5G手機即將到來，不可不知的技術英雄 | 半導體行業觀察

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第一部5G手機什麼時候能到來？

從目前5G技術的推進速度來看，已經遠遠超出了我們的想像，從2019年的小範圍試商用，到2020年的全面商用，5G技術已經是迫在眉睫的事情。

而我們第一個接觸5G技術的應用一定是智能手機，對於絕大多數用戶來說，5G手機更是不太遙遠的事情。蘋果，三星，華為都不斷的提出對於5G手機的暢想和技術。

而對於先進技術的追求，不論是哪一個企業，哪一個國家都不甘落後的。但是，智能手機和手機廠商真的準備好迎接5G技術的到來了嗎？

先進技術的部署，必須要有技術解決方案的支持，對於任何一種技術都是如此，5G也不例外。

「在5G技術廠商當中，原型方面能夠提供完整解決方案的廠商，就不能不提到Qorvo。」Qorvo移動產品戰略市場部亞太區高級經理陶鎮在接受採訪時表示。

5G帶來的多方面挑戰

為什麼說5G的部署離不開Qorvo提供的完整解決方案呢？

那就需要首先解釋下當我們將5G技術進行應用的時候，必須面對的諸多挑戰，只有能夠解決這些挑戰的解決方案，才能夠推進5G的部署。

在陶鎮看來，5G的出現並不僅僅是簡單的傳輸速度的疊加問題，同時也提出了許多新的要求。

相比於以往的 2G、3G、4G，5G絕對不是簡答的算術問題，在4G的基礎上增加一點，就是所謂的5G技術，這不僅聽起來荒謬，更是不符合科技發展的想法。

為了實現在通訊速率和容量上的升級，5G主要做了以下三大技術的改變：一是使用了更多的通訊頻段，二是使用了 Massive MIMO技術，三是使用了載波聚合技術。

首先，在通訊頻段方面，到 2020 年，5G 應用支持的頻段數量將實現翻番，新增 50 個以上通信頻段，全球 2G/3G/4G/5G 網路合計支持的頻段將達到 91 個以上。

從表面上，頻段的增加僅僅只是數量在增加。但是，對於技術人員來說，這種看似簡單的問題，在增加的過程中，面對的挑戰反而越難。

陶鎮強調，「隨著頻段不斷增多，不僅濾波器設計的難度會大幅增加，需要採用的濾波器數量也會是目前的數倍之多。」

其次，作為 LTE 及未來 5G 的關鍵技術之一，MIMO 技術使得通訊的速率和容量實現成倍增長。

這種能夠在多個通信標準中延續下來的技術，自有其存在的必要，也更顯其存在的重要性。

在Qorvo看來，4G系統中，雖然MIMO技術已經得以廣泛應用，但是適用於LTE的標準，如果非要拿來生搬硬套到5G技術中，也許說不上完全不能用，至少總有那麼一些不協調的感覺，偶爾拖拖後退，也是有可能的。

所以陶鎮認為，面對5G在傳輸速率和系統容量等方面的性能挑戰，天線數目的進一步增加仍將是MIMO技術演進的重要方向。

最後，由於載波聚合技術將數個窄頻段合成一個寬頻段，在實現傳輸速率大幅提升的同時，也大大增加了對射頻器件性能的要求以及射頻系統的複雜度。簡單來說，這就相當於將幾小桶水放大一個大的水缸里。小的水桶，用什麼材質都可以，壓力不大，想破也不容易。大的水缸，水壓大，材質差一點，就支撐不住。

「針對多通信頻段， MIMO 多天線技術以及載波聚合技術所帶來的種種問題，Qorvo憑藉多年來的研發技術不僅給出了自己的看法，也推出了相應的解決方案。」陶鎮表示。

通訊頻段：不同國家不同選擇

為了服務於不同地區的不同客戶和手機廠商，全球各地的運營商在對本國的5G頻譜進行投資的時候都會根據實際情況進行有傾向性的選擇。

而Qorvo作為一個解決方案提供商，想要滿足於服務於不同電信運營商，跟準確的說是滿足各國地區智能手機的需求，也必須做到因地制宜的提供解決方案。

因此，Qorvo 依照頻譜和移動或固定無線接入兩種特性，將網路容量的這種擴張分成兩類：從短期看，在 2.6 Ghz 至 6 Ghz 之間運行的手機基站 (4.5G) 升級將通過額外的通道帶寬，提升客戶體驗；從長期看，真正的 5G 毫米波固定式無線接入將推動並大幅提升固定用戶的帶寬。

準確來說，Qorvo 將5G初期階段運營商對於通信頻段的選擇歸為兩類：

其一是低頻頻段。這一部分目前選擇的國家有中國和日本。據了解日本研發的是4.5GHz前後的低頻率5G網路，這種低頻信號的特點是覆蓋範圍廣，適合建築物較多的場所。而中國提倡中低頻段的應用，主要是6GHz以下的中低頻段。而在中國移動等國內運營商看來，5G的頻譜應該是高中低頻段結合，而不僅僅是高頻段，只有通過這種組合方式才能夠更好的服務於手機。

另一部分美國和韓國則研發的是基於28GHz左右高頻的5G網路。其中，美國更加偏向於毫米波技術的選擇。為了利用毫米波來實現5G網路，研究人員必須開發新的技術、演算法和通信協議，因為毫米波信道的基本性質與當前的蜂窩模式截然不同，並且是相對未知的。

但是，無論是中國日本目前正在研究的中低頻段，還是韓國的高頻頻段，以及美國主攻的毫米波頻段，都是5G技術早起部署階段的一種選擇，而手機廠商在與運營商，技術廠商溝通之後，才會統一確定需要的技術標準，確定解決方案。

陶鎮表示，這些頻段最主要的是用於早起的5G網路的部署，但是在今後的成熟解決，尤其是隨著5G應用場景逐漸成熟，應用趨於多樣化，高中低頻段兼備是未來的發展方向。

Massive MIMO技術的標準配置

Massive MIMO（大規模天線）技術是4.5G/5G的關鍵技術之一。

為提升通訊速率，預計到 2020 年，MIMO 64x8 將成為標準配置，即基站端採用 64 根天線，移動終端採用 8 根天線的配置模式。但是，事實上，LTE網路已經使用了2×2和4×4 MIMO的天線，一些TDD LTE網路甚至使用了8×8 MIMO。

只是目前市場上多數手機僅僅支持 MIMO 2x2 技術，如若採用 MIMO 64x8 技術，基站天線的配置數量需要增長 31 倍，手機天線數量需要增長 3 倍。

大規模MIMO對於網路的容量和覆蓋方面都有顯著提升。在不增加頻譜資源的情況下，大規模天線陣列使系統和終端之間能夠同時傳輸更多的數據流。換而言之，同樣的20MHz頻譜資源，使用64個獨立的天線路徑比使用4個天線路徑能更快速地傳輸更多的數據。

可以說，MIMO 技術的應用普及不僅為天線行業帶來巨大增量市場，也將為基站和終端天線帶來快速增長的行業機會。

陶鎮認為，Massive MIMO已經成為非常主流、成熟的技術，可以通過相位控制、幅度控制等，提升頻譜效率。傳統基站最多可以達到128個通道，每個通道都需要很多RF射頻器件，對Qorvo而言將會出現大量需求。

載波聚合技術需要解決的問題

所謂載波聚合技術，就是將數個窄頻段合成一個寬頻段，實現傳輸速率的大幅提升。

但是，隨著而來的問題是，載波聚合有帶內的載波聚合，帶內又分成連續和非連續，連續的是這兩個載波是緊靠在一塊的，非連續的是中間有隔斷，並不是連續的載波。

帶間的載波聚合是指兩個不同頻段的載波，這得根據不同運營商所應用的頻譜來採用不同的載波聚合的方式，對射頻前端的設計要求差異也很大。

陶鎮指出，「例如中國市場的三家運營商，中國移動以TDD（時分雙工）載波聚合為主，中國電信和中國聯通則是FDD（頻分雙工）的載波聚合，在設計手機時要考慮到這種差異。」

據預計，2018年將有70%智能手機支持載波聚合，正是因為有這樣載波聚合的需求，給用戶提供數據的鏈接速度，就衍生了對射頻前端更加複雜的需求，而集成化模塊方式是解決這樣需求的最好方案。

全力支持5G技術發展

一直以來，Qorvo都在全力支持5G技術的發展，目前已經和全球領先的通信基礎設施供應商和運營商在共同研發進行5G相關的實驗。在與運營商和移動終端廠商接觸的過程中，Qorvo提供了集成功率放大器，開關，PA，濾波器以及高性能 GaN 產品、高性能 BAW 產品等多個方面的不同種類的產品，協助運營商和移動終端廠商在5G技術的研發和部署工作。

其獨特的優勢能夠為通信基礎設施和智能手機應用提供不斷擴展的RF解決方案組合。

可以說，之前提到的韓國，日本，美國，以及中國運營商的研發進程，Qorvo都憑藉著自己在5G技術方面技術方面積累的技術和專利優勢，起到了不可或缺的作用。

此外，Qorvo是業內排名第一的光傳輸元件提供商，也是全球五大基站OEM供應商之一，世界各地的無線基站、手機裡面都有Qorvo的晶元。

去年，Qorvo還發布了業界首個 Sub-6 GHz 5G 射頻前端模塊 QM19000，高度集成的高性能 QM19000 可實現高線性度、超低延遲和極高吞吐量，以滿足或超越未來 5G 應用的開發需求。

在剛剛結束的2018世界移動通信大會（MWC）上，Qorvo 5G RF 前端 (RFFE) 榮獲 GTI 2018 年「移動技術創新突破獎」。 該產品一直都是全球運營商和生態系統合作夥伴進行 5G 測試和演示的關鍵要素。

同時，陶鎮先生作為5G和IoT RFFE領域的領導者，因為積極推動5G和IoT射頻器件的研發、產業化和商業化，為「GTI 5G射頻器件研究報告」做出了重要貢獻，也榮獲了2018 GTI 榮譽獎。

「Qorvo憑藉行業領先的產品和技術組合來應對超高、高、中以及低蜂窩頻段的需求。通過與全球領先晶元組供應商密切合作，我們開發並推出了業界首款支持5G的RF前端。」作為 5G 和 IoT RFFE 領域的領導者，陶鎮先生積極推動 5G 和 IoT 射頻器件的研發、產業化和商業化，為「GTI 5G射頻器件研究報告」做出了重要貢獻。

5G：連接未來的時代

5G 時代將是萬物互連的時代、是智慧網路的時代、是連接未來的時代。

Qorvo作為3GPP代表協助制定5G標準，將與全球領先的無線基礎設施製造商、網路運營商、晶元組供應商和智能手機製造商密切合作，為5G發展之路奠定基礎。

文/半導體行業觀察 劉燚