《電子技術(shù)應用》
您所在的位置:首頁 > 嵌入式技術(shù) > 業(yè)界動態(tài) > 5G核心,,天線與射頻篇!

5G核心,,天線與射頻篇,!

2018-09-08

移動通信研究院院長張同須在接受媒體采訪時指出:隨著5G商用部署時間臨近,,5G基礎通信設施的建設將日益完善??紤]到5G的大帶寬,、高頻率,、大規(guī)模天線陣列、低時延,、超大規(guī)模連接這些標志性特征,,也將帶動高功率器件、高速AD/DA,、高速光模塊,、先進工藝節(jié)點的高速處理芯片、先進的封裝技術(shù),、高端板材等專業(yè)技術(shù)領域的興起,。


5G頻譜和投資


有相關媒體也提前披露,中國5G頻譜現(xiàn)已進行了內(nèi)部的劃分,。據(jù)悉,,頻譜初步分配方案為中國聯(lián)通和中國電信分別獲得3.5GHz左右各100MHz的頻譜資源,中國移動獲得2.6GHz附近100MHz頻譜資源,。當然,,這些分配方案還未正式公布,未來可能還會有所變動,。


由于2017年工信部發(fā)布的5G頻譜規(guī)劃中沒有2.6GHz,,所以大多數(shù)設備廠商都在布局3.3-3.6GHz、4.8-5.0GHz這兩個頻段,,對比之下3.5GHz頻譜的通信設備產(chǎn)業(yè)鏈則更加完整,,這對于聯(lián)通與電信來說無疑是一個利好的消息,能夠依靠成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,,來快速建立自己的5G終端優(yōu)勢,。


然而,對于移動而言,,這樣的選擇也并非對自己不利,,2.6GHz的射頻、天饋等技術(shù)在4G時代已經(jīng)成熟,,基于自身龐大的市場份額以及眾多的基站,,依托于2.6GHz頻段可以讓移動快速切入5G當中,利用原有大量的TD-LTE設備,,能夠在5G建設中擁有速度優(yōu)勢,,借助原有設備的升級改造,可以加大5G覆蓋能力,。同時,,把2.6GHz分配給中國移動,也是為了避免移動大量的設備被浪費,,可以再次發(fā)揮余熱,。這樣,,就注定了中國移動對5G設備的采購會大大降低,從而導致5G設備支出的縮減,!


天線與射頻的關鍵性

由于5G的頻段遠比2G,,3G,4G要高,,所以引入Massive MIMO天線陣列是必然的選項之一,。


因為當發(fā)射端的發(fā)射功率固定時,接收端的接收功率與波長的平方,、發(fā)射天線增益和接收天線增益成正比,,與發(fā)射天線和接收天線之間的距離的平方成反比。在毫米波段,,無線電波的波長是毫米數(shù)量級的,,所以又被稱作毫米波。而2G/3G/4G使用的無線電波是分米波或厘米波,。由于接收功率與波長的平方成正比,,因此與厘米波或者分米波相比,毫米波的信號衰減非常嚴重,,導致接收天線接收到的信號功率顯著減少,。怎么辦呢?我們不可能隨意增加發(fā)射功率,,因為國家對天線功率有上限限制,;我們不可能改變發(fā)射天線和接收天線之間的距離,因為移動用戶隨時可能改變位置,;我們也不可能無限提高發(fā)射天線和接收天線的增益,,因為這受制于材料和物理規(guī)律。唯一可行的解決方案是:增加發(fā)射天線和接收天線的數(shù)量,,即設計一個多天線陣列,。


在高頻場景下,穿過建筑物的穿透損耗也會大大增加,。這些因素都會大大增加信號覆蓋的難度。特別是對于室內(nèi)覆蓋來說,,用室外宏站覆蓋室內(nèi)用戶變得越來越不可行,。而使用massiveMIMO(即天線陣列中的許多天線),我們能夠生成高增益,、可調(diào)節(jié)的賦形波束,,從而明顯改善信號覆蓋,并且由于其波束非常窄,,可以大大減少對周邊的干擾,。


考慮到5G這個特性,,5G終端最重要的設計就是非金屬后蓋(提高穿透性),以及需要更多天線,!


今天主要講天線的射頻,!


射頻前端芯片

5G應用均可歸為eMBB(增強移動寬帶)、mMTC(5G時代的萬物互聯(lián))與uRLCC(高可靠性,、零時延應用)三種應用場景,,這些場景的延伸會促進很多額外射頻器件的產(chǎn)生,無論是在基礎設施領域還是在移動終端智能手機領域,。

微信圖片_20180908211236.jpg

        射頻前端模塊組成示意圖


射頻前端芯片市場大致分為兩個方向:


一,、是移動終端市場,分為兩個部分


1,, 手機

盡管智能手機滲透率接近飽和,,增長率逐漸放緩,但是多天線陣列導致內(nèi)部射頻前端芯片的數(shù)量和價值持續(xù)提高,。


2,,物聯(lián)網(wǎng)(IOT)

作為5G最重要的應用場景,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)借助5G落地,,成為驅(qū)動射頻前端芯片市場發(fā)展的最大引擎,。市場預計至2019年,市場總規(guī)模將超過200億美元,,年復合增長率超過15%,;


二、基站

相比終端市場,,此領域市場規(guī)模較小,,但5G核心技術(shù)Massive MIMO、微基站,、毫米波將會首先在這一市場得到應用,,預計先于終端市場進入產(chǎn)業(yè)化階段,率先收益,。


根據(jù)頻譜劃分,,移動的5G基站建設可能遠少于電信和聯(lián)通。


移動終端市場,,5G射頻器件的主戰(zhàn)場,!


對于以智能手機為代表的移動終端設備來說,在由4G到5G的演進過程中,,射頻模塊需要處理的頻段數(shù)量大幅增加,、以及高頻段信號處理難度的增加都會進一步提升終端內(nèi)部射頻器件復雜度,各類射頻器件將更廣泛地使用于 5G 新技術(shù)中,天線以及濾波器,、功率放大器,、開關等射頻器件將迎來新的快速增長期。

微信圖片_20180908211334.jpg

圖表:全球手機射頻器件與天線市場規(guī)模將迎來新的快速增長期(單位:億元)

在5G的前端架構(gòu)里面,,除了PA,、濾波器、LNA等傳統(tǒng)的射頻收發(fā)器件以外,,更多的是前端天線的分配問題,,多工器如何支持更好的載波聚合,天線分工器可能需要與手機廠家合作,,他們決定手機里用哪幾根天線,,每根天線支持的頻段等等。


射頻前端芯片作為移動智能終端產(chǎn)品的核心組成部分,,市場份額擴張迅猛,。


移動通信基站市場,第二戰(zhàn)場


基站是提供無線覆蓋和信號收發(fā)的核心環(huán)節(jié),,包括基站主設備和室外天饋系統(tǒng),。基站系統(tǒng)包括天線,、射頻,、小微基站等部分,產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)主要涵蓋基站天線,、射頻模塊,、小微基站與室內(nèi)分布等。

 

微信圖片_20180908211359.jpg

目前主要的基站天線和射頻模塊廠商包括華為,、京信通信,、通宇通訊、摩比發(fā)展,、大富科技(射頻),、武漢凡谷(射頻)等,小微基站廠商包括邦訊技術(shù),、京信通信,、佰才邦等。其中通宇通訊,、摩比發(fā)展,、京信通信擁有Massive MIMO 技術(shù)優(yōu)勢,且與中興,、華為等主設備商進行過天線射頻一體化深度合作。

 

對集成度要求不高的基站射頻器件上,我國已經(jīng)有部分廠商有能力提供產(chǎn)品,,例如武漢凡谷,、大富科技等。同時,,我國也有一些濾波器研究公司進行持續(xù)投入,,諸如麥捷科技、長盈精密等,。

 

在今年的巴塞展上,,武漢凡谷展示了針對5G Massive MIMO的小型化介質(zhì)濾波器產(chǎn)品,還發(fā)布了應用于不同場景的全新RF技術(shù)解決方案,,實現(xiàn)更小體積,、更低成本、更優(yōu)性能,。雖然諸如數(shù)模轉(zhuǎn)換器,、濾波器此類器件單價不高,但在未來5G時代,,隨著基站建設數(shù)量的增多,,其產(chǎn)品需求量將很大。


國內(nèi)外射頻供應商的機會


一,、繞不過的國外專利

國外射頻芯片和器件技術(shù)已經(jīng)非常成熟,,尤其是面向高頻應用的BAW和FBAR 濾波器,博通,、Qorvo 等企業(yè)已有多年技術(shù)積累,,我國BAW和FBAR專利儲備十分薄弱,自主研發(fā)面臨諸多壁壘,。


二,、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度

目前全球射頻前端芯片產(chǎn)業(yè)擁有較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,歐美IDM大廠技術(shù)領先,,規(guī)模優(yōu)勢明顯,,臺灣企業(yè)則在晶圓制造、封裝測試等產(chǎn)業(yè)鏈中下游占據(jù)重要地位,。


在天線方面,,深圳市信維通信股份有限公司(簡稱“信維”)是國內(nèi)小型天線行業(yè)發(fā)展的領跑者,集研發(fā),、制造,、銷售于一體,主要研發(fā)和生產(chǎn)移動通信設備終端各類型天線,,包括手機天線/GPS/WIFI/手機電視/無線網(wǎng)卡/AP天線等,。迄今為止,,信維客戶已經(jīng)覆蓋國內(nèi)外知名手機廠商和方案商以及ODM/OEM廠商。


我國在射頻領域的落后是不爭的事實,,雖然在低頻通信時代全力追趕,,但和國外相比還差距甚遠,關鍵的射頻器件幾乎全部依賴進口,。到了高頻通信時代,,挑戰(zhàn)將更大。5G對射頻前端芯片的更高要求催生出BAW濾波器,、毫米波PA,、GaN工藝PA 等新的技術(shù)熱點,形成新的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動力,。


當然,,國內(nèi)企業(yè)在半導體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的大趨勢下,在射頻前端的不同環(huán)節(jié)也有取得進步:


設計方面,,唯捷創(chuàng)芯(Vanchip)的3G/4G射頻前端方案已實現(xiàn)穩(wěn)定出貨,,營收逐年增長,


銳迪科在與展訊合并為紫光展銳后,,對PA事業(yè)部投入巨大,,迅速在多條產(chǎn)品線推出新產(chǎn)品;


代工方面,,三安光電與老牌砷化鎵,、氮化鎵化合物半導體晶圓制造代工廠商GCS成立合資公司,GaAs產(chǎn)線實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn),,GaN產(chǎn)線試產(chǎn)中,;


封測方面,長電科技擁有的SiP和Flip-chip封裝工藝是提高射頻前端芯片集成度的核心技術(shù),。


風險提示:


1,, 5G設備投資不及預期的可能性極大,特別是網(wǎng)絡覆蓋,。

如何用更少的投資取得更大的收益,,是各大運營商需要考慮清楚的問題。


中國移動已經(jīng)明確表示節(jié)約投資,,復用4G基礎設施,。

在“2018 5G網(wǎng)絡創(chuàng)新研討會”上,談及5G無線網(wǎng)部署策略,,中國移動通信集團設計院有限公司高級工程師堯文彬表示,,要統(tǒng)籌兼顧、因地制宜部署好5G網(wǎng)絡,?;诂F(xiàn)網(wǎng)站址共址建設5G網(wǎng)絡,,整合現(xiàn)網(wǎng)天面資源,最大限度降低建設費用和租金,。


聯(lián)通和電信的合并傳聞也可能是為了減少5G的重復投資,!所以移動通信基站市場,很可能不及預期,。


重點注意,中興通訊,,烽火通信等估值偏高的個股,。


2,如果網(wǎng)絡建設不及時,,也許可能推遲換終端機潮的到來

網(wǎng)絡覆蓋的不及時,,肯定會帶來換機緊迫性的降低,但是一般新手機再5G商用前夕就會支持5G網(wǎng)絡,。所以,,科技時髦感也許會削弱網(wǎng)絡覆蓋對換機潮的影響。


3,,物聯(lián)網(wǎng)的推進不及時

物聯(lián)網(wǎng)的推動主要靠政府推動和場景落地,,雖然NB-IOT不必須依賴5G,但是5G的落地肯定可以加速推動IOT場景落地,,形成規(guī)模共振,!所以,如果5G為網(wǎng)絡覆蓋建設不及時,,那么也可能拖累IOT的推進,!


小結(jié)


5G,箭在弦上,,不得不發(fā),,但是也可以慢慢發(fā)!目前看來,,可以關注更靠譜的終端和IOT相關企業(yè)的發(fā)展情況,,而不是一哄而上瘋搶網(wǎng)絡覆蓋設備商的投資機會。也許,,這里隱藏著不小的風險,!


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點,。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,,請及時通過電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失,。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected]