通信模組，為什么這么火？

最近這些年，隨著(zhù)5G、NB-IoT、RedCap等移動(dòng)通信技術(shù)的崛起，一個(gè)通信名詞越來(lái)越多地出現在我們眼前。

這個(gè)名詞，就是——模組。

█ 什么是模組

在ICT行業(yè)，我們所說(shuō)的模組，基本都是指通信模組，也就是Communication Module。有時(shí)候，也叫通信模塊。

通信模組的作用，當然是實(shí)現通信功能。它通常被安裝在終端設備內部，作為核心部件，負責與外部網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信。

如果沒(méi)有模組，終端就是一個(gè)“孤島”，無(wú)法上報數據，也無(wú)法接收指令。

除了通信模組之外，我們也經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)通信芯片。很多人會(huì )問(wèn)：通信模組和通信芯片，是一個(gè)東西嗎？如果不是，它們又是什么關(guān)系呢？

模組和芯片，并不是同一個(gè)東西。

芯片是一個(gè)通用的基礎平臺。而模組，是基于芯片平臺，針對各個(gè)行業(yè)的需求和特性，進(jìn)行定制和整合之后，形成的一個(gè)標準件。

有了模組之后，行業(yè)客戶(hù)就可以把它集成到自己的產(chǎn)品上，形成整機，并交付給用戶(hù)使用。

█ 模組的分類(lèi)和構造

行業(yè)針對模組有多種分類(lèi)方式。

首先，是根據制式進(jìn)行分類(lèi)，例如4G模組、5G模組、RedCap模組等。

其次，是根據區域進(jìn)行分類(lèi)，例如全球版、歐洲版、亞太版、中國區版等。

再者，是根據封裝方式進(jìn)行分類(lèi)，例如M.2、LCC、MiniPCIe、LGA、LGA+LCC。

我們以典型模組封裝為例，拆開(kāi)一個(gè)模組，可以看到內部架構如下：

如圖所示，無(wú)線(xiàn)通信模組，就是一種將主芯片、射頻、存儲、電源、功能接口等集成于電路板上的模塊化組件。

主芯片的首要任務(wù)是完成基帶處理，也就是基帶信號轉換（編/譯碼）、信道加密、信號調制等功能。射頻的作用，是實(shí)現發(fā)射信號放大、信道噪聲過(guò)濾、收發(fā)天線(xiàn)控制等。它們是模組的核心。

█ 模組的研發(fā)挑戰

模組是一個(gè)科技含量很高的產(chǎn)品。它的研發(fā)過(guò)程，遠比我們想象中要復雜，可以說(shuō)是充滿(mǎn)了挑戰。

首先，推出一款模組產(chǎn)品，需要經(jīng)歷需求分析、軟硬件設計、開(kāi)發(fā)、測試、認證、生產(chǎn)等多個(gè)階段。這要求模組廠(chǎng)商有完善的研發(fā)和制造體系，還要有很強的研發(fā)項目管理能力。

其次，從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)看，模組涉及到信號處理、電子技術(shù)以及通信技術(shù)等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，需要研發(fā)人員有極高的專(zhuān)業(yè)水準。他們需要深入理解多種通信技術(shù)標準和底層協(xié)議，充分掌握微操作系統、嵌入式軟硬件和應用平臺軟件方面的知識。

以射頻設計為例。平臺芯片通常只完成基帶功能。其它的射頻電路，尤其是功率放大、濾波、電磁兼容、射頻切換、天線(xiàn)調諧等，都需要模組廠(chǎng)商來(lái)開(kāi)發(fā)。其中的技術(shù)難度，非常大。

兼容性測試，也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。針對多頻段的兼容性自動(dòng)化測試，是確保全球網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商兼容的一個(gè)必要前提。專(zhuān)業(yè)的模組廠(chǎng)商，提前發(fā)現一些干擾問(wèn)題，并及時(shí)解決。

第三，研發(fā)模組，必須有對行業(yè)場(chǎng)景的充分理解。

模組應用于千行百業(yè)，應用場(chǎng)景非常復雜。模組廠(chǎng)商必須對不同行業(yè)有充分的了解，掌握行業(yè)客戶(hù)的需求、業(yè)務(wù)場(chǎng)景的特點(diǎn)，熟悉行業(yè)標準要求，才能開(kāi)發(fā)出合適的模組產(chǎn)品。

如果沒(méi)有模組廠(chǎng)商提供的模組，設備整機廠(chǎng)商將直接基于芯片進(jìn)行研發(fā)。這就意味著(zhù)：

1.他們必須招聘更多的通信專(zhuān)業(yè)人才，深入理解和學(xué)習協(xié)議。

2.他們必須購買(mǎi)大量?jì)r(jià)格昂貴的儀器儀表和設備，搭建專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗環(huán)境。

3.他們必須花費大量的時(shí)間和精力，進(jìn)行通信技術(shù)的測試和認證工作。

這都將帶來(lái)更多的成本支出、更長(cháng)的開(kāi)發(fā)周期，影響產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。

對于芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，直接提供模組也不合適。他們同樣需要針對各個(gè)行業(yè)的場(chǎng)景需求進(jìn)行學(xué)習，投入更多資源進(jìn)行適配，也會(huì )極大地增加成本和工作復雜度。

有了模組廠(chǎng)商提供的模組，這一切都被簡(jiǎn)化了。設備整機廠(chǎng)商可以更快、更方便、更低成本地推出產(chǎn)品，芯片廠(chǎng)商也不需要分散更多的精力去研究行業(yè)。這對于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常有利的。

█ 模組的技術(shù)趨勢

最近這些年，隨著(zhù)5G的不斷普及，整個(gè)社會(huì )都在加速向“萬(wàn)物互聯(lián)”的方向發(fā)展。

在工業(yè)制造、交通物流、港口礦山、能源電力、醫療教育、智能家居等各個(gè)垂直行業(yè)，我們可以看到，很多的傳統有線(xiàn)終端，借助5G、NB-IoT、LTE Cat.1、Wi-Fi 6等通信技術(shù)，實(shí)現了無(wú)線(xiàn)化。

各種各樣的新型數字應用場(chǎng)景，隨之誕生。數字技術(shù)對傳統產(chǎn)業(yè)的賦能，也大大加快了。

可以說(shuō)，小小的模組，給行業(yè)數字化和數字經(jīng)濟，貢獻了不可忽視的力量。

面向未來(lái)，模組的發(fā)展又有哪些新的技術(shù)趨勢呢？

帶著(zhù)這個(gè)問(wèn)題，筆者請教了行業(yè)領(lǐng)先模組廠(chǎng)商的技術(shù)專(zhuān)家。

他們認為，整個(gè)模組產(chǎn)業(yè)已經(jīng)表現出兩個(gè)顯著(zhù)的發(fā)展趨勢。

第一個(gè)趨勢，就是技術(shù)對場(chǎng)景的加速賦能。

新的通信技術(shù)仍在不斷出現。一些不算新的場(chǎng)景，在新技術(shù)的賦能下，呈現出了更大的活力。

最典型的例子，就是FWA（Fixed Wireless Access，固定無(wú)線(xiàn)接入）。

FWA基于CPE設備，通過(guò)移動(dòng)通信基站獲得信號，轉換為Wi-Fi和有線(xiàn)信號，為用戶(hù)提供寬帶接入服務(wù)。它避免了繁冗的地面線(xiàn)路施工，縮短了工期，也節約了成本，是幫助用戶(hù)快速獲得網(wǎng)絡(luò )連接的一種方式。

FWA業(yè)務(wù)其實(shí)很早之前就有了，但發(fā)展不溫不火。5G出現之后，憑借高帶寬、低時(shí)延、高可靠等特點(diǎn)，很快就被應用于FWA業(yè)務(wù)，并獲得非常不錯的效果。

除了傳統5G之外，伴隨3GPP R17標準到來(lái)的RedCap，也給FWA場(chǎng)景提供了一個(gè)新選擇。

RedCap在傳統5G的基礎上進(jìn)行了適當精簡(jiǎn)，在保持5G基本功能特性的基礎上，可以實(shí)現成本和性能的完美平衡。

基于RedCap的FWA，能夠實(shí)現更小的尺寸、更低的功耗，成本也有顯著(zhù)的下降。對于很多用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這正是他們所需要的特性。

2024年，眾所期待的3GPPR18標準即將凍結，我們將要進(jìn)入5G-Advanced(5.5G)時(shí)代。萬(wàn)兆下行、千兆上行、RedCap演進(jìn)，這些都將進(jìn)一步提升FWA的場(chǎng)景能力，推動(dòng)這項應用走向更廣泛的商用。

第二個(gè)趨勢，是AI與模組的融合。

過(guò)去這一年，以ChatGPT為代表的AIGC大模型火爆全網(wǎng)。所有的行業(yè)，都在積極擁抱AI。

模組行業(yè)其實(shí)也是一樣。

過(guò)去，模組被認為是連接力的工具，主要為了實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連通。

現在，隨著(zhù)智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的變革，算力從云端向邊緣遷移，成為一種趨勢?，F在，許多物聯(lián)網(wǎng)芯片搭載了更強大的AI算力，這使得AI算力從云端向邊緣過(guò)渡成為可能，為硬件設備提供商提供了更多選擇。

數據的本地運算，不僅能夠大大節省帶寬，還可以明顯縮短時(shí)延。在數據安全性方面，本地運算也比云端計算更有優(yōu)勢。

█ 結語(yǔ)

根據IoT Analytics的預測，全球物聯(lián)網(wǎng)連接數，將從2020年的117億臺，增長(cháng)至2025年的309億臺。

市場(chǎng)空間很大，但競爭同樣激烈。如何才能在激烈的競爭中勝出呢？

關(guān)鍵就在于兩個(gè)字——聚焦。

模組是一門(mén)面向行業(yè)的生意。行業(yè)那么多，應用場(chǎng)景那么雜，如果不能進(jìn)行業(yè)務(wù)聚焦，無(wú)法構建核心優(yōu)勢，很容易被淘汰。

所謂“聚焦”，就是行業(yè)聚焦。深耕技術(shù)，理解用戶(hù)需求，進(jìn)行有針對性的開(kāi)發(fā)。這樣的話(huà)，能夠幫助客戶(hù)更好地推出產(chǎn)品，并從中獲得價(jià)值。

在聚焦的基礎上，要盡快做到標準化。模組服務(wù)于行業(yè)，具有定制性。越是這種帶定制性的細分領(lǐng)域，提前成為標準，就越重要。一旦成為行業(yè)標準，那么市場(chǎng)地位就是穩固的，能夠引領(lǐng)行業(yè)跟隨，成為領(lǐng)導者。

數智化的浪潮愈演愈烈，模組產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也將進(jìn)入新的階段。究竟會(huì )不會(huì )又有新的技術(shù)趨勢出現？模組產(chǎn)業(yè)格局會(huì )不會(huì )發(fā)生變化？

就讓時(shí)間來(lái)告訴我們答案吧。