4G和Pre-5G通訊基礎設施射頻前端的方案及市場(chǎng)發(fā)展趨勢

　　第五屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2016產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì )

　　時(shí)間：2016.01.19 下午

　　地點(diǎn)：北京中關(guān)村創(chuàng )業(yè)大街 IC咖啡

　　演講主題：4G和Pre-5G通訊基礎設施射頻前端的方案及市場(chǎng)發(fā)展趨勢

　　演講人：萬(wàn)文豪先生 - Qorvo基礎設施和國防產(chǎn)品大客戶(hù)銷(xiāo)售經(jīng)理

　　接下來(lái)的演講來(lái)自美國Qorvo公司，是RFMD和Triquint合并后的一個(gè)新品牌。上周在我們論壇深圳站，Qorvo移動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)戰略部的亞太區經(jīng)理為我們詳細解讀了Pre-5G時(shí)代的市場(chǎng)變化和技術(shù)趨勢，并帶來(lái)支持載波聚合以及全頻段，全支持真正意義全球通手機最新設備的方案。今天，Qorvo將會(huì )側重分析4G和Pre-5G通訊基礎設施射頻前端的方案，以及相應市場(chǎng)發(fā)展趨勢。我們榮幸地請到了Qorvo基礎設施和國防產(chǎn)品大客戶(hù)銷(xiāo)售經(jīng)理萬(wàn)文豪先生。他主要聚焦于移動(dòng)通訊基站，微波點(diǎn)對點(diǎn)WLAN和光通訊解決方案業(yè)務(wù)。我們把時(shí)間交給萬(wàn)先生詳細解讀4G和Pre-5G市場(chǎng)發(fā)展趨勢。

　　萬(wàn)文豪：雖然現在IOT非常熱門(mén)，但其實(shí)沒(méi)有這么快走到我們每個(gè)人身邊來(lái)，為什么?大家有沒(méi)有想過(guò)IOT背后的支撐是什么，是什么支撐這么大一個(gè)網(wǎng)絡(luò )建設，這么多產(chǎn)品設備的介入?未來(lái)的世界是互聯(lián)網(wǎng)的世界、物聯(lián)網(wǎng)的世界，但我們現在還沒(méi)有準備好，正是因為我們基礎設施網(wǎng)絡(luò )還在為IOT世界的到來(lái)做準備。

　　我們現在每個(gè)人都有上網(wǎng)的需求，或者用了很多套餐。目前很多公司包括很多媒體，甚至一些參考設計公司都在提供一些數據。根據Cisco在2015年提供的數據可以看到，整個(gè)移動(dòng)數據的發(fā)展是非常大的，從2014年2.1EB到2019年24.3個(gè)EB，這是什么概念呢?

　　1EB=100億G，現在全球大概70億人口，平均每人每月多少G的數據的需求?所以在未來(lái)5到10年發(fā)展是一個(gè)數據量大爆發(fā)的過(guò)程。我們也可以想象是什么驅動(dòng)數據的爆發(fā)和數據的需求。

　　IOT的設備是非常豐富的，另外一個(gè)是應用層面，我個(gè)人覺(jué)得未來(lái)對主流視頻的數據需求會(huì )非常巨大。Cisco提供了一個(gè)從2014年到2019年的預測數據，數據量的年增長(cháng)率是57%，設備的增長(cháng)率大概99%?；旧纤泄驹?020年的一個(gè)計劃，或者一個(gè)預測，希望互聯(lián)網(wǎng)能夠上網(wǎng)的設備大概就是100億部左右，當然不同的公司有不同預測的數量。

　　我現在介紹一下Cooper定律，大家可能非常清楚摩爾定律，摩爾定律講的我們在半導體內一年半左右，我現在講的當年它的預制，一年半我們所有晶體管內數量要翻倍。那么Cooper定律也是我們通訊行業(yè)非常重要的一個(gè)定律，它告訴我們什么呢?我們在兩年半左右的時(shí)間，所有數據在現有頻譜的基礎上，業(yè)務(wù)量將增長(cháng)一倍。從數據統計來(lái)看，在過(guò)去45年之內大概有100萬(wàn)倍的增長(cháng)。所以在2010年或2009年的時(shí)候，通訊業(yè)內有一個(gè)共同的目標：1000倍。我們?yōu)榱藵M(mǎn)足未來(lái)數據量增長(cháng)的需求，會(huì )達到1000倍的增長(cháng)!那我們如何來(lái)實(shí)現呢?現在用的4G，甚至是4+，我想現在6S的系統在網(wǎng)上能夠查的，能夠連上4+的網(wǎng)絡(luò )了。目前業(yè)內一個(gè)共同的愿景是我們未來(lái)的5G至少能夠覆蓋我們現在所能預測到的需求。

　　這是在5G非常重要的一些指標。第一個(gè)非常重要的是：我們的數據率一定要達到10個(gè)G，現在網(wǎng)絡(luò )1個(gè)G輕而易舉，像趙女士介紹的，我們在深圳站也提到過(guò)，我們通過(guò)載波聚合技術(shù)可以實(shí)現1個(gè)G的流量。另外就是時(shí)延，這個(gè)意義是非常重要的。一個(gè)毫秒是什么意義呢?剛才實(shí)際上介紹了很多IOT的產(chǎn)品，其實(shí)并不是實(shí)時(shí)上傳數據，或者是實(shí)時(shí)控制，1毫秒對于車(chē)聯(lián)網(wǎng)來(lái)講是非常重要的，我們要解決車(chē)聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題必須要讓網(wǎng)絡(luò )的時(shí)延小于1毫秒，這是5G必須要完成的一個(gè)目標。

　　還有數據，所有的設備容量的增加，所以我們預測5G在每平方公里，它的網(wǎng)絡(luò )能夠連接到100萬(wàn)臺設備。這意味著(zhù)從整個(gè)網(wǎng)絡(luò )建設規劃來(lái)講，必須達到1000倍容量的需求，同時(shí)達到最佳性?xún)r(jià)比的要求。其他還有在5G方面的性能，可以看到這是4G目前的狀況，這是5G我們要達到的目標，外圍實(shí)際上就是5G的長(cháng)期規劃，未來(lái)5G的發(fā)展甚至可能在3年、5年已經(jīng)不是主流的需求，或者成為更基本的需求，更廣闊達到100個(gè)G的速率。

　　所以回到剛才1000倍的計劃，我們如何實(shí)現它?在通信業(yè)界有一個(gè)拆分方法，我們可以通過(guò)擴大頻譜，如何實(shí)現?我剛才跟一個(gè)媒體朋友交流到，大家對于5G可能談到的都是微波頻段，大家都很好理解。15、23、28，甚至40幾G、70幾G，80、90G都有，實(shí)際上目前業(yè)內已經(jīng)demo出很多這種微波頻段的平臺，或者它的原始產(chǎn)品。

　　其實(shí)目前對我們每個(gè)人來(lái)講最重要的是用現有的手機能夠解決問(wèn)題。因為你微波頻段沒(méi)有手機可以支持，我不認為大家現在用微波頻段達到你手機數據的要求，現在整個(gè)業(yè)界的辦法是通過(guò)6G以下的頻段來(lái)擴充頻譜。

　　前不久廣電就想做IOT這塊，他就說(shuō)700兆是我們非常好的數據，做廣闊、廣泛的覆蓋。

　　目前3.5G已經(jīng)是板上釘釘了，也是我們要用在5G的頻段，還有我們現在很多4.2G、4.8G，包括LTE-5.8G，都是目前在6G以下提出一個(gè)方向。所以未來(lái)頻譜階段要做一個(gè)很大的改變，因為我們公司本身有很大一部分在手機業(yè)務(wù)這塊，手機的復雜性會(huì )越來(lái)越高，頻段也會(huì )越來(lái)越多。

　　第二，1000倍的網(wǎng)絡(luò )要增加它的密度。比如在我們現在的房間內，如果大家都同時(shí)有數據上傳怎么辦?我不覺(jué)得現在的4G網(wǎng)絡(luò )能支持二三十位朋友上網(wǎng)的需求。所以我們要采用不同的網(wǎng)絡(luò )架構，現在普遍的架構就是宏蜂窩，接下來(lái)微蜂窩，還有small cell，還有picocell、Femtocell。所以在網(wǎng)絡(luò )覆蓋這塊會(huì )有不同的層次需求，從大中小到高速率不同的需求、不同的場(chǎng)景建設。

　　最后是我們今天要重點(diǎn)談到的技術(shù)：Massive MIMO，就是大容量的多入多出天線(xiàn)技術(shù)。目前通過(guò)它可以實(shí)現3到6倍頻譜效率的提升。

　　這里稍微列了一下為什么提到Massive MIMO，這個(gè)技術(shù)可以從這個(gè)公式看出來(lái)，我們每比特每秒速率，除上各自包括節點(diǎn)，我們必須有更多更高的數碼流來(lái)支持未來(lái)容量的需求。第二件事兒其實(shí)回答了剛才1000倍的問(wèn)題，在密度上要增加，增加不同的節點(diǎn)，在每平方公里增加更多的節點(diǎn)，更多的是small cell。

　　還有剛才提到頻譜的增加。但是頻譜的增加比較復雜，就說(shuō)我們現在有多少頻譜可以用，因為頻譜已經(jīng)成為一個(gè)稀缺資源了。

　　這是我們說(shuō)的Massive MIMO，有些朋友不一定非常了解。左邊這個(gè)圖大家看像不像馬蜂窩?這是在某個(gè)網(wǎng)站軍事網(wǎng)站下載下來(lái)的，是軍事雷達之類(lèi)的，為什么沒(méi)有提到Massive MIMO?其實(shí)它的應用已經(jīng)是項目式雷達，大部分人比較清楚，而且這幾年中國在雷達技術(shù)上面也發(fā)展得非?？?。Massive MIMO已經(jīng)成為非常主流、成熟的技術(shù)，從頻譜的角度來(lái)講，通過(guò)不同的相位的控制，或者幅度的控制，可以將所有的信號引導到一個(gè)用戶(hù)上，或者多個(gè)用戶(hù)，同時(shí)不同的帶寬、不同的基站，同時(shí)指向一個(gè)用戶(hù)。

　　Massive MIMO的應用對我們半導體廠(chǎng)商來(lái)講，它的意義或前景機會(huì )存在在哪兒呢?因為我們現有的技術(shù)還不是傳統的4G、3G技術(shù)，首先要建設新的網(wǎng)絡(luò )，對我們所有的業(yè)內人士來(lái)講都是非常重大的利好。第二因為引用了Massive MIMO，剛才講可能是幾千個(gè)或者幾萬(wàn)個(gè)通道，當然我們現在傳統的基站還不會(huì )上那么多通道，目前最高是上到128個(gè)通道，所以說(shuō)每個(gè)通道都需要有很多的RF射頻器件，對于我們來(lái)說(shuō)射頻器件需求會(huì )遠遠大于以前的模式。

　　還有因為你用到幾百個(gè)通道，所以我們要求網(wǎng)絡(luò )設備或器件設備供應商能夠提供全集成化的方式、模式。這會(huì )大大增加復雜度，對我們來(lái)講是喜聞樂(lè )見(jiàn)的，因為Qorvo的能力令我們更接納集成化和小型化。還有技術(shù)以及我們生產(chǎn)能力，技術(shù)怎么實(shí)現這么大的容量?這么多的器件用在一個(gè)小小的設備里面，我們需要小型化，我們要很小的一個(gè)size。第二我們要有很高的效率，如果你的效率不支持，那你這個(gè)設備沒(méi)辦成為真正的產(chǎn)品。另外就是對產(chǎn)能的要求，因為一旦出貨，出貨量對于傳統的半導體或通訊設備半導體來(lái)講是非常大的要求。

　　大家都非常清楚，2G、3G之間有一個(gè)2.5代，大家很熟悉的以前上網(wǎng)經(jīng)常用的GPRS，然后在3G、4G之間我們有3.5代。我們當時(shí)網(wǎng)絡(luò )更新到SSPI或者HSUPI這塊，然后CDMA、EVDO。我們說(shuō)在未來(lái)5G將支撐我們的應用，支撐整個(gè)IoT的應用，現在在5G之前我們會(huì )有一個(gè)半代的過(guò)程，所以我們認為這是Pre-5G或者4.5G，實(shí)際上現在已經(jīng)在整個(gè)業(yè)內ITU有一個(gè)標準的名字，叫做LTE-A-PRO，我們預計在2015年到2020年之間會(huì )有Pre-5G，一個(gè)4.5G的過(guò)程。

　　后面我會(huì )介紹Pre-5G，實(shí)際上有一部分地區已經(jīng)開(kāi)始在用了，Pre-5G有幾個(gè)非常關(guān)鍵的功能特點(diǎn)，第一，現在我們用TDD頻段，目前Pre-5G集中在2.6G，接下來(lái)中國移動(dòng)的要求會(huì )在3.5G這塊有一些應用，再往遠一點(diǎn)就是5.8G這塊的需求。第二個(gè)必須是Massive MIMO，因為你要解決現有技術(shù)能達到一個(gè)G的應用，不用載波聚合的話(huà)必須要用我們的Massive MIMO。第三,我們現在整個(gè)宏站的網(wǎng)絡(luò )建設架構，實(shí)際上不會(huì )有任何變化。第四點(diǎn)也是非常重要的，我們現在每個(gè)人都可以用Pre-5G/4.5G的網(wǎng)絡(luò )，因為現在手機都可以，不需要你換手機，這是一個(gè)非常重要的因素。我們要在2020年5G實(shí)現之前，用現有的手機就能夠上網(wǎng)，就能夠達到5G的體驗，最后一點(diǎn)，目前業(yè)內已經(jīng)達到3倍到6倍的頻譜效率，未來(lái)會(huì )具備更高的效率，隨著(zhù)各種算法形成一個(gè)新的算法、擴展的話(huà)，我們會(huì )有更高頻譜效率的應用。

　　在2015年巴塞羅那展上，有國內的公司展示了Pre-5G的概念，實(shí)際上已經(jīng)在應用，中國移動(dòng)在北京有研發(fā)中心，實(shí)際上就有Pre-5G的網(wǎng)點(diǎn)，目前公開(kāi)的資料已經(jīng)表明它有128個(gè)RF天線(xiàn)單元，頻譜效率已經(jīng)到3倍。其實(shí)這里面最重要的在邊緣里的效率其實(shí)有10倍。

　　我們可能很多時(shí)候有一個(gè)體驗，就是離基站比較近的時(shí)候上網(wǎng)還可以，當你到兩個(gè)小區之間的時(shí)候，明顯發(fā)現你上網(wǎng)的速率下降，或者你就上不了了。這個(gè)能解決我們在網(wǎng)絡(luò )邊緣的吞吐量。華為、愛(ài)立信已經(jīng)有出貨，華為已經(jīng)在中東、歐洲有出4.5G的貨，這里面出貨的概念會(huì )有一點(diǎn)不一樣，Pre-5G特別是5G的技術(shù)的總程還沒(méi)有完成，大家還在討論當中。Massive MIMO，或者一些CA,載波聚合，已經(jīng)是非常主流的一種技術(shù)，所以我們已經(jīng)開(kāi)始有一些產(chǎn)品出貨。你可以看到愛(ài)立信在Pre-5G也是有一些出貨，不過(guò)愛(ài)立信有兩個(gè)頻段，一個(gè)是6G以下，還有一個(gè)微波頻段28G，所以說(shuō)還回到這個(gè)名字上來(lái)，我們現在業(yè)內其實(shí)沒(méi)有完全把這個(gè)名字記下來(lái)，就4.5G或者Pre-5G，我們公司可能更傾向于Pre-5G的一個(gè)叫法。

　　對Qorvo來(lái)講，Massive MIMO的意義到底是什么?這里有一個(gè)簡(jiǎn)單的圖解，這是一個(gè)8×8的單元，這里面每個(gè)單元有一個(gè)模塊，這實(shí)際上包括很多內容，有PA、LA、開(kāi)關(guān)，濾波器甚至有一些DSA其他功能的器件在里面?？梢钥吹絺鹘y的八通道TD-LTE的基站。我們今年就應該發(fā)貨64通道的，所以對我來(lái)講以前我發(fā)8個(gè)器件，未來(lái)希望有64個(gè)器件。而且這64個(gè)器件其中有非常多的代，有5、6個(gè)代。

　　Qorvo在整個(gè)設備領(lǐng)域擁有全部的技術(shù)，包括有源技術(shù)、放大器衰減器之類(lèi)的，同時(shí)也有無(wú)源的濾波器技術(shù)。在目前應該是全球唯一一家主動(dòng)元件加被動(dòng)元件合在一起的公司。而且我們還有一項非常重要的未來(lái)技術(shù)：氮化鎵技術(shù)，這是Qorvo在為面對未來(lái)5G，包括現在4G和已經(jīng)過(guò)去的2G、3G做的技術(shù)儲備。我們在5G的技術(shù)儲備上已經(jīng)完全準備好了。

　　剛才講到我們?yōu)榱嗽谝粋€(gè)小小的機器里面能夠容納到64個(gè)或者128個(gè)射頻通道，，那我們要求功放必須具有非常高的效率，同時(shí)也要有非常好的線(xiàn)性。那目前業(yè)界的主流方向就是氮化鎵技術(shù)， Qorvo在氮化鎵技術(shù)上的發(fā)展是非常早的，最早是在軍品這塊發(fā)展，所以在所有氮化鎵產(chǎn)品里面，Qorvo是唯一一個(gè)具備了所有工藝的廠(chǎng)商，我們叫GaN 50到GaN 09，不同的柵寬，我們有不同的電壓，如20伏、28伏、36伏、48伏、65伏，是目前界內唯一一家能提供全工藝的氮化鎵廠(chǎng)商。

　　我們在氮化鎵方面也有一個(gè)Roadmap，目前2015年、2016年我們主要是在4G這塊，4G更側重在大功率功放，以及提高線(xiàn)性效率這塊，我們在接下來(lái)兩年會(huì )重點(diǎn)針對Pre-5G有一系列產(chǎn)品出來(lái)。還有我們在5G高頻這段會(huì )有更多的產(chǎn)品出來(lái)。實(shí)際上會(huì )提出高頻這塊。Qorvo在合并之前不管是RFMD還是TriQuint，有一個(gè)非常重要的產(chǎn)品線(xiàn)：微波產(chǎn)品線(xiàn)，我們可以做到非常高頻，從6G來(lái)算，6G到100 G我們全部都有相應的產(chǎn)品。所以未來(lái)5G對Qorvo來(lái)說(shuō)也是非常利好的消息。

　　現在我給大家介紹一下對Pre-5G已經(jīng)出貨的產(chǎn)品的一些支持。這是目前我在公開(kāi)場(chǎng)合看到唯一業(yè)內提到的High Power BAW，BAW是另外一種表面波技術(shù)，我們通常談到的是一種SAW，聲表面波技術(shù)。BAW，體表面波技術(shù)，它有更高的處理大功率的能力，還有更好的溫度漂移能力。我們基本上是業(yè)類(lèi)唯一一家提出的平均功率可以達到5W的濾波器技術(shù)，現在這種范圍有多大呢?其實(shí)非常小，我們現在做成的產(chǎn)品我們的原形5mm×5mm左右，相對于我們目前通用的技術(shù)就是陶瓷，或者說(shuō)陶瓷已經(jīng)是非常大的，就是說(shuō)20幾或者30幾或者10幾乘30幾，還有一個(gè)更大的是腔體濾波器那就更大了，甚至超過(guò)我們一個(gè)筆記本大小。所以這個(gè)技術(shù)非常適合Massive MIMO和未來(lái)5G的發(fā)展?，F在我們能夠實(shí)現5G的平均功率承受能力。還有我們在階段功放這塊包括LNA，包括射頻開(kāi)關(guān)，因為這里面隨著(zhù)未來(lái)Massive MIMO的發(fā)展，會(huì )有5W、10W、100W、200W等不同的功率需求，所以會(huì )有一系列的產(chǎn)品出來(lái)。

　　剛才提到我們會(huì )做集成的一個(gè)模塊，從2W到10W，這里面稍微提一下Doherty這個(gè)模塊概念，這個(gè)Doherty技術(shù)能夠提高功放的效率。那我們現在傳統的Doherty效率就是百分之十幾、百分之二十幾左右，我們通過(guò)有一定專(zhuān)利的Doherty技術(shù)，可以實(shí)現45%到50%的效率提升，達到整個(gè)模塊的效率，這是非常重大的變化，可能大家還沒(méi)有體會(huì )到，未來(lái)手機也會(huì )用到類(lèi)似的技術(shù)，你的效率會(huì )更高、耗電量會(huì )更小一些。

　　現在我簡(jiǎn)單介紹一下Qorvo， Qorvo實(shí)際是兩大BU組成的，我們屬于IDP的BU，我們現在主要有四大類(lèi)產(chǎn)品：

　　一是國防產(chǎn)品，這里面就涉及到很多高頻微波的應用;

　　第二就是光傳輸，在業(yè)內基本上是排第一的光傳輸提供商。

　　第三，也是最大一塊業(yè)務(wù)是基站這塊，我們是全球五大OEM最大供應商。因此可以說(shuō)，大家只要用手機，只要通過(guò)手機上網(wǎng)或者打電話(huà)，都會(huì )經(jīng)過(guò)Qorvo的半導體器件?，F在所有基站或者手機里面也有我們的芯片，在基站里面我們可以做到100%的覆蓋。也就是說(shuō)100%的基站里面都有我們的器件。

　　還有一個(gè)和IoT非常相關(guān)的Wifi的產(chǎn)品線(xiàn)，這里面我們更側重大功率這塊，APG的應用，或者家庭里的應用，可能可穿戴產(chǎn)品不是我們事業(yè)部的方向，我們會(huì )更集中在更大的輸出，或者我們在這邊要做一個(gè)穿墻可以用到wifi芯片。

　　Qorvo最大的部門(mén)是在手機這塊，我們在深圳站對手機未來(lái)的發(fā)展方向做了一個(gè)介紹，所以這邊我就不做太多解釋了。

　　這里重點(diǎn)介紹一下，我們IDP的產(chǎn)品非常豐富，我們有7000多個(gè)產(chǎn)品，有6000多個(gè)客戶(hù)，在整個(gè)基站市場(chǎng)，我們是前五大OEM在小型號這塊排名第一。我們在預研這塊，有19個(gè)專(zhuān)家專(zhuān)門(mén)看一些前沿的技術(shù)，包括基礎技術(shù)、材料的研發(fā)，這是我們整個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)有點(diǎn)類(lèi)似的方向。

　　Qorvo是一個(gè)非常國際化的公司，在歐洲、美國、亞洲有非常多的分支機構，我們現在重點(diǎn)介紹一下我們在中國的情況。Qorvo在北京有銷(xiāo)售部門(mén)，同時(shí)還有一個(gè)工廠(chǎng)。去年底，在山東德州又新建了一個(gè)工廠(chǎng)擴展我們的產(chǎn)能，Qorvo還在上海、深圳、臺灣都有相應的分支機構。

　　再強調一下，我們整個(gè)產(chǎn)品特別是在基站這塊的應用，為了應對未來(lái)的需求，包括Pre-5G未來(lái)發(fā)展的趨勢，我們會(huì )在產(chǎn)品投資方向有重點(diǎn)突出的方面，那現在4G這塊我們會(huì )有一些戰略技術(shù)，包括有一些SOI的技術(shù)，包括一些濾波器技術(shù)。

　　我們現在還有一塊非常大的業(yè)務(wù)，是small cell這塊，據預測我們的出貨量會(huì )遠遠超過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )的出貨量。這里面主流技術(shù)還是高效率高線(xiàn)性PA，剛才已經(jīng)介紹到我們的4.5G的Massive MIMO技術(shù)，還有5G微波頻段技術(shù)，基本上會(huì )在這個(gè)射頻領(lǐng)域全領(lǐng)域都有。最后，我套用一句廣告語(yǔ)：Qorvo專(zhuān)注射頻領(lǐng)域超過(guò)30年!謝謝大家!