5G核心,天線與射頻篇!
發(fā)布時(shí)間:2018-09-10 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】移動(dòng)通信研究院院長張同須在接受媒體采訪時(shí)指出:隨著5G商用部署時(shí)間臨近,5G基礎(chǔ)通信設(shè)施的建設(shè)將日益完善。考慮到5G的大帶寬、高頻率、大規(guī)模天線陣列、低時(shí)延、超大規(guī)模連接這些標(biāo)志性特征,也將帶動(dòng)高功率器件、高速AD/DA、高速光模塊、先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的高速處理芯片、先進(jìn)的封裝技術(shù)、高端板材等專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的興起。
5G頻譜和投資
有相關(guān)媒體也提前披露,中國5G頻譜現(xiàn)已進(jìn)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(dòng)獲得2.6GHz附近100MHz頻譜資源。當(dāng)然,這些分配方案還未正式公布,未來可能還會(huì)有所變動(dòng)。
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(shè)備廠商都在布局3.3-3.6GHz、4.8-5.0GHz這兩個(gè)頻段,對(duì)比之下3.5GHz頻譜的通信設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈則更加完整,這對(duì)于聯(lián)通與電信來說無疑是一個(gè)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(shì)。
然而,對(duì)于移動(dòng)而言,這樣的選擇也并非對(duì)自己不利,2.6GHz的射頻、天饋等技術(shù)在4G時(shí)代已經(jīng)成熟,基于自身龐大的市場(chǎng)份額以及眾多的基站,依托于2.6GHz頻段可以讓移動(dòng)快速切入5G當(dāng)中,利用原有大量的TD-LTE設(shè)備,能夠在5G建設(shè)中擁有速度優(yōu)勢(shì),借助原有設(shè)備的升級(jí)改造,可以加大5G覆蓋能力。同時(shí),把2.6GHz分配給中國移動(dòng),也是為了避免移動(dòng)大量的設(shè)備被浪費(fèi),可以再次發(fā)揮余熱。這樣,就注定了中國移動(dòng)對(duì)5G設(shè)備的采購會(huì)大大降低,從而導(dǎo)致5G設(shè)備支出的縮減!
天線與射頻的關(guān)鍵性
由于5G的頻段遠(yuǎn)比2G,3G,4G要高,所以引入Massive MIMO天線陣列是必然的選項(xiàng)之一。
因?yàn)楫?dāng)發(fā)射端的發(fā)射功率固定時(shí),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(jí)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(hào)衰減非常嚴(yán)重,導(dǎo)致接收天線接收到的信號(hào)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?yàn)閲覍?duì)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?yàn)橐苿?dòng)用戶隨時(shí)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?yàn)檫@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(shè)計(jì)一個(gè)多天線陣列。
在高頻場(chǎng)景下,穿過建筑物的穿透損耗也會(huì)大大增加。這些因素都會(huì)大大增加信號(hào)覆蓋的難度。特別是對(duì)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(hào)覆蓋,并且由于其波束非常窄,可以大大減少對(duì)周邊的干擾。
考慮到5G這個(gè)特性,5G終端最重要的設(shè)計(jì)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(yīng)用均可歸為eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)、mMTC(5G時(shí)代的萬物互聯(lián))與uRLCC(高可靠性、零時(shí)延應(yīng)用)三種應(yīng)用場(chǎng)景,這些場(chǎng)景的延伸會(huì)促進(jìn)很多額外射頻器件的產(chǎn)生,無論是在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域還是在移動(dòng)終端智能手機(jī)領(lǐng)域。
射頻前端模塊組成示意圖
射頻前端芯片市場(chǎng)大致分為兩個(gè)方向:
一、是移動(dòng)終端市場(chǎng),分為兩個(gè)部分
1, 手機(jī)
盡管智能手機(jī)滲透率接近飽和,增長率逐漸放緩,但是多天線陣列導(dǎo)致內(nèi)部射頻前端芯片的數(shù)量和價(jià)值持續(xù)提高。
2,物聯(lián)網(wǎng)(IOT)
作為5G最重要的應(yīng)用場(chǎng)景,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)借助5G落地,成為驅(qū)動(dòng)射頻前端芯片市場(chǎng)發(fā)展的最大引擎。市場(chǎng)預(yù)計(jì)至2019年,市場(chǎng)總規(guī)模將超過200億美元,年復(fù)合增長率超過15%;
二、基站
相比終端市場(chǎng),此領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模較小,但5G核心技術(shù)Massive MIMO、微基站、毫米波將會(huì)首先在這一市場(chǎng)得到應(yīng)用,預(yù)計(jì)先于終端市場(chǎng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,率先收益。
根據(jù)頻譜劃分,移動(dòng)的5G基站建設(shè)可能遠(yuǎn)少于電信和聯(lián)通。
移動(dòng)終端市場(chǎng),5G射頻器件的主戰(zhàn)場(chǎng)!
對(duì)于以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端設(shè)備來說,在由4G到5G的演進(jìn)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(hào)處理難度的增加都會(huì)進(jìn)一步提升終端內(nèi)部射頻器件復(fù)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(guān)等射頻器件將迎來新的快速增長期。
圖表:全球手機(jī)射頻器件與天線市場(chǎng)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(jī)廠家合作,他們決定手機(jī)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(dòng)智能終端產(chǎn)品的核心組成部分,市場(chǎng)份額擴(kuò)張迅猛。
移動(dòng)通信基站市場(chǎng),第二戰(zhàn)場(chǎng)
基站是提供無線覆蓋和信號(hào)收發(fā)的核心環(huán)節(jié),包括基站主設(shè)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。
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(shì),且與中興、華為等主設(shè)備商進(jìn)行過天線射頻一體化深度合作。
對(duì)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(shí),我國也有一些濾波器研究公司進(jìn)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(duì)5G Massive MIMO的小型化介質(zhì)濾波器產(chǎn)品,還發(fā)布了應(yīng)用于不同場(chǎng)景的全新RF技術(shù)解決方案,實(shí)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(jià)不高,但在未來5G時(shí)代,隨著基站建設(shè)數(shù)量的增多,其產(chǎn)品需求量將很大。
國內(nèi)外射頻供應(yīng)商的機(jī)會(huì)
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(yīng)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(chǔ)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(lǐng)先,規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯,臺(tái)灣企業(yè)則在晶圓制造、封裝測(cè)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(jiǎn)稱“信維”)是國內(nèi)小型天線行業(yè)發(fā)展的領(lǐng)跑者,集研發(fā)、制造、銷售于一體,主要研發(fā)和生產(chǎn)移動(dòng)通信設(shè)備終端各類型天線,包括手機(jī)天線/GPS/WIFI/手機(jī)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(jī)廠商和方案商以及ODM/OEM廠商。
我國在射頻領(lǐng)域的落后是不爭(zhēng)的事實(shí),雖然在低頻通信時(shí)代全力追趕,但和國外相比還差距甚遠(yuǎn),關(guān)鍵的射頻器件幾乎全部依賴進(jìn)口。到了高頻通信時(shí)代,挑戰(zhàn)將更大。5G對(duì)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(diǎn),形成新的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)力。
當(dāng)然,國內(nèi)企業(yè)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的大趨勢(shì)下,在射頻前端的不同環(huán)節(jié)也有取得進(jìn)步:
設(shè)計(jì)方面,唯捷創(chuàng)芯(Vanchip)的3G/4G射頻前端方案已實(shí)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(duì)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(dǎo)體晶圓制造代工廠商GCS成立合資公司,GaAs產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn),GaN產(chǎn)線試產(chǎn)中;
封測(cè)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(fēng)險(xiǎn)提示:
1, 5G設(shè)備投資不及預(yù)期的可能性極大,特別是網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
如何用更少的投資取得更大的收益,是各大運(yùn)營商需要考慮清楚的問題。
中國移動(dòng)已經(jīng)明確表示節(jié)約投資,復(fù)用4G基礎(chǔ)設(shè)施。
在“2018 5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)”上,談及5G無線網(wǎng)部署策略,中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)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(luò)?;诂F(xiàn)網(wǎng)站址共址建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò),整合現(xiàn)網(wǎng)天面資源,最大限度降低建設(shè)費(fèi)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(fù)投資!所以移動(dòng)通信基站市場(chǎng),很可能不及預(yù)期。
重點(diǎn)注意,中興通訊,烽火通信等估值偏高的個(gè)股。
2,如果網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不及時(shí),也許可能推遲換終端機(jī)潮的到來
網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不及時(shí),肯定會(huì)帶來換機(jī)緊迫性的降低,但是一般新手機(jī)再5G商用前夕就會(huì)支持5G網(wǎng)絡(luò)。所以,科技時(shí)髦感也許會(huì)削弱網(wǎng)絡(luò)覆蓋對(duì)換機(jī)潮的影響。
3,物聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)不及時(shí)
物聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)主要靠政府推動(dòng)和場(chǎng)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(dòng)IOT場(chǎng)景落地,形成規(guī)模共振!所以,如果5G為網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)不及時(shí),那么也可能拖累IOT的推進(jìn)!
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(guān)注更靠譜的終端和IOT相關(guān)企業(yè)的發(fā)展情況,而不是一哄而上瘋搶網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)備商的投資機(jī)會(huì)。也許,這里隱藏著不小的風(fēng)險(xiǎn)!
推薦閱讀:
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面
- 用Python自動(dòng)化雙脈沖測(cè)試
- 揭秘電動(dòng)汽車中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動(dòng)力電池
動(dòng)力控制
獨(dú)石電容
端子機(jī)
斷路器
斷路器型號(hào)
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機(jī)
二極管
二極管符號(hào)
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機(jī)
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀