场景:

首先是增强型的移动宽带(Mobile eMBB),也就是以手机等移动终端为主,从现在的4G LTE向5G逐渐演进。对于手机用户来说,5G带来的速率和带宽提升可能无法带来颠覆性的用户体验提升。在日前举行的全球分析师大会上,华为轮值董事长徐直军就表示,广大的终端设备用户可能并不会察觉“5G与4G技术之间的存在实质性差异”。市场研究机构Canalys分析师Ben Stanton就此发表自己的观点,“真实的情况是,移动通信行业对5G技术的前景更多偏向于悲观,但华为却是行业中首家说明这一事实的大型基础设施供应商”。

第二大应用场景是毫米波技术,在这个领域美国走得最靠前,目前主要的应用场景叫固定无线接入设备(FWA),这种场景类似于固定宽带,不适合用在手机等移动应用中。

第三大应用场景是高可靠低延时通信(uRLLC)以及大规模机器通信(mMTC),简单来说就是5G时代的IoT通信。目前业界谈到的NB-IoT 、eMTC、包括cat M1/M0都还是基于4G LTE时代的IoT通信。未来包括无人驾驶、AR/VR等应用将主要采用这种5G技术。

在中国市场,因为到2020年5G商用的时候,所有产品都主要集中在增强型移动宽带,因此本文的重点讲聚焦在5G手机芯片领域。

为何中国运营商选择独立组网?

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除了新的定义成5G的频段外,到2020年还会有很多4G频段的重耕,需要在现有的4G射频基础上同时支持5G-NR标准。NR的意思是new radio,目前主流的手机芯片公司,包括高通、华为、英特尔都将把5G-NR全新的收发机芯片和4G的LTE芯片做两个芯片。预计到2019年后会出现更多的基于5G-NR模块的产生。

目前在5G领域发展最领先的主要是四个国家:中国、美国、日本、韩国。其中中国的频段主要在6GHz以内,有两个频段,一个是3.3到3.6GHz的300MHz的带宽,另外一个是4.8到5GHz,200MHz带宽。美国的频谱资源在3.5G到3.7GHz,这也是为什么美国运营商在2020年前都是把重点放在毫米波,因为没有频谱资源。

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根据3GPP联盟的5G标准第一版,分为非独立组网(Non-Stand Alone,NSA)和独立组网(Stand Alone,SA)两种方案。非独立组网作为过渡方案,以提升热点区域频宽为主要目标,依托4G基地台和4G核心网工作。独立组网能实现所有5G的新特性,有利于发挥5G的全部能力,是业界公认的5G目标方案。简单来说,NSA就是5G和4G一起组网,控制信号通过4G网来走,内容传输通过5G网来走;SA就是单独的一张5G网,控制信号和内容传输都通过5G网来走。

据爆料,目前在全球的所有运营商只有两家会走SA路线,就是中国移动、中国电信。其他所有国外运营商,包括中国联通,目前的规划都是NSA组网。SA和NSA组网各有优势。NSA的好处是核心网、接入网基于4G-LTE,只需要带数据内容层面做5G的基站部署,从资本的角度会节省很多。NSA也让全球各大运营商的5G商用速度大大提前。相对来说,SA的布网需要全部重新投入,包括核心网、接入网、数据链网都是基于5G-NR,投入相当大。

不过中国运营商的优势在于,推行5G更多是国家战略,因此不用过多从成本角度来考虑问题。5G有很多LTE网络无法实现的功能,比如网络虚拟化管理、网络切片等,另外未来所有的NSA都将最终演进到SA,从整体系统的投入成本上,一步到位的SA可能最终更节省。

哪些玩家有资格入局5G芯片战?

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高通展示从最低端的LTE Cat4到最高端的Cat20演进图

众所周知,5G系统设计采用的是LTE作为基础,从LTE芯片设计能力可以看出其5G芯片能力。目前LTE芯片最厉害的应该是CAT20,其次是CAT12和16,这些速率都可达到1Gbps以上的能力,只有做到1Gbps以上速率,才算有资格进入5G战局。高通的骁龙X24下行速度达到2Gbps,支持Cat20,是目前全球速率最快的商用4G基带。

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此前,高通发布了5G新空口(NR)调制解调器系列Qualcomm X50,预计在2019年开始实现支持6GHz以下和毫米波频谱频段的5G移动终端商用。

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Intel也公布了其5G调制解调器芯片XMM 8000系列,在今年的MWC展上也展示了在平昌冬奥会上视频直播的VR应用。与传言称,苹果将在下一代iphone中采用Intel的XMM8060 5G基带。

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三星也在极力发展5G基带技术,虽然有分析指出三星在开发RF天线模组和5G基带芯片方面,特别是毫米波领域缺乏经验。不过在2018年的CES上三星展示了其5G 基带Exynos 5G,最高可支持5Gbps速率,预计2019年初商用,这与高通X50商用时间基本同步。

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尽管中兴旗下的中兴微电子在5G领域布局多年,此前也推出了支持Pre 5G的基站芯片,不过一直没有发布真正可量产商用的5G手机芯片。

中兴除了是全球领先的电信设备提供商,同时也是手机终端制造商。而在此前举行的MWC展上,中兴就展示了一款采用高通芯片的1.2Gbps下载速度的准5G原型机。在中国,华为和中兴都是5G技术的主要玩家。不过随着中美贸易战的战火燃烧到科技领域,这两家公司正在不同程度的受到负面影响。美国对中兴进行的禁运令意味着中兴将无法采用高通芯片来迎接即将于2020年到来的5G手机商用。

与中兴相比,华为在2017年的净增收入九成以上来自非运营商业务,这表示华为对于运营商业务依赖明显减弱,而对终端收入依赖增加。华为虽然一直避免与高通产生直接竞争,但由于在美国市场迟迟无法打开局面,在日前深圳举办的全球分析师大会上,华为宣布已经不再将美国市场当成其全球战略的一部分。实际上即使没有美国市场,华为运营商设备已是全球第一,手机出货超过苹果也不是难事。

尽管在今年的MWC上,华为发布了首颗5G芯片Balong 5G 01。但华为海思一直以来的策略都是芯片是战略武器,仅供自己终端品牌使用,同时华为一直在采购高通、MTK等第三方芯片。这样将能保证华为的智能手机业务更健康地发展。加之三家厂商的芯片相互间竞争,有利于麒麟芯片的竞争力不断得到提升。笔者认为,华为的这个决策一方面是为了避免直接与高通等供应商产生直接竞争,另一方面也是为了自身供应链的成熟稳定。

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尽管高通市场营销高级总监PeterCarson在媒体采访时质疑华为芯片体积过大,并不适合于移动终端的需求。不过Balong 5G 01本身就不是一款手机芯片,而是一款用于网关产品中的基带芯片。实际上,华为也在随后的对外宣传中回敬,认为直到2017年12月开始3GPP才冻结第一版的5G标准,也就是说这以后推出的才是真正的5G标准芯片。“你可以问问他们,遵循的是什么标准?5G的物理层标准是去年底才定的,不能说我自己调试一下就能用,标准没定那就不叫5G。”华为海思CTO艾伟表示。据华为在官方新闻稿中的描述,Balong 5G 01是"首款商用的,根据3GPP规范的5G芯片"。

据介绍,将在2018年发布的华为麒麟980很有可能采用本次MWC上发布的4.5G基带Balong765,这款芯片支持LTE Cat19,FDD速率达到1.6Gbps,TD-LTE速率达到1.16Gbps。预计要到2019年将会真正推出支持手机的可商用5G芯片。

另外一家值得一提的公司是紫光展锐。此前展锐就曾透露其5G计划,预计真正的商用会在2021年,到2019年会推出标准和非标准的R15芯片,到2020年会推出R16芯片,并解决高频毫米波的器件研发问题。“我们会在2019年的MWC推出一支可以点亮的搭载5G芯片的商用手机。” 紫光展锐CTO王靖明表示,展锐的第一代商用5G芯片将以Qualcomm X50作为标杆,峰值吞吐率会达到5Gb左右,同时会加入Cat 15的功能。

“5G对联发科的利润贡献预计要到2020年。”联发科技在5G领域的消息公布不如友商激进,根据联发科技资深副总经理暨技术长(CTO)周渔君博士的描述,具体的商用时间点可能会延后到2020年。据透露,目前MTK已经有能力提供1Ghz以上速率的基带,算是拿到了进入5G之战的门票,不过暂时还落后于高通等友商的速度。周渔君表示,MTK的想法是在5G进入主流应用市场的时候冲到前面。

周渔君认为,对于增强型的移动宽带来说,无论手机支持射频的频段是4G还是5G,都面临很多挑战。“你不可能仅仅支持5G,还必须上下兼容3G、4G。” 周渔君认为,5G手机将会集成多个频段射频,无论是滤波器、开关、功率放大器以及整合的前端模块,都会有额外的设备器件设备产生。因此5G设备会有许多区别于4G射频的半导体元器件。多制式的5G基带将需要更多的阻隔性,同时RF的复杂度也会支持更多组合,从成本、复杂度、功耗等角度来看,5G商用基带应该至少从7nm开始。此外,5G的RF收发器也将会将一些功能放到基带领域。

综上所述,虽然各大运营商都预测5G商用的时间点将在2020年,但是各大5G手机商用芯片的发布时间会提前到2019年,预计第一代5G商用手机芯片将至少采用7nm工艺。目前包括小米、华为、OPPO、VIVO等不少手机厂商都将5G手机的推出时间定在了2019年。从目前已经公布的信息来看,高通在5G手机芯片商用上走在最前,而Intel和三星基本保持同步,华为麒麟紧随其后,紫光展锐和MTK则奋起直追。谁能挑战高通的领先地位?相信2019年就可见分晓。

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