5G市場商機(jī)巨大，半導(dǎo)體業(yè)者再掀新一輪軍備競賽

5G NSA核心標(biāo)準(zhǔn)于2017年年底確定，5G NR SA緊接著也要在2018提出，意味著5G商業(yè)化目標(biāo)已不遠(yuǎn)矣。 為搶攻5G市場商機(jī)，半導(dǎo)體業(yè)者新一代解決方案紛紛出籠，再掀新一波軍備競賽。

3GPP第一個5G版本Rel.15已經(jīng)于2017年12月份正式凍結(jié)，即非獨立組網(wǎng)(NSA)核心標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，這意味著5G新無線電(5G NR)第一個版本第一階段協(xié)議已經(jīng)完成，相較于原計劃提前了半年。

另一方面，按照中國5G技術(shù)研發(fā)試驗第三階段測試計劃安排：2018年完成5G NSA和5G獨立(SA)架構(gòu)規(guī)范制定，以及5G NSA架構(gòu)的室內(nèi)測試和外場測試;2018年Q2完成室內(nèi)和外場環(huán)境建設(shè) ;2018年Q3至2018年Q4完成5G SA架構(gòu)的室內(nèi)和外場測試;2018年Q4啟動5G終端和互操作測試。 由此可見，5G的商用時程可說馬不停蹄，而半導(dǎo)體商也快馬加鞭，競相推出新一代解決方案，加強(qiáng)市場布局力道，掀起新一輪的5G軍備競賽。

調(diào)制解調(diào)器芯片送樣/網(wǎng)絡(luò)仿真 高通搶5G市場動作頻頻

為搶攻5G NR商機(jī)，高通(Qualcomm)繼2017年發(fā)布Snapdragon X50 5G調(diào)制解調(diào)器芯片后，又于2018 MWC上宣布，Snapdragon X24 LTE調(diào)制解調(diào)器芯片進(jìn)行送樣。 該產(chǎn)品為全球首個Category 20 LTE調(diào)制解調(diào)器芯片，不僅可支持高達(dá)2Gbps下載速度，也強(qiáng)化在LTE基礎(chǔ)架構(gòu)之上的5G新無線電多重模式裝置與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

Snapdragon X24于下行鏈路支持高達(dá)7個載波聚合，在多達(dá)5個聚合的LTE載波上支持4×4 MIMO，總計高達(dá)20個LTE共存空間流，讓搭載Snapdragon X24 LTE調(diào)制解調(diào)器芯片的裝置， 能夠利用所有行動電信營運(yùn)商所提供的頻譜資源，無論是授權(quán)頻譜或是授權(quán)輔助接取(LAA)。

除此之外，透過支持全維度多重輸入多重輸出(FD-MIMO)大規(guī)模天線技術(shù)，Snapdragon X24能夠為未來5G新無線電網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)，從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量。 另外在上傳鏈路當(dāng)中，該產(chǎn)品可以支持Category 20、256-QAM調(diào)變、3×20MHz載波聚合。

另一方面，高通也進(jìn)行兩項獨立網(wǎng)絡(luò)仿真實驗。 第一項實驗仿真在德國法蘭克福的一個NSA 5G新無線電網(wǎng)絡(luò)，于帶寬為100MHz的3.5GHz頻譜上運(yùn)行，底層則是搭配Gigabit等級LTE網(wǎng)絡(luò)跨5個LTE頻段運(yùn)作。

第二項實驗仿真則是在加州舊金山的一個假定NSA 5G新無線電網(wǎng)絡(luò)，在帶寬為800MHz的28GHz毫米波頻譜上運(yùn)行，底層Gigabit等級LTE網(wǎng)絡(luò)跨4個LTE授權(quán)頻段以及多個授權(quán)輔助接取(LAA)頻段運(yùn)行。

上述兩項網(wǎng)絡(luò)仿真均利用位于法蘭克福和舊金山的現(xiàn)有基地臺，實現(xiàn)5G新無線電基地臺與現(xiàn)有的真實LTE基地臺共同并行能力。

滿足5G通訊需求 ADI強(qiáng)化射頻芯片效能

由于5G采用大規(guī)模天線數(shù)組技術(shù)，對于射頻組件的整合度、帶寬和成本具有更高的要求。 對于高頻毫米波頻段，基于SiGe SOI制程的射頻鏈路組件將取代GaAs制程而成為主流，其優(yōu)勢在于能提高方案整合度并降低成本。

另一方面，對于5G低頻的射頻前端設(shè)計，整合度和成本也是主要的挑戰(zhàn)之一;而新分配的4.9GHz頻段，相關(guān)射頻組件的性能和成熟度則仍然有待提高。

ADI通訊基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部中國區(qū)策略市場經(jīng)理解勇(圖1)表示，高頻毫米波主要的技術(shù)特點為頻帶寬，其適用于各種寬帶訊號處理;天線尺寸小、波束窄、方向性佳，空間分辨力高，以及追蹤精度也較高。 至于缺點方面，則主要是容易受到大氣衰減和吸收的影響;高頻毫米波由于波長小，在空間傳播很容易被阻擋和吸收，也因而導(dǎo)致其作用距離不可能太遠(yuǎn)。

圖1 ADI通訊基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部中國區(qū)策略市場經(jīng)理解勇表示，整合度和成本為5G低頻的射頻前端設(shè)計主要挑戰(zhàn)。

因此，PA、LNA、RF Switch、RF filters/Duplexers，以及天線等都是5G射頻訊號鏈路不可或缺的關(guān)鍵組件，其性能指針的好壞，將直接影響5G基地臺的無線指針如發(fā)射雜散和接收靈敏度， 進(jìn)而影響到系統(tǒng)的性能和容量。

為此，ADI在5G高頻和低頻領(lǐng)域同時著力，持續(xù)加大研發(fā)投入，以推出創(chuàng)新性的射頻解決方案引領(lǐng)市場并推動5G的商用進(jìn)程。 目前在高頻領(lǐng)域基于SiGe制程推出針對5G需求的更高整合度和更優(yōu)性價比的毫米波射頻方案;針對大帶寬則推出了28nm CMOS制程的射頻采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器;而在低頻領(lǐng)域，則推出更高整合度、更低功耗的射頻全訊號鏈整合方案。

解勇指出，行動通訊發(fā)展的趨勢和市場驅(qū)動力為大容量、大連接以及智能化。 因應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接需求的急速成長，5G技術(shù)的連接是跨產(chǎn)業(yè)、跨領(lǐng)域的;而基于大規(guī)模機(jī)器型通訊(mMTC)、超可靠度和低延遲通訊(URLLC)和增強(qiáng)型行動寬帶通訊(eMBB)這三種應(yīng)用場景，5G創(chuàng)建了一個豐富的市場機(jī)會， 以因應(yīng)全體消費者和各類經(jīng)濟(jì)體。

解勇進(jìn)一步說明，5G發(fā)展的早期階段將改變行動寬帶，營運(yùn)業(yè)者將積極尋求增量機(jī)會，并且拓展關(guān)鍵的企業(yè)級垂直市場;而后期的主要影響力，將會展現(xiàn)在新智能自動化的工業(yè)驅(qū)動力上。 對于射頻組件，則須要考慮共平臺的設(shè)計來同時支持這三種場景。

解勇認(rèn)為，2018年是5G標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)成熟關(guān)鍵的一年，也是5G走出實驗室，更多因應(yīng)準(zhǔn)商用轉(zhuǎn)型的過程。 在2018年，5G關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化將日趨成熟，端對端成為熱點;Rel-15走向完善，Rel-16縱深討論;eMBB之后，高頻技術(shù)及因應(yīng)更低時延和更高可靠性的技術(shù)將成為聚焦熱點;新型5G核心網(wǎng)SBA架構(gòu)更進(jìn)一步完善， 網(wǎng)絡(luò)切片則從切片能力朝向自動化管理擴(kuò)展;以支持更廣泛的應(yīng)用場景。

新一代5G NR調(diào)制解調(diào)器助力 英特爾將于2019年發(fā)布5G計算機(jī)

為加速5G布建，英特爾則是備有5G NR多模調(diào)制解調(diào)器--Intel XMM 8000系列及Intel XMM 8060。 Intel XMM 8000系列可于中低頻6GHz以下以及高頻毫米波頻段運(yùn)行，將多種裝置連接至5G網(wǎng)絡(luò)，包括PC、手機(jī)、固定無線客戶端設(shè)備(CPE)，甚至車輛等。

至于Intel XMM 8060則提供多模支持，包括完整5G NSA與SA、多種2G、3G網(wǎng)絡(luò)(包括CDMA)，以及4G既有模式。 該產(chǎn)品預(yù)計于2019年中搭配客戶端裝置出貨，預(yù)期在2020年廣泛布建5G網(wǎng)絡(luò)之前，加速5G裝置的部署。

與此同時，英特爾也致力透過5G調(diào)制解調(diào)器加速5G發(fā)展腳步，宣布現(xiàn)正與戴爾(Dell)、惠普(HP)、聯(lián)想(Lenovo)以及微軟(Microsoft)合作，運(yùn)用Intel XMM 8000系列，將5G聯(lián)網(wǎng)功能導(dǎo)入Windows PC，預(yù)估首臺內(nèi)含5G聯(lián)網(wǎng)功能的高效能個人計算機(jī)將在2019下半年問市。

英特爾指出，個人計算機(jī)是處理驚人數(shù)據(jù)量的中央樞紐，5G世代即將到來，不僅會帶來大量的待處理數(shù)據(jù)，也將為個人計算機(jī)用戶帶來嶄新的體驗。 想象一下在任何地方享受沒有線路束縛的虛擬現(xiàn)實;或者是在停車場以每秒250MB的速度下載文件;甚至在乘坐自駕車到學(xué)校的途中還能持續(xù)玩多人游戲等。 隨著這波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型的前進(jìn)，個人計算機(jī)勢必得為迎接5G做好準(zhǔn)備。

高通/華為紛出擊 強(qiáng)推5G智能手機(jī)2019年問世

5G商用時程持續(xù)加快，在各家芯片業(yè)者積極布局之下，首款5G智能手機(jī)，更有可能于2019年亮相。 根據(jù)Gartner研究指出，距離高通公布第一款5G調(diào)制解調(diào)器芯片組已有一段時間，并在2017年10月完成首次行動裝置的5G聯(lián)機(jī)測試。 雖然高通的調(diào)制解調(diào)器體積已經(jīng)小到可裝進(jìn)智能型手機(jī)里，但離5G產(chǎn)品的商品化與正式推出還有一段距離。

Gartner認(rèn)為2018年預(yù)期將會針對5G調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行更多測試并重新加以設(shè)計，而商業(yè)化的5G產(chǎn)品則將在2019年問世，且預(yù)估2019年5G智能型手機(jī)出貨量將達(dá)到900萬支，2021年將達(dá)1.5億支。

看好5G手機(jī)市場潛力，華為、高通相繼加快5G手機(jī)部署腳步。 華為不久前發(fā)布了該品牌首款3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G商用芯片巴龍5G01(Balong 5G01)，以及基于該芯片的首款3GPP標(biāo)準(zhǔn)5G商用終端設(shè)備。 并預(yù)計將于2019年第四季度推出首款5G智能手機(jī)。

至于高通，則是宣稱已有多家無線網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商采用旗下Snapdragon X50 5G調(diào)制解調(diào)器芯片，在6 GHz以下和毫米波(mmWave)頻段上進(jìn)行現(xiàn)場空中傳輸(Over-the-air)5G新無線電行動試驗;包括AT&T 、英國電信(British Telecom)、中國移動(China Mobile)、韓國電信(KT Corporation)、NTT DOCOMO等，都將基于3GPP Release 15版本的5G新無線電標(biāo)準(zhǔn)展開試驗。

高通表示，該公司將在2018年至2019年初與營運(yùn)商展開5G新無線電實地試驗，預(yù)計在2019年開始5G新無線電網(wǎng)絡(luò)的商用布建，以及推出多模智能型手機(jī)。

5G手機(jī)來勢洶洶，資策會智能系統(tǒng)研究所資深項目經(jīng)理林奕廷(圖2)表示，在5G基礎(chǔ)建設(shè)尚未到位的情形下，2019年所推出的5G智能手機(jī)，較可能是采「雙模塊」的方式，也就是手機(jī)內(nèi)包含4G LTE與5G模塊;同時， 由于高頻段還未確定，因此5G手機(jī)會先朝6GHz以下的頻段發(fā)展。

圖2 資策會智能系統(tǒng)研究所資深項目經(jīng)理林奕廷指出，未來市場上推出的5G手機(jī)，可能會先采「雙模塊」的設(shè)計方式。

林奕廷提醒，雖然目前各大芯片商紛紛投入5G智能手機(jī)市場，不過，過高的單價或?qū)⒊捎绊?G智能型手機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

林奕廷進(jìn)一步解釋，目前4G手機(jī)對大多數(shù)消費者而言，已經(jīng)足以使用，而5G手機(jī)雖然具備更佳的運(yùn)算能力和傳輸效率，但其高昂的價格，可能成為消費者望而卻步的關(guān)鍵因素。 消費者會愿意花多少額外的費用購買5G手機(jī)，享受那些是否真正需要的高效能功用，將會是未來手機(jī)芯片制造商的思考重點。

物聯(lián)網(wǎng)為5G部署重點 URLLC商用發(fā)展利多

5G商機(jī)龐大，半導(dǎo)體業(yè)者競相發(fā)布相關(guān)解決方案，力拼2019年推出終端商用產(chǎn)品。 資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心工程師李穎芳(圖3)指出，5G和4G最大不同在于，5G的應(yīng)用范圍不僅僅限于手機(jī)上，更延伸到物聯(lián)網(wǎng)各種領(lǐng)域，像是工業(yè)、醫(yī)療、家庭等。 也因此，國際行動通訊組織(IMT)制定了eMBB、URLLC及mMTC三大應(yīng)用方向。 其中，URLLC因符合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)低延遲需求，目前已有業(yè)者積極投入該領(lǐng)域發(fā)展。

圖3 資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心工程師李穎芳說明，5G的應(yīng)用范圍已從手機(jī)擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)各種領(lǐng)域。

資策會智能系統(tǒng)研究所前瞻行動通訊系統(tǒng)中心資深工程師蔡宗諭表示，目前針對eMBB的建設(shè)多以6GHz以下為主，但eMBB要在5G高頻頻段訂出后，才會發(fā)揮更大的效用，因此其商用服務(wù)大概會在2020年或2021年之后才開始萌芽。

mMTC的應(yīng)用特征為連接大量組件設(shè)備，發(fā)送數(shù)據(jù)量較低，并且須要具備較低的制造成本以及很長的電池壽命。 此一特征跟NB-IoT、Sigfox或LoRa相似，所面臨的競爭對手較多，因此營運(yùn)商須先觀望，待找到合適的商用模式，再投入發(fā)展。

至于URLLC，其標(biāo)準(zhǔn)包括用戶平面的延遲部分需低至0.5ms以下，錯誤率(Block Error Rate, BLER)在1ms的延遲與封包大小為32bytes的情況下要達(dá)到10-5以下(TR 38.913)，才能符合如IIoT 、V2X等高可靠度(錯誤率低于10-5)且低時間延遲(低于1毫秒)的應(yīng)用。

李穎芳說，工業(yè)4.0是市場熱門議題，而URLLC的規(guī)格正好符合IIoT的布建需求，且其頻段應(yīng)該是落在3.4GHz~3.8GHz之間，不像eMBB還須等高頻段頻譜制定完成;因此，現(xiàn)已有多家業(yè)者開始進(jìn)行URLLC的相關(guān)測試， 例如華為、高通等。

總結(jié)來說，隨著5G NSA核心標(biāo)準(zhǔn)底定之后，市場掀起新一輪的軍備競賽，半導(dǎo)體業(yè)者紛推出相關(guān)解決方案，改善網(wǎng)絡(luò)容量、極大化頻譜效率，期能帶來更驚艷用戶體驗，如沉浸式360度影片、聯(lián)網(wǎng)云端運(yùn)算等， 力求2019年就能邁入5G商用階段。