近年來，智能制造熱潮席卷神州大地，成為推進“中國制造2025”國家戰(zhàn)略最重要的舉措。其中，智能工廠（Smart Factory）作為智能制造重要的實踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。
- 來源：Electronic Products、電子工程世界
從無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和基站到智能手機再到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用，這些芯片組有望簡化向5G通信的過渡。
5G有望提供一個完全互聯(lián)的移動世界，其市場范圍從聯(lián)網(wǎng)汽車、智能城市、智能手機到物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備，無處不在。研究人員指出，5G應(yīng)用的加速需要設(shè)備和芯片組廠商的大力支持。令人驚訝的是，芯片制造商在過去幾年推出的一系列芯片組和平臺，已經(jīng)為5G這場戰(zhàn)役做好了準備。
芯片組包括射頻集成電路(RFIC)、系統(tǒng)芯片(SoC)、專用集成電路(ASIC)、蜂窩芯片和毫米波(mmWave)集成電路。這些公司中的許多都在構(gòu)建調(diào)制解調(diào)器、RF前端，或兩者兼得，其中設(shè)計的是低于6 GHz的頻譜，并支持100 MHz的信封跟蹤(ET)帶寬。
5G的快速布局正推動運營商提高對終端用戶的預(yù)測。愛立信在2019年6月發(fā)布的《移動通信報告》(Mobility Report)中稱，2018年11月預(yù)測的15億5G用戶將逐步遞增到2024年底的19億。GSMA預(yù)計，到2025年5G連接數(shù)量將達到14億，占中國和歐洲連接總量的30%左右，占美國連接總量的50%左右。
下面簡單介紹一下5G芯片的TOP10。
ADI—5G mmWave芯片組
來自ADI的全新5G mmWave芯片組結(jié)合了該公司先進的波束形成芯片、上/下變頻(UDC)和額外的混合信號電路。該解決方案被稱為mmWave 5G無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)則改變者，具有高集成度，以降低下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計要求和復(fù)雜性。
這款新型毫米波 5G 芯片組包括 16 通道 ADMV4821 雙/單極化波束成形IC、16 通道 ADMV4801 單極化波束成形IC 和 ADMV1017 毫米波 UDC。24至30 GHz波束成形 + UDC解決方案構(gòu)成了一個符合 3GPP 5G NR 標準的毫米波前端，支持 n261、n257 和 n258 頻段。此外，高通道密度加上支持單極化和雙極化部署的能力，極大地增強了針對多種5G用例的系統(tǒng)靈活性和可重構(gòu)性，而同類最佳的等效全向輻射功率 (EIRP)則擴展了無線電覆蓋范圍和密度。ADI在毫米波技術(shù)領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢使得客戶能夠利用世界一流的應(yīng)用及系統(tǒng)設(shè)計，從而針對熱擴散、RF、功耗和布線等考慮因素優(yōu)化完整的產(chǎn)品線。
據(jù)ADI介紹，高信道密度和對單偏振和雙偏振部署支持的結(jié)合，增加了系統(tǒng)的靈活性和可重構(gòu)性，它可用于多個5G用例，而一流的等效全向輻射功率(EIRP)擴展了無線電范圍和密度。
ADI是唯一一家提供“Beams to Bits”信號鏈能力的公司。ADI公司微波通信部總經(jīng)理 Karim Hamed 表示，“從頭開始設(shè)計這些系統(tǒng)會極其困難，需要平衡性能、標準和成本方面的系統(tǒng)級挑戰(zhàn)。這款新型解決方案利用了ADI業(yè)內(nèi)一流技術(shù)和在 RF、微波和毫米波通信基礎(chǔ)設(shè)施方面的悠久傳承，以及整個RF領(lǐng)域的深厚專業(yè)知識，從而可簡化客戶的設(shè)計過程、減少組件總數(shù)量，并加快5G部署的步伐?！?/span>
聯(lián)發(fā)科5G SoC
聯(lián)發(fā)科瞄準5G旗艦智能手機推出了多模式5G芯片組。7納米SoC集成聯(lián)發(fā)科Helio M70調(diào)制解調(diào)器，以及Arm最新的Cortex-A77 CPU、Mali-G77 GPU和聯(lián)發(fā)科先進的AI處理器(APU)，以滿足5G電源和性能需求。聯(lián)發(fā)科表示，這款集成芯片組專為獨立和非獨立(SA/NSA)的6- GHz子網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，支持從2G到4G的連接，以連接現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，同時5G網(wǎng)絡(luò)在全球鋪開。
Helio M70是唯一具有LTE和5G雙連接(EN-DC)的5G調(diào)制解調(diào)器芯片，支持從2G至5G各代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的多種模式。Helio M70設(shè)計符合3GPP Rel-15標準規(guī)范，并支持目前的非獨立組網(wǎng)(NSA)以及未來的5G獨立組網(wǎng) (SA) 架構(gòu)，可連接全球5G NR頻段與4G LTE頻段，同時滿足對高功率用戶設(shè)備(HPUE)和其它基本運營商功能的支持。調(diào)制解調(diào)器還包括智能節(jié)電和綜合電源管理，并提供動態(tài)帶寬切換技術(shù)，為特定應(yīng)用分配5G帶寬，將調(diào)制解調(diào)器電源效率提高50%，延長電池壽命。
全新人工智能處理單元支持更高級的人工智能應(yīng)用，比如在受試者快速移動時用于成像的去模糊。GPU支持5G速度的極端流媒體和游戲，芯片組還支持4K視頻編碼/解碼在60幀每秒和超高分辨率相機(80mp)。
聯(lián)發(fā)科技Helio M70是業(yè)界首批5G多模集成基帶芯片組。憑借其多模式解決方案，Helio M70通過全面的電源管理計劃簡化了5G設(shè)備的設(shè)計，使廠商能夠設(shè)計出更小外形、更高能效和外觀時尚的移動設(shè)備。Helio M70基帶芯片現(xiàn)已上市，預(yù)計將于2019年下半年出貨。
高通modem-to-antenna solution
高通新一代毫米波天線模組QTM525是高通繼去年7月推出的首個5G射頻模組QTM052的后續(xù)產(chǎn)品。相較于前代，它支持更完整的毫米波頻段，在原來支持28GHz和39GHz的基礎(chǔ)上新增了對26GHz頻段的支持;而在加入新頻段支持的同時，模組的尺寸并沒有增加，總體來說，采用QTM525模組，手機廠商可以將毫米波手機的厚度做到8毫米以下，這基本是目前最輕薄的4G手機厚度。重要的是，天線模組占據(jù)的空間越小，設(shè)備廠商在部署設(shè)備時，就可以將更多的機身內(nèi)部空間讓給其他關(guān)鍵零部件。它和Qualcomm® QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列可與Qualcomm®驍龍?X50 5G調(diào)制解調(diào)器配合，共同提供從調(diào)制解調(diào)器到天線(modem-to-antenna)且跨頻段的多項功能，并支持緊湊封裝尺寸以適合于移動終端集成。
Snapdragon X55采用最新的7納米制造工藝，從10納米規(guī)?？s小，與其他組件的改進相結(jié)合，將減少能耗，使第二波5G設(shè)備擁有更小的電池。X55也將明顯快于其前代產(chǎn)品。在5G模式下，它提供7Gbps的最高下載速度，高于X50的大約5Gbps峰值，加上3Gbps的最高上傳速度。在4G網(wǎng)絡(luò)上，它可以高達2.5Gbps的速度下載，比公司的獨立X24 LTE調(diào)制解調(diào)器快25%。除了支持毫米波和6GHz以下頻率之外，它還可以在5G/4G頻譜共享模式下運行，因此運營商可以在相同的無線電頻率上提供兩種類型的服務(wù)。與此同時，高通正在推出其第三代5G天線QTM525，專門設(shè)計用于內(nèi)置超過8mm的智能手機。QTM525是針對毫米波特定，但通過為之前的28GHz和39GHz頻段增加26GHz支持，性能超越了它的前身。
三星5G射頻芯片組
三星電子為5G基站設(shè)計的5G mmWave芯片組由RFIC和數(shù)字/模擬前端(DAFE) ASIC組成，支持28 ghz和39 ghz頻段。三星表示，與之前的解決方案相比,新的射頻芯片組減少了5G基站的尺寸、重量和功耗約25%。該公司計劃在今年將24 GHz和47 GHz的額外RFIC商業(yè)化。
三星開發(fā)了自己的DAFE作為ASIC，為5G基站提供了更小的尺寸和更低的功耗。DAFE對數(shù)字無線通信至關(guān)重要，它提供模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。
“為了實現(xiàn)超高速的數(shù)據(jù)速度，5G基站使用了近1000個天線單元和RFIC來利用mmWave頻譜，” “在支援縮減基站的規(guī)模和耗電量方面，射頻消融器起著重要的作用?！?/span>
基于28納米CMOS半導(dǎo)體技術(shù)，新的RFIC的帶寬已經(jīng)擴展到最大1.4 GHz，而以前的RFIC是800 MHz。三星將射頻功率放大器的尺寸減小了36%，通過降低噪聲水平和改善射頻功率放大器的線性特性，提高了整體性能。
三星多模式Exynos芯片組
作為三星首款5G調(diào)制解調(diào)器解決方案，Exynos Modem 5100已于2018年8月完成了商業(yè)化準備工作，并成功通過了空中下載(OTA)5G-NR數(shù)據(jù)調(diào)用測試。該調(diào)制解調(diào)器可通過單個芯片支持幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)，其中包括5G 6GHz以下和毫米波(mm Wave)頻段、2G GSM/CDMA、3G WCDMA、TD-SCDMA、HSPA和4G LTE網(wǎng)絡(luò)。為了實現(xiàn)性能的可靠性與節(jié)能性，該調(diào)制解調(diào)器還專門配備了射頻收發(fā)器Exynos RF 5500與電源調(diào)制解決方案Exynos SM 5800。
三星Exynos RF 5500可在單一芯片中支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與5G-NR 6GHz以下頻段網(wǎng)絡(luò)，使智能手機設(shè)計更為靈活，尤其是當今的高端移動設(shè)備。作為其中的關(guān)鍵組件，射頻收發(fā)器讓智能手機能夠通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)收發(fā)。當智能手機向運營商傳輸語音或數(shù)據(jù)時，射頻會將調(diào)制解調(diào)器的基帶信號向上轉(zhuǎn)換為高頻率范圍的蜂窩頻率，以便通過連接網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)送數(shù)據(jù)。反之亦然;在接收數(shù)據(jù)時，射頻會將信號向下轉(zhuǎn)換為基帶頻率，并將其交由調(diào)制解調(diào)器處理。Exynos RF 5500擁有14條接收路徑可供下載，并可支持4×4 MIMO(多輸入多輸出)與高階256 QAM(正交振幅調(diào)制)方案，以實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的最大化。
Exynos SM 5800是一款適用于2G 至5G-NR 6GHz以下網(wǎng)絡(luò)的低功耗調(diào)制解決方案，而且還可支持高達100MHz的包絡(luò)跟蹤(ET)寬帶。隨著5G時代的到來，我們能夠以更快的數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸更多的內(nèi)容，因此，要想實現(xiàn)更長的移動設(shè)備電池壽命，保持高效率的射頻就顯得尤為重要。Exynos SM 5800可根據(jù)調(diào)制解調(diào)器的射頻輸入信號，動態(tài)調(diào)節(jié)電源電壓，從而降低30%的功耗。借助先進的電源優(yōu)化ET解決方案，數(shù)據(jù)能夠在速度驚人的5G網(wǎng)絡(luò)上得以更高效、更可靠的傳輸。
隨著行業(yè)的整體發(fā)展、5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的不斷展現(xiàn)，三星將進一步推動移動通信技術(shù)的創(chuàng)新(包括射頻收發(fā)器、毫米波相位排列解決方案，以及5G嵌入式移動處理器)，進而促進移動設(shè)備全新應(yīng)用程序與新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
而三星也率先推出了5G手機，目前三星最新的旗艦機型Galaxy S10系列中的Galaxy S10 5G版本已經(jīng)在海外開售，成為5G時代的先頭兵。Galaxy S10 5G版本除了在5G技術(shù)方面的領(lǐng)先，在拍照方面也進行了全新升級。在國際知名相機評測機構(gòu)DxOMark給出的評分中顯示，三星Galaxy S10 5G版前置攝像頭獲得了97分，后置相機評分更高達112分，綜合排名第一。可見，三星力求為消費者帶來全方位更優(yōu)秀的產(chǎn)品和使用體驗。
U-blox SARA-R5系列
u-blox公司針對低功耗廣域(LPWA)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推出全新SARA-R5系列LTE-M和NB-IoT模塊。這是一款具備極高創(chuàng)新性、可靠性與集成度的蜂窩產(chǎn)品。該模塊基于UBX-R5蜂窩芯片組和M8 GNSS定位芯片而量身定制，進一步提升端到端安全性及產(chǎn)品生命周期，對于有著較長部署周期需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，SARA-R5可謂是理想選擇。
SARA-R5為物聯(lián)網(wǎng)連接建立了全新的基準。U-blox創(chuàng)新地在UBX-R5芯片組的獨立安全元件中，成功集成基于硬件需求而定制的可信根(Root of Trust)，以確保從芯片到云端的通信更加安全可靠。
隨著行動網(wǎng)路業(yè)者宣布其部署5G網(wǎng)路的計劃，是否適用于5G已成為選擇蜂巢式通訊模組的關(guān)鍵因素，LTE-M和NB-IoT可與5G網(wǎng)路向前相容。透過導(dǎo)入3GPP Release 14中的重要LTE-M和NB-IoT特性，SARA-R5只需對已部署的裝置進行軟體升級，就可以幫助客戶順利轉(zhuǎn)換到5G。
Xilinx 集成RF信號鏈
Zynq UltraScale+RFSoC系列
Zynq UltraScale+ RFSoC系列是通過一個突破性的架構(gòu)將RF信號鏈集成在一個單芯片SoC中，致力于加速5G無線、有線Remote-PHY及其它應(yīng)用的實現(xiàn)?；?6nm UltraScale+ MPSoC架構(gòu)的All Programmable RFSoC在單芯片上集成 RF 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，可將系統(tǒng)功耗和封裝尺寸減少最高達 50%-70%，而且其軟判決糾錯編碼技術(shù)(SD-FEC)內(nèi)核可滿足5G和DOCSIS 3.1標準要求。
Zynq RFSoC將RF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、SD-FEC內(nèi)核以及高性能16nm UltraScale+可編程邏輯和ARM®多處理系統(tǒng)完美集成在一起打造出了一個全面的模數(shù)信號鏈。射頻-數(shù)字信號調(diào)節(jié)與處理通常分派給不同的獨立子系統(tǒng)中，但Zynq UltraScale+ RFSoC將模擬、數(shù)字和嵌入式軟件設(shè)計集成到單個單芯片器件上，實現(xiàn)了高度的系統(tǒng)穩(wěn)健性。
Zynq UltraScale+ RFSoC器件能為下一代無線基礎(chǔ)架構(gòu)提供帶寬密集型系統(tǒng)。如果沒有系統(tǒng)級的突破，5倍帶寬、100倍用戶數(shù)據(jù)速率、1000倍網(wǎng)絡(luò)容量等在內(nèi)的5G要求均無法實現(xiàn)。Zynq UltraScale+ RFSoC集成了分立式RF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和信號鏈優(yōu)化技術(shù)，這樣Massive-MIMO的遠端射頻單元、無線回程和固定無線訪問不僅可實現(xiàn)高信道密度，而且還能將功耗和封裝尺寸減小50%-75%。在5G基帶應(yīng)用中，多個集成SD-FEC內(nèi)核相對于軟核實現(xiàn)方案而言，可將系統(tǒng)吞吐量提升10-20倍，并可滿足嚴格的功耗和散熱要求。
Skyworks發(fā)布Sky5平臺助力5G全球通信
Skyworks推出的Sky5解決方案將支持5G無線通信，并在移動和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)生態(tài)系統(tǒng)中實現(xiàn)眾多新和以前不可思議的應(yīng)用。憑借幾十年為上一代無線標準開發(fā)創(chuàng)新連接平臺的經(jīng)驗，Skyworks正在利用其龐大的技術(shù)組合，系統(tǒng)專業(yè)知識，領(lǐng)導(dǎo)能力以及強大的客戶關(guān)系來引導(dǎo)全球加速5G的部署。更具體地說，Skyworks的Sky5解決方案包含了針對全球要求最苛刻的無線終端市場的高度創(chuàng)新的發(fā)射和接收系統(tǒng)。
Skyworks 正在利用其龐大的技術(shù)組合來滿足低、中、高和超高蜂窩頻帶的要求。除增強的載波聚合和雙連接 (4G/5G)外，所有Sky5? 解決方案均支持新的5G波形和 頻譜，同時提供卓越的集成度和性能。它們還提供 MIPI®接口，具有高度靈活性和可定制架構(gòu)，可通過 100 MHz CP-OFDM 調(diào)制實現(xiàn)更高的性能、占位面積和功率效率。其產(chǎn)品包括：5G NR功率放大器模塊、 5G NR 分集接收模塊、具有 2 級功率和集成增益控制的蜂窩式車輛對萬物 (C-V2X) 前端模塊、帶有集成旁路和可變增益低噪聲放大器的許可協(xié)助接入接收模塊。
Skyworks移動營銷高級總監(jiān)Kevin Walsh在當天活動上告訴我們，對于5G射頻而言，它并非是完全取代4G，而是在4G的基礎(chǔ)上疊加一些5G器件?！耙虼藢蛻魜碚f，板件面積會成一個很大的問題。
作為全球前三大射頻器件供應(yīng)商，Skyworks公司每年大約60%-70%的收入來自于手機終端，包括蘋果、三星和國內(nèi)主要手機廠商在內(nèi)均為其合作伙伴。而Skyworks所做器件主要集中在平臺transceiver和天線之間，其中包括PA、射頻開關(guān)和濾波器等。
Marvell端到端5G平臺
Marvell提供了一個靈活的端到端優(yōu)化的5G平臺，以加速5G NR系統(tǒng)的開發(fā)和全球運營商的部署。在高度分布、超低延遲的網(wǎng)絡(luò)中，越來越多的決策將是在邊緣側(cè)而非網(wǎng)絡(luò)核心做出。Marvell提供的多接入邊緣計算解決方案，整合了先進的應(yīng)用處理器、安全交換機芯片以及PHY等方案，針對邊緣分析、威脅檢測和自主決策的技術(shù)，已經(jīng)走在了行業(yè)的前列。Marvell 提供的5G NR平臺包括：
無線接入 SoC：Marvell屢獲殊榮的OCTEON Fusion-M系列產(chǎn)品進一步優(yōu)化了成本和能耗，并可通過編程實現(xiàn) 3GPP 協(xié)議棧分割和超大規(guī)模的MIMO。Marvell的 SoC 借助關(guān)鍵行業(yè)合作伙伴的積極部署，為 LTE-A 和 5G NR 設(shè)定了性能標桿。
傳輸/EPC核心處理器：如今，多核OCTEON處理器已經(jīng)為全球超過1000 萬個基站的傳輸層提供支持?；谶@些豐富且經(jīng)過驗證的技術(shù)積累，Marvell 為要求最嚴苛的 5G NR 使用場景提供差異化的產(chǎn)品。Marvell 采用可擴展數(shù)據(jù)平面加速，這使其嵌入式處理器成為在網(wǎng)絡(luò)核心實現(xiàn)5G Core/EPC應(yīng)用的理想選擇。隨著行業(yè)不斷轉(zhuǎn)向虛擬化和分層化拓撲結(jié)構(gòu)，Marvell 為傳輸和 EPC核心網(wǎng)提供了獨特的統(tǒng)一架構(gòu)。
以太網(wǎng)絡(luò)：作為以太網(wǎng)交換機和物理層設(shè)備的頂尖供應(yīng)商，Marvell 已經(jīng)將其系統(tǒng)級專業(yè)能力拓展到運營商基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中的交換機與PHY 領(lǐng)域。Marvell Prestera 交換機包含了要求嚴苛的移動基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境所需的分層流量管理功能。此外，Marvell 的差異化交換機解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)先進的流量識別與訪問控制，以確保用戶層面的安全性。
基于Arm架構(gòu)的ThunderX2 服務(wù)器：隨著NFV和云部署重要性的逐步增加，Marvell 已推出針對工作負載優(yōu)化的ThunderX2 服務(wù)器處理器，進一步豐富了其 5G 產(chǎn)品組合。這些極具創(chuàng)新力的解決方案將在下一代運營商網(wǎng)絡(luò)的部署中起到關(guān)鍵作用。將類似PDCP這樣的傳統(tǒng)功能遷移到云端適用于ThunderX2架構(gòu)。
博通端到端5G移動網(wǎng)絡(luò)交換機
博通提供了一個完整的5G交換組合，旨在支持端到端網(wǎng)絡(luò)的部署，將所有無線電和固定線路通信整合到一個標準的基于以太網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施上。這六種設(shè)備——Monterey、Quartz、Qumran2a、Jericho2、Jericho2c和Ramon——是為容量大于100 Tbit /s的交換機設(shè)計的，提供了滿足基于以太網(wǎng)的5G NR和基站要求所需的完整功能集。移動網(wǎng)絡(luò)芯片是專門為滿足網(wǎng)絡(luò)各部分的需求而設(shè)計的:前端、中段和后端傳輸。
Qumran2a是為中程應(yīng)用程序而設(shè)計，包括網(wǎng)絡(luò)切片、納秒級精度同步、TSN和FlexE接口等功能，符合切片包網(wǎng)絡(luò)(SPN)和ITU G. MTN(Metro Transport Network)規(guī)范。Jericho2、Jericho2c和Ramon都是為回程傳輸而設(shè)計的，支持低延遲、TSN的交換平臺，可擴展到超過100Tbit/s容量的傳輸，并支持完整的5G功能集，該功能與基于qumran2的中程網(wǎng)絡(luò)無縫集成。
所有產(chǎn)品都通過Broadcom軟件開發(fā)工具包(SDK)與Broadcom其他交換產(chǎn)品共享一組公共應(yīng)用程序編程接口(API)。這些設(shè)備還被設(shè)計成無縫連接，以滿足5G成本、容量和性能要求。
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