5G究竟是什么？比你想象中的要復(fù)雜！

今年業(yè)界談?wù)撟疃嗟脑掝}，除了人工智能，就數(shù)5G了。都知道5G會(huì)有更寬的帶寬、更高的網(wǎng)絡(luò)容量和更高的吞吐量;需要大規(guī)模MIMO技術(shù)，或許還需要毫米波技術(shù)……近期，我們與在射頻和光領(lǐng)域都有涉及的MACOM聊了聊5G這個(gè)話題。

標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)都還在優(yōu)化中

“以前3G、4G布網(wǎng)的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)早已經(jīng)確定好了，而且國(guó)外都已經(jīng)有成功的案例了，可以直接借鑒。但現(xiàn)在的5G，基本上是一邊試驗(yàn)，一邊定標(biāo)準(zhǔn)，一邊尋找合適的解決方案。而且現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的5G發(fā)展跟國(guó)外基本一致，有些方面甚至?xí)煲稽c(diǎn)。”MACOM光子學(xué)技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)楊石泉在光博會(huì)期間與《電子工程專輯》談?wù)?G時(shí)表示。

到目前為止，5G標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)都還沒有完全確定，他舉例說，“今年年初的時(shí)候，客戶跟我們談的5G組網(wǎng)結(jié)構(gòu)方案，跟現(xiàn)在談?wù)摰姆桨妇鸵呀?jīng)不一樣了。”

“年初的時(shí)候，系統(tǒng)廠商覺得從塔上到塔下，用CPRI(Common Public Radio Interface，公共無線接口規(guī)范)更流行，因?yàn)樗鄬?duì)比較簡(jiǎn)單。對(duì)天線結(jié)構(gòu)的要求不高，但對(duì)光的傳輸速率要求比較高。當(dāng)時(shí)我們針對(duì)這個(gè)需求，與我們的合作伙伴一起推出了工業(yè)溫度級(jí)的CWDM 100G的光傳輸模塊。但到了9月份，大家覺得這種前傳方案對(duì)成本的眼里太大，因此，他們就把一定的數(shù)據(jù)處理放到了塔上，塔上和塔下的傳輸就可以使用eCPRI了，這樣的話，下行的光傳輸速率只需要25G就可以滿足需求了。”楊石泉解釋說。

這對(duì)提供芯片的半導(dǎo)體廠商來說，可能會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)，“我們提供的光器件和電器件都有一定的靈活度。但是，當(dāng)客戶的需求有變化的時(shí)候，我們需要提供相應(yīng)的支持，并相應(yīng)地調(diào)整我們的產(chǎn)品策略。”他指出。

楊石泉進(jìn)一步說道，可能明年的這個(gè)時(shí)候又會(huì)有新的變化。“我們總會(huì)趕上這個(gè)潮流，跟我們的合作伙伴推出相應(yīng)的解決方案，滿足這些變化的需求。”

圖：MACOM亞太區(qū)銷售副總裁熊華良(左)和光子學(xué)技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)楊石泉(右)。

為此，MACOM還特意推出了適用5G無線前傳應(yīng)用的全新25G分布式反饋(DFB)激光器產(chǎn)品組合?？蓭椭鸁o線運(yùn)營(yíng)商以實(shí)現(xiàn)5G所需的商業(yè)規(guī)模和成本結(jié)構(gòu)部署25G光纖鏈路。

新型25G DFB激光器采用裸芯片形式(1xxD-25I-LCT11-50x)和TO封裝(1xxD-25I-LT5xC-50x)，適合在-40至85°C溫度范圍內(nèi)工作，傳輸距離可達(dá)2至10千米。全新的25G激光器將滿足嚴(yán)格的工作要求，同時(shí)有助于擴(kuò)展無線基礎(chǔ)設(shè)施帶寬，實(shí)現(xiàn)高速5G連接。

MACOM亞太區(qū)銷售副總裁熊華良補(bǔ)充說，“由于基站都是部署在室外環(huán)境，必定需要比較寬的溫度范圍，而這個(gè)25G激光器就是一個(gè)真正的寬溫激光器，該激光器已經(jīng)在OEM廠商那里得到了認(rèn)證，預(yù)計(jì)下個(gè)季度就可以推出正式產(chǎn)品。”

5G對(duì)射頻器件的要求

5G對(duì)小基站的需求會(huì)更大，因此對(duì)射頻前端芯片小型化和低功耗的需求就會(huì)增加。“MACOM在無線基站方面的長(zhǎng)項(xiàng)在射頻前端。一是大功率開關(guān);另一個(gè)是大功率硅基氮化鎵技術(shù)。”熊華良表示。

他指出，“在頻段方面，中國(guó)、日本和韓國(guó)很多在做6GHz以下的研發(fā)投入，比如3.5GHz和4.8GHz，歐洲跟中國(guó)差不多;美國(guó)方面在26GHz和28GHz方面投入更多。要是使用26GHz和28GHz頻段的毫米波的話，就既需要高頻段，又要大功率，還需要低插損。而現(xiàn)在真正能做大功率開關(guān)的廠商并不是很多了。”

“我們的大功率開關(guān)還會(huì)做更多集成，比如將低噪聲放大器和電源管理等都集成進(jìn)去。比如我們提供給主流的基站OEM廠家的定制化芯片就做了很多的集成。”熊華良解釋說。

在硅基氮化鎵方面，熊華良透露說，他們已經(jīng)有不少硅基氮化鎵產(chǎn)品被通信客戶采用。為了保證產(chǎn)品供應(yīng)，MACOM不久前還與ST簽署了合作協(xié)議。“光能做出產(chǎn)品來還不夠，如果大批量供應(yīng)跟不上的話，也是白搭。因此，我們跟ST合作，在他們硅基晶圓的基礎(chǔ)上去做氮化鎵的產(chǎn)品。他們承諾我們供應(yīng)和價(jià)格，我們授權(quán)他們針對(duì)手機(jī)、無線基站和相關(guān)商業(yè)電信基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用以外的射頻市場(chǎng)生產(chǎn)及銷售其自己的硅基氮化鎵產(chǎn)品的權(quán)利。”

加速本土化進(jìn)程

盡管MACOM做微波產(chǎn)品起家，但自從2012年轉(zhuǎn)向光領(lǐng)域后，其光芯片業(yè)務(wù)占公司的營(yíng)收占比越來越大。其公司總營(yíng)收超過60%來自光芯片，“在亞太區(qū)，我們的微波射頻生意已不到三成。”熊華良指出。

“我記得有一年激光器的收入有90%來自中國(guó)。”楊石泉補(bǔ)充說。

可見中國(guó)是MACOM的重要市場(chǎng)。“我一直覺得，市場(chǎng)在哪里，投資就應(yīng)該在哪里。我們將會(huì)加快MACOM在中國(guó)區(qū)的本地化建設(shè)。”熊華良對(duì)《電子工程專輯》表示。

“其實(shí)，我們一直在中國(guó)有投入，比如去年在深圳成立光電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。雖然才成立一年多，但效果非常明顯。”他總結(jié)了深圳實(shí)驗(yàn)室的三大好處。一是可以將MACOM最前沿的方案帶到深圳來，方便客戶參觀，學(xué)習(xí);二是技術(shù)支持，幫助客戶解決應(yīng)用上遇到的問題;三是成為了一個(gè)紐帶，可以將MACOM不同的產(chǎn)品部門聯(lián)系到一起。

他同時(shí)還透露說，未來深圳實(shí)驗(yàn)室會(huì)加入產(chǎn)品失效分析。“現(xiàn)在的產(chǎn)品失效分析都是需要拿到美國(guó)去做，很不方便。”

其他光連接解決方案

楊石泉同時(shí)也向《電子工程專輯》介紹了MACOM在數(shù)據(jù)中心方面的最新解決方案。比如200G和400G CWDM光模塊提供商的完整芯片組解決方案。此解決方案支持在低于4.5W的總功耗下實(shí)現(xiàn)200G模塊以及在低于9W的總功耗下實(shí)現(xiàn)400G模塊，這有助于通過確保極低延時(shí)的全模擬架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的功率效率，同時(shí)，與基于DSP的產(chǎn)品相比，可提供更低成本的選擇。

MACOM的完整發(fā)送和接收解決方案以每通道高達(dá)53 Gbps的PAM-4數(shù)據(jù)速率運(yùn)行，并針對(duì)200G QSFP56和400G QSFP-DD和OSFP模塊應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)于200G演示，此解決方案包括MAOM-38051四通道發(fā)送CDR和調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器以及嵌入MAOP-L284CN CWDM L-PIC(采用集成CW激光器的硅光子集成電路)發(fā)送器的MAOT-025402 TOSA，接收端具有嵌入多路解復(fù)用器的MAOR-053401 ROSA、BSP56B光電探測(cè)器MATA-03819四通道TIA和MASC-38040四通道接收CDR。這種組合式高性能MACOM解決方案可實(shí)現(xiàn)低誤碼率(BER)并且優(yōu)于1E-8預(yù)先糾錯(cuò)(Pre-FEC)。

此外，還有面向短距離100G光收發(fā)器、有源光纜(AOC)和板載光學(xué)引擎的集成單片發(fā)送和接收解決方案。其MALD-37845中無縫集成了四通道發(fā)送和接收時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)功能、四個(gè)跨阻放大器(TIA)和四個(gè)垂直腔面發(fā)射激光器(VSCEL)驅(qū)動(dòng)器。

新型MALD-37845支持24.3至28.1 Gbps的完整數(shù)據(jù)速率，專為CPRI、100G以太網(wǎng)、32G光纖通道和100G EDR無限帶寬應(yīng)用而設(shè)計(jì)，將為客戶提供低功耗的單芯片解決方案，是小型光學(xué)組件的理想之選。MALD-37845支持與各種VCSEL激光器和光電探測(cè)器進(jìn)行互操作，其固件兼容早期的MACOM解決方案。