即將大爆發，5G技術挑戰及趨勢分析！

6月6日，工業和信息化部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電正式發放5G牌照。這也意味著我國成為繼美國、韓國、英國之後第四個5G商用的國家，2019年也被認為是5G商用的元年。

在日前結束的「NIWeek 2019」上，來自全球超過4000名工程師針對5G、物聯網、自動駕駛、工業4.0等熱點話題進行了深入的探討。芯師爺編輯也在會議現場採訪了NationalInstruments （美國國家儀器有限公司，簡稱NI）公司半導體營銷主管David Hall，針對5G標準、毫米波測試、OTA測試、5G晶元、晶圓測試等熱門話題進行了具體交流。

5G商用面臨的測試挑戰

從目前的進程來看，預計2020年5G將會出現規模化應用。對於運營商、OEM廠商、內容提供商、應用開發商、終端設備廠商等而言，都處於全力衝刺階段。

「即將到來的5G時代，對於整個產業鏈而言是一次全新的升級，各個環節方案都還沒有完全確定，還面臨著諸多的挑戰。」David Hall認為：「MIMO天線、載波聚合等的引入，也使得5G測試變得非常複雜。針對這一難題，NI也在不斷完善5G測試方案，幫助企業加速產品開發及商用。」

我們都知道，5G商用頻譜先行。根據3GPP規定，5G NR主要使用FR1和FR2兩個頻段。其中FR1頻段頻率範圍為450MHz-6GHz，也叫Sub-6GHz頻段。而FR2頻段的頻率範圍是24.25GHz-52.6GHz，也就是我們常講的毫米波。

基於之前的頻譜布局，中國及歐盟更傾向於在Sub-6GHz頻段布局5G，而美國更傾向於採用毫米波。對此，David Hall表示：「雖然說5G技術還在不斷演進，但是從3GPP標準來看，不管是R15還是R16，其物理層上頻帶已經基本固定下來。我們的測試設備在設計之初就充分考慮到了需求的靈活化，緊跟3GPP標準支持所有頻帶，後續如果有新的頻帶，也能非常靈活的應對。」

而對於毫米波的發展，DavidHall則認為：「雖然說各個國家選擇有所不同，但是從未來發展方向來看，毫米波毫無疑問將極大地拓展5G應用的可能。現階段，5G應用還主要是增強移動寬頻（eMBB）。隨著海量物聯（mMTC）和可靠低時延連接（uRLLC）場景的發展，現有的Sub-6GHz頻段將變得更加擁擠，毫米波無疑將成為很好的補充。」

據芯師爺了解，在今年初我國工信部也發布了《2019年全國無線電管理工作要點》，提出將適時發布5G系統部分毫米波頻段頻率使用的規劃。

然而毫米波也面臨著非常大的挑戰，包括覆蓋面積和傳播性等方面。對此，David Hall也向芯師爺編輯解釋道：「從產業鏈進程來看，毫米波商用的可能性已經被證實，並且已經有很多部署案例。但是這也不意味著，毫米波商用就完全沒有問題。實際上在測試方面，還有很多問題需要解決。」

攻克5G毫米波測試難題

具體而言，晶元製造商都競相將5G毫米波商業化，但是不解決射頻及功率放大器測試等問題，一切都將淪為空談。針對這一個難題，NI特別推出了mmWave矢量信號收發儀(VST)，以加速5G商用進程。

「該毫米波測試解決方案的推出，將極大地提升工程師們的開發效率，既能滿足實驗室嚴格的技術要求，也能滿足毫米波晶元生產測試的特定需求。」David Hall自豪地表示：「在5G毫米波測試方面，NI是市場上能夠提供最完整方案的廠商。」

mmWave矢量信號收發儀(VST)

據了解，此次推出的mmWave矢量信號收發儀(VST) 結合了射頻信號發生器、射頻信號分析儀和集成開關，頻率高達44 GHz的1GHz瞬時帶寬。其新型 校準集成開關最多可支持 32 個通道，無需額外的基礎設施即可提高波束成形和相控陣列測量的準確性。模塊化前端設計可實現準確且經濟高效的測量，同時保持與未來5G頻帶的前向兼容性，可以同時在5-21GHz和26-44GHz進行測量。

此外，在NIWeek 2019展示現場也有多家企業推出5G測試方案。對此，David Hall表示：「在實驗室中，基於NI的自動化平台，工程師可以構建自己的測試方案。而在量產方面，NI主要和合作夥伴一起，為客戶提供更優化的方案，如通過與東京電子、FormFactor、Reid-Ashman合作開發5G毫米波晶圓探針測試解決方案等。目前，我們的5G毫米波測試方案已經獲得了大量客戶的青睞。」

然而在5G設計中，由於頻譜範圍增加、大規模MIMO有源天線系統引入、採用新的AiP天線封裝技術等，使得傳統的線纜直連的方法已無法滿足測試需求。目前，業內普遍認為OTA將成為5G另一個重要的測試技術。

在本次NIWeek 2019上，NI演示的OTA測試系統將測試時間從之前的6分鐘壓縮至23秒。對此，DavidHall向芯師爺解釋道：「這是NI測試儀器及合作夥伴共同努力的結果。通過FPGA的引入，我們使得馬達和測試控制同步，大幅度提升了測試效率。另外，採用FPGA加速運算，也使得測試速度大幅提升。」

針對OTA測試應用，David Hall也認為：「雖然現在測試儀器和方案已經具備，但是在產線中還存在著一些問題。如何與產線有機結合，提高生產過程中的效率，目前還沒有非常完善的方案。NI也正在與合作夥伴一起探討，以期為客戶提供更優化的產品方案。」

加碼大中華區半導體產業

從應用市場來看，大中華區特別是中國市場，將成為5G、半導體、自動駕駛、物聯網等最具發展潛力的區域。

為此，在本次NIWeek 2019上，NI也宣布與蔚華科技正式合作。未來蔚華科技將負責NI大中華區的半導體測試系統經銷，搭配蔚華科技現有的分類機、針測機、探針卡等產品，為客戶提供更多元的半導體測試解決方案及服務。

對於此次合作，DavidHall表示：「一直以來，我們都致力於為半導體產業提供測試解決方案。中國半導體市場增長非常明顯，我們也希望進一步增加對客戶的服務，與蔚華科技合作也是這樣的初衷。」

蔚華科技中國區總經理陳志德也表示：「成立於1987年的蔚華科技，致力於為半導體、電子製造、通訊及車用電子等科技產業提供高質量的整合解決方案。多年來，與最主要的半導體廠商都建立了很好的合作關係。與NI合作將是強強聯合，充分發揮兩者的優勢。」

在談及後續的合作方向，DavidHall也對芯師爺編輯透露：「中國大陸市場將成為5G爆發點，我們也非常重視這一領域。通過於蔚華科技合作，首先從RF測試開始，包括設計驗證及量產測試方案等，後續也會延伸至SoC、存儲、毫米波、ASIC、CMOS圖像感測器、MCU、MEMS等領域。並且在合作深度上也會進一步延伸，結合蔚華科技在客戶端的優勢，未來也會與終端客戶共同定製產品，更好地服務於大中華區市場。」

而對於5G產業發展，David Hall認為：「由於毫米波之前更多用於衛星等領域，需要一段時間回收頻段。在商用方面，前期更多還是採用Sub-6GHz頻段。另外，在終端晶元方面，短期內依然是4G和5G共存的現象。」

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