5G晶元Top10一覽，誰才是最後的贏家？

近年來，智能製造熱潮席捲神州大地，成為推進「中國製造2025」國家戰略最重要的舉措。其中，智能工廠（Smart Factory）作為智能製造重要的實踐領域，已引起了製造企業的廣泛關注和各級政府的高度重視。

從無線網路基礎設施和基站到智能手機再到物聯網設備應用，這些晶元組有望簡化向5G通信的過渡。

5G有望提供一個完全互聯的移動世界，其市場範圍從聯網汽車、智能城市、智能手機到物聯網(IoT)設備，無處不在。研究人員指出，5G應用的加速需要設備和晶元組廠商的大力支持。令人驚訝的是，晶元製造商在過去幾年推出的一系列晶元組和平台，已經為5G這場戰役做好了準備。

晶元組包括射頻集成電路(RFIC)、系統晶元(SoC)、專用集成電路(ASIC)、蜂窩晶元和毫米波(mmWave)集成電路。這些公司中的許多都在構建數據機、RF前端，或兩者兼得，其中設計的是低於6 GHz的頻譜，並支持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測。愛立信在2019年6月發布的《移動通信報告》(Mobility Report)中稱，2018年11月預測的15億5G用戶將逐步遞增到2024年底的19億。GSMA預計，到2025年5G連接數量將達到14億，佔中國和歐洲連接總量的30%左右，佔美國連接總量的50%左右。

簡單介紹一下5G晶元的TOP10

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ADI—5G mmWave晶元組

來自ADI的全新5G mmWave晶元組結合了該公司先進的波束形成晶元、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無線網路基礎設施規則改變者，具有高集成度，以降低下一代蜂窩網路基礎設施的設計要求和複雜性。

這款新型毫米波 5G 晶元組包括 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用例的系統靈活性和可重構性，而同類最佳的等效全向輻射功率 (EIRP)則擴展了無線電覆蓋範圍和密度。ADI在毫米波技術領域的傳統優勢使得客戶能夠利用世界一流的應用及系統設計，從而針對熱擴散、RF、功耗和布線等考慮因素優化完整的產品線。

據ADI介紹，高信道密度和對單偏振和雙偏振部署支持的結合，增加了系統的靈活性和可重構性，它可用於多個5G用例，而一流的等效全向輻射功率(EIRP)擴展了無線電範圍和密度。

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理 Karim Hamed 表示，「從頭開始設計這些系統會極其困難，需要平衡性能、標準和成本方面的系統級挑戰。這款新型解決方案利用了ADI業內一流技術和在 RF、微波和毫米波通信基礎設施方面的悠久傳承，以及整個RF領域的深厚專業知識，從而可簡化客戶的設計過程、減少組件總數量，並加快5G部署的步伐。」

2

聯發科5G SoC

聯發科瞄準5G旗艦智能手機推出了多模式5G晶元組。7納米SoC集成聯發科Helio M70數據機，以及Arm最新的Cortex-A77 CPU、Mali-G77 GPU和聯發科先進的AI處理器(APU)，以滿足5G電源和性能需求。聯發科表示，這款集成晶元組專為獨立和非獨立(SA/NSA)的6- GHz子網路設計，支持從2G到4G的連接，以連接現有網路，同時5G網路在全球鋪開。

Helio M70是唯一具有LTE和5G雙連接(EN-DC)的5G數據機晶元，支持從2G至5G各代蜂窩網路的多種模式。Helio M70設計符合3GPP Rel-15標準規範，並支持目前的非獨立組網(NSA)以及未來的5G獨立組網 (SA) 架構，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備(HPUE)和其它基本運營商功能的支持。數據機還包括智能節電和綜合電源管理，並提供動態帶寬切換技術，為特定應用分配5G帶寬，將數據機電源效率提高50%，延長電池壽命。

全新人工智慧處理單元支持更高級的人工智慧應用，比如在受試者快速移動時用於成像的去模糊。GPU支持5G速度的極端流媒體和遊戲，晶元組還支持4K視頻編碼/解碼在60幀每秒和超高解析度相機(80mp)。

聯發科技Helio M70是業界首批5G多模集成基帶晶元組。憑藉其多模式解決方案，Helio M70通過全面的電源管理計劃簡化了5G設備的設計，使廠商能夠設計出更小外形、更高能效和外觀時尚的移動設備。Helio M70基帶晶元現已上市，預計將於2019年下半年出貨。

3

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的後續產品。相較於前代，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，模組的尺寸並沒有增加，總體來說，採用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，天線模組佔據的空間越小，設備廠商在部署設備時，就可以將更多的機身內部空間讓給其他關鍵零部件。它和Qualcomm QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列可與Qualcomm驍龍X50 5G數據機配合，共同提供從數據機到天線(modem-to-antenna)且跨頻段的多項功能，並支持緊湊封裝尺寸以適合於移動終端集成。

Snapdragon X55採用最新的7納米製造工藝，從10納米規模縮小，與其他組件的改進相結合，將減少能耗，使第二波5G設備擁有更小的電池。X55也將明顯快於其前代產品。在5G模式下，它提供7Gbps的最高下載速度，高於X50的大約5Gbps峰值，加上3Gbps的最高上傳速度。在4G網路上，它可以高達2.5Gbps的速度下載，比公司的獨立X24 LTE數據機快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。與此同時，高通正在推出其第三代5G天線QTM525，專門設計用於內置超過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。

4

三星5G射頻晶元組

三星電子為5G基站設計的5G mmWave晶元組由RFIC和數字/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,新的射頻晶元組減少了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商業化。

三星開發了自己的DAFE作為ASIC，為5G基站提供了更小的尺寸和更低的功耗。DAFE對數字無線通信至關重要，它提供模擬到數字的轉換。

「為了實現超高速的數據速度，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模和耗電量方面，射頻消融器起著重要的作用。」

基於28納米CMOS半導體技術，新的RFIC的帶寬已經擴展到最大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%，通過降低雜訊水平和改善射頻功率放大器的線性特性，提高了整體性能。

5

三星多模式Exynos晶元組

作為三星首款5G數據機解決方案，Exynos Modem 5100已於2018年8月完成了商業化準備工作，並成功通過了空中下載(OTA)5G-NR數據調用測試。該數據機可通過單個晶元支持幾乎所有的網路，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網路。為了實現性能的可靠性與節能性，該數據機還專門配備了射頻收發器Exynos RF 5500與電源調製解決方案Exynos SM 5800。

三星Exynos RF 5500可在單一晶元中支持傳統網路與5G-NR 6GHz以下頻段網路，使智能手機設計更為靈活，尤其是當今的高端移動設備。作為其中的關鍵組件，射頻收發器讓智能手機能夠通過蜂窩網路進行數據收發。當智能手機向運營商傳輸語音或數據時，射頻會將數據機的基帶信號向上轉換為高頻率範圍的蜂窩頻率，以便通過連接網路快速發送數據。反之亦然;在接收數據時，射頻會將信號向下轉換為基帶頻率，並將其交由數據機處理。Exynos RF 5500擁有14條接收路徑可供下載，並可支持4×4 MIMO(多輸入多輸出)與高階256 QAM(正交振幅調製)方案，以實現5G網路數據傳輸速率的最大化。

Exynos SM 5800是一款適用於2G 至5G-NR 6GHz以下網路的低功耗調製解決方案，而且還可支持高達100MHz的包絡跟蹤(ET)寬頻。隨著5G時代的到來，我們能夠以更快的數據傳輸速率傳輸更多的內容，因此，要想實現更長的移動設備電池壽命，保持高效率的射頻就顯得尤為重要。Exynos SM 5800可根據數據機的射頻輸入信號，動態調節電源電壓，從而降低30%的功耗。藉助先進的電源優化ET解決方案，數據能夠在速度驚人的5G網路上得以更高效、更可靠的傳輸。

隨著行業的整體發展、5G網路優勢的不斷展現，三星將進一步推動移動通信技術的創新(包括射頻收發器、毫米波相位排列解決方案，以及5G嵌入式移動處理器)，進而促進移動設備全新應用程序與新興產業的發展。

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技術方面的領先，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，後置相機評分更高達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秀的產品和使用體驗。

6

U-blox SARA-R5系列

u-blox公司針對低功耗廣域(LPWA)物聯網應用推出全新SARA-R5系列LTE-M和NB-IoT模塊。這是一款具備極高創新性、可靠性與集成度的蜂窩產品。該模塊基於UBX-R5蜂窩晶元組和M8 GNSS定位晶元而量身定製，進一步提升端到端安全性及產品生命周期，對於有著較長部署周期需求的物聯網應用而言，SARA-R5可謂是理想選擇。

SARA-R5為物聯網連接建立了全新的基準。U-blox創新地在UBX-R5晶元組的獨立安全元件中，成功集成基於硬體需求而定製的可信根(Root of Trust)，以確保從晶元到雲端的通信更加安全可靠。

隨著行動網路業者宣布其部署5G網路的計劃，是否適用於5G已成為選擇蜂巢式通訊模組的關鍵因素，LTE-M和NB-IoT可與5G網路向前相容。透過導入3GPP Release 14中的重要LTE-M和NB-IoT特性，SARA-R5隻需對已部署的裝置進行軟體升級，就可以幫助客戶順利轉換到5G。

7

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將RF信號鏈集成在一個單晶元SoC中，致力於加速5G無線、有線Remote-PHY及其它應用的實現。基於16nm UltraScale MPSoC架構的All Programmable RFSoC在單晶元上集成 RF 數據轉換器，可將系統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(SD-FEC)內核可滿足5G和DOCSIS 3.1標準要求。

Zynq RFSoC將RF數據轉換器、SD-FEC內核以及高性能16nm UltraScale 可編程邏輯和ARM多處理系統完美集成在一起打造出了一個全面的模數信號鏈。射頻-數字信號調節與處理通常分派給不同的獨立子系統中，但Zynq UltraScale RFSoC將模擬、數字和嵌入式軟體設計集成到單個單晶元器件上，實現了高度的系統穩健性。

Zynq UltraScale RFSoC器件能為下一代無線基礎架構提供帶寬密集型系統。如果沒有系統級的突破，5倍帶寬、100倍用戶數據速率、1000倍網路容量等在內的5G要求均無法實現。Zynq UltraScale RFSoC集成了分立式RF數據轉換器和信號鏈優化技術，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基帶應用中，多個集成SD-FEC內核相對於軟核實現方案而言，可將系統吞吐量提升10-20倍，並可滿足嚴格的功耗和散熱要求。

8

Skyworks發布Sky5平台助力5G全球通信

Skyworks推出的Sky5解決方案將支持5G無線通信，並在移動和物聯網(IoT)生態系統中實現眾多新和以前不可思議的應用。憑藉幾十年為上一代無線標準開發創新連接平台的經驗，Skyworks正在利用其龐大的技術組合，系統專業知識，領導能力以及強大的客戶關係來引導全球加速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新的發射和接收系統。

Skyworks 正在利用其龐大的技術組合來滿足低、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介面，具有高度靈活性和可定製架構，可通過 100 MHz CP-OFDM 調製實現更高的性能、佔位面積和功率效率。其產品包括：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雜訊放大器的許可協助接入接收模塊。

Skyworks移動營銷高級總監Kevin Walsh在當天活動上告訴我們，對於5G射頻而言，它並非是完全取代4G，而是在4G的基礎上疊加一些5G器件。「因此對客戶來說，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商，Skyworks公司每年大約60%-70%的收入來自於手機終端，包括蘋果、三星和國內主要手機廠商在內均為其合作夥伴。而Skyworks所做器件主要集中在平台transceiver和天線之間，其中包括PA、射頻開關和濾波器等。

9

Marvell端到端5G平台

Marvell提供了一個靈活的端到端優化的5G平台，以加速5G NR系統的開發和全球運營商的部署。在高度分布、超低延遲的網路中，越來越多的決策將是在邊緣側而非網路核心做出。Marvell提供的多接入邊緣計算解決方案，整合了先進的應用處理器、安全交換機晶元以及PHY等方案，針對邊緣分析、威脅檢測和自主決策的技術，已經走在了行業的前列。Marvell 提供的5G NR平台包括：

無線接入 SoC：Marvell屢獲殊榮的OCTEON Fusion-M系列產品進一步優化了成本和能耗，並可通過編程實現 3GPP 協議棧分割和超大規模的MIMO。Marvell的 SoC 藉助關鍵行業合作夥伴的積極部署，為 LTE-A 和 5G NR 設定了性能標杆。

傳輸/EPC核心處理器：如今，多核OCTEON處理器已經為全球超過1000 萬個基站的傳輸層提供支持。基於這些豐富且經過驗證的技術積累，Marvell 為要求最嚴苛的 5G NR 使用場景提供差異化的產品。Marvell 採用可擴展數據平面加速，這使其嵌入式處理器成為在網路核心實現5G Core/EPC應用的理想選擇。隨著行業不斷轉向虛擬化和分層化拓撲結構，Marvell 為傳輸和 EPC核心網提供了獨特的統一架構。

乙太網絡：作為乙太網交換機和物理層設備的頂尖供應商，Marvell 已經將其系統級專業能力拓展到運營商基礎設施網路中的交換機與PHY 領域。Marvell Prestera 交換機包含了要求嚴苛的移動基礎設施環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實現先進的流量識別與訪問控制，以確保用戶層面的安全性。

基於Arm架構的ThunderX2 伺服器：隨著NFV和雲部署重要性的逐步增加，Marvell 已推出針對工作負載優化的ThunderX2 伺服器處理器，進一步豐富了其 5G 產品組合。這些極具創新力的解決方案將在下一代運營商網路的部署中起到關鍵作用。將類似PDCP這樣的傳統功能遷移到雲端適用於ThunderX2架構。

10

博通端到端5G移動網路交換機

博通提供了一個完整的5G交換組合，旨在支持端到端網路的部署，將所有無線電和固定線路通信整合到一個標準的基於乙太網的基礎設施上。這六種設備——Monterey、Quartz、Qumran2a、Jericho2、Jericho2c和Ramon——是為容量大於100 Tbit /s的交換機設計的，提供了滿足基於乙太網的5G NR和基站要求所需的完整功能集。移動網路晶元是專門為滿足網路各部分的需求而設計的:前端、中段和後端傳輸。

Qumran2a是為中程應用程序而設計，包括網路切片、納秒級精度同步、TSN和FlexE介面等功能，符合切片包網路(SPN)和ITU G. MTN(Metro Transport Network)規範。Jericho2、Jericho2c和Ramon都是為回程傳輸而設計的，支持低延遲、TSN的交換平台，可擴展到超過100Tbit/s容量的傳輸，並支持完整的5G功能集，該功能與基於qumran2的中程網路無縫集成。

所有產品都通過Broadcom軟體開發工具包(SDK)與Broadcom其他交換產品共享一組公共應用程序編程介面(API)。這些設備還被設計成無縫連接，以滿足5G成本、容量和性能要求。

來源：Electronic Products、電子工程世界

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