商用4年，5G還有多少「行路難」

　　盡管5G商用已快滿四年，中國5G基站總量占全球60%以上，但消費層級還未出現明顯的殺手級應用。有人說：路修好了，但車寥寥無幾。5G的應用、研發至今仍然是熱門，擠破頭入場但站不穩的尷尬也依然存在……

　　01你不行，我也難

　　韓國當年搶跑5G，成為全球*個開通5G的國家，在2019年4月3日晚上，韓國電信運營商SK和KT同時宣布開通5G手機網絡服務，比美國早一個小時，取得“全球*個開通5G網絡國家”的桂冠。后來更是規劃了5G毫米波，開建毫米波基站。不過后來建設成本過高，導致進度緩慢，消費者的不滿出現集中式爆發，很多韓國用戶，拒絕使用5G。

　　去年11月份的時候，韓國主管單位更是取消運營商KT和LG U+的5G 28GHz頻段頻率分配，這是韓國有史以來*次召回頻譜。與此同時，另一家運營商SK電訊則被要求其28GHz毫米波使用期限被縮短為6個月，如果在2023年5月底前無法建成15000臺28GHz 5G基站設備，同樣將被吊銷28GHz頻譜牌照。

　　截至2022年11月，SK電訊僅部署了1605個28GHz 5G基站，事到如今SKT似乎沒有部署任何新的設備，考慮到實際相差數額，可以說這家運營商實際上已經退出了相關部署。

　　至此，韓國三大運營商集體“放棄”了毫米波，對于在5G領域雄心勃勃的韓國而言，這實在是個有些尷尬的結果。

　　在5G基帶領域，目前能夠推出完整5G基帶方案的企業仍是寥寥無幾。幾大巨頭也是分分合合為5G基帶而戰。當年蘋果正和高通因為專利授權費用打得不可開交，這給英特爾基帶帶來了機會，蘋果宣布與英特爾合作。一旦英特爾的5G基帶能夠做到“物美價廉”，不但能吃下蘋果這塊大蛋糕，安卓市場也會有不少廠商來投靠。但事實是英特爾失敗了，搭載英特爾4G信號基帶的iPhone Xs系列(含XR)和iPhone 11系列嚴重翻車，紛紛吐槽iPhone的信號差到經常失聯。

　　蘋果選擇與高通和解并使用高通的5G基帶， 2019年英特爾放棄了5G手機基帶的研發，并將相關技術轉讓給了蘋果。今年據美國媒體日前報道，英特爾計劃將與筆記本電腦業務相關的4G、5G基帶技術轉讓給聯發科與廣和通。轉讓計劃預計在5月底前完成。

　　2022年5G基帶的收入增加了23%，主要是高通及聯發科的5G芯片帶動，也推動基帶芯片ASP均價提升了24%，但是5G基帶的滲透率依然很低，4G還是主流。高通一家就占了整個市場60.9%的份額，基帶收入增長了18%，主要客戶就是三星Galaxy S22系列及iPhone系列。

　　全球5G基帶的廠商格局是：高通大幅占領高中端市場，聯發科、三星處于中高端市場，紫光展銳則負責在低端市場大殺四方。而華為因為眾所周知的原因被壓制住。

　　02 我國突破方向，毫米波后來者居上

　　隨著5G寬帶無線移動通信技術的發展，毫米波器件迎來了一次非常珍貴的發展機遇。行業內公司、研究所、高校等機構正在順利推進5G毫米波系統的研發。實現該類系統所需的射頻前端包含發射最終功率放大器和接收最前端的低噪聲放大器以及收發開關�；�于5G基站和終端的小型化、低成本、低功耗要求，必須采用單芯片集成技術，其中研發與系統芯片工藝相一致的全集成收發前端是個重要方面，也是當今國際研究熱點。圍繞5G中高頻器件領域重大需求，聚焦新型半導體材料及工藝、5G中高頻核心器件、面向射頻前端的硅基毫米波集成芯片等三大研發方向，支撐我國5G中高頻器件產業創新發展。

　　2021年11月，工業和信息化部批復組建國家5G中高頻器件創新中心，圍繞5G中高頻器件領域重大需求，聚焦新型半導體材料及工藝、5G中高頻核心器件、面向射頻前端的硅基毫米波集成芯片等三大研發方向，支撐我國5G中高頻器件產業創新發展。據GSMA預計，5G毫米波作為高速接入、工業自動化、醫療健康、智能交通、虛擬現實等方面的核心賦能技術之一，將在2035年前對全球GDP做出5650億美元的貢獻，占到5G總貢獻的四分之一;到2034年前，在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經濟收益將達到約1040億美元。

　　今年1月初，工業和信息化部發布了《關于微波通信系統頻率使用規劃調整及無線電管理有關事項的通知》，對我國微波通信系統頻率使用規劃進行優化調整。在調整后的可用頻段規劃中，可以看到“71-76GHz / 81-86GHz”赫然在列，而眾所周知，毫米波(mmWave)是波長約為1-10毫米、頻率范圍為30-300GHz的電磁波，因此，可以預見的是，在今后幾年中，毫米波將會是發揮及完善我國5G網絡和應用的一個重要方向。

　　5G毫米波前端GaAs基芯片也有著不俗的新突破。5G毫米波移動終端主要采用高通公司的5G套片方案，業界主要的其他幾家通信設備公司相繼推出了支持毫米波通信的基帶芯片，但是在毫米波通信終端AIP模塊上還在繼續改進和優化，努力探索新方案;在5G基站領域，世界各大公司都推出了商用的毫米波基站方案，大多采用了256～1024相控陣單元的有源天線陣列，而支持毫米波鏈路的射頻元器件多采用Si CMOS和GeSi BiCMOS器件工藝制作，具備典型的射頻、數�；旌霞�成電路的特點。

　　代表著高性能的GaAs/GaN毫米波芯片的性能幾乎可以接近理想的滿足設備的性能期望值，但是現有行業的化合物基毫米波芯片的尺寸與成本是行業認為的難以接收的門檻。例如，一個完整的支持波束賦性的收發前端(包括：收發開關、功率放大器、低噪聲放大器、幅相控制器)，如果采用Si CMOS 或GeSi BiCMOS的工藝，大概尺寸可以做到1.5～5.0 mm²,而采用化合物工藝的尺寸大約在8～30 mm²(在此，我們先忽略尺寸與性能的關系);另外，Si CMOS或GeSi BiCMOS的功能集成度相對化合物工藝有著顯著的優勢;再者，單位成本角度看，化合物芯片的單位成本是Si或GeSi的數倍。從毫米波天線陣列的角度看，如果我們簡單的進行一下思考：一個收發鏈路對應一個天線單元，那么毫米波芯片必須滿足毫米波陣列天線中天線間距的要求。以5G通信采用的中心頻率26GHz的頻段為例，半波長的天線間距大約為5.5um,現有的商用化合物芯片在尺寸上很難滿足或滿足不了(瓦片式方案)要求。綜合的看，目前業界普遍將毫米波通信所采用的元器件的突破或選型方案放在Si或GeSi 工藝的芯片方案上，體現了行業中先做出來后優化的思路，多數的毫米波芯片都不斷尋求優化方案。但從本質上來講，半導體材料決定了對應毫米波芯片性能的上限，電路上能提升性能但較為有限。

　　新聞報道，中國廠商晶準通信將成為*家具備向業界提供5G 毫米波通信高性能基站和終端設備所需的毫米波芯片或AIP模塊的公司，其產品組合將支持5G 毫米波網絡部署中所有的毫米波鏈路。

　　晶準通信的*次流片就較為成功的驗證了新方案路線的MMIC產品可行性，并向行業伙伴和潛在用戶送樣。目前所完成的產品驗證包括5G毫米波TR 前端芯片、毫米波功率放大器(PA)、毫米波低噪聲放大器 (LNA)、毫米波高功率開關(HP_SPDT)、毫米波小尺寸開關(LP_SPDT)等，其中5G毫米波TR 前端芯片的尺寸為行業同功能GaAs TR MMIC尺寸的1/4 以下。晶準通信將5G毫米波相關的產品功能的尺寸降低至現有市場商用產品尺寸的1/10~1/4，將成本做到接近Si/GeSi基毫米波芯片的成本，同時保持數倍于Si/GeSi基毫米波芯片的性能，打破了GaAs 在MMIC應用以來數十年功能集成度和性能集成度難以提升的行業瓶頸，并為GaAs等化合物基毫米波芯片相對Si/GeSi基毫米波芯片在普通商用領域展現出的優勢。

　　至關重要的射頻芯片

　　華為5G射頻芯片瓶頸能否被打破?去年4月上旬華為商城上架了缺貨已久的HUAWEI P40 Pro。而這部手機所搭載的芯片，是7nm的麒麟9905G。所以大家紛紛猜測麒麟9905G是華為原有的麒麟990庫存，加上國產廠商的射頻5G芯片。

　　在一系列信息鏈條中，不少網友猜測5G射頻芯片已完成國產化，華為5G射頻芯片瓶頸即將被突破。部分網友所持意見則與之相悖，原因是：富滿微的5G射頻芯片能否完成自主量產，以及5G射頻芯片對工藝的需求較高，能否搭載主流智能手機中使用?

　　華為究竟能否通過5G射頻芯片的國產替代實現*歸來，目前看來還難下定論。

　　與數字/邏輯電路不同，射頻前端器件通常具有較高的技術、經驗、資金等各種壁壘，國產射頻前端整體起步較晚，與國際先進水平仍存在一定的差距。但隨著國內市場需求不斷增長、國家對集成電路產業日益重視，來自中國公司的射頻芯片公司也涌現出了一批佼佼者。2021年卓勝微推出了適用于5GNR頻段的L—PAMiF產品，這是一款純國產射頻5G芯片，包含了：主集發射模組，還有集成射頻功率放大器、射頻開關，以及濾波器和低噪聲放大器等器件。 飛驤科技也宣布正式發布一套完整的5G射頻前端方案，實現了兩個*：*套完整支持所有5G頻段的國產射頻前端解決方案，*套采用國產工藝實現5G性能的射頻前端模塊。5G射頻芯片的突圍可謂拭目以待。