澳门新葡亰平台官网-澳门新葡亰平台游戏app 新葡亰通讯设备 5G时代的射频前端芯片市场都将逐步呈现大幅增长态势,安全审查计划(Security Review

5G时代的射频前端芯片市场都将逐步呈现大幅增长态势,安全审查计划(Security Review



本月早些时候,华为在深圳总部发布《2018年可持续发展报告》,主题之一便是在全球范围内,为偏远地区的居民提供网络覆盖,以消除“数字鸿沟”带来的不平等。

在当前国际形势下,国产化替代之路成为更加迫切的话题,面向5G时代的元器件领域亦如是。

传统情况下,TD-LTE下行子帧控制区域配置采用静态调整的方式,即固定的占用一个下行子帧的前几个符号用于承载下行控制信令,无法根据控制区域资源的实际需求情况灵活调整控制区域资源大小,导致控制区域资源利用率低。

现在,华为的这项计划将要惠及约20万偏远地区的加拿大人。

还记得数字电视之前时代的较早电视形态吗?在上世纪80年代,电视的调台还需要转动旋钮来捕捉信号实现。可能今天的大众会想不到,当年调台背后的底层技术,到了今天的5G时代,会成为元器件国产化替代的一个关键领域——滤波器。

为了解决TD-LTE系统中下行子帧控制区域传统配置方式存在的问题,大唐移动提出下行子帧控制格式指示CFI自适应技术方案,即根据下行子帧控制区域资源的需求情况,对下行子帧控制区域占用符号的个数进行动态调整,在满足控制信息传输的同时提高网络资源利用率。

据雅虎财经加拿大版报道,华为22日在一场新闻发布会上宣布,将与加拿大运营商Ice
Wireless和Iristel合作,到2025年,为加拿大北极地区的20个社区以及魁北克省北部的另外50个村镇提供高速无线服务。

新一代通信技术的到来,将对底层电子元器件、整机终端、应用生态都带来新的技术挑战,当然这也意味着国产化机会。

一、大唐移动CFI自适应调整技术方案

华为表示,在加拿大“安全审查计划(Security Review
Program)”之下,该公司获得了加拿大联邦政府对上述项目的批准。“安全审查计划”的目的是保护关键的基础设施。

由于5G频段尤其是中高频频段的大幅增加、天线传输“通道变宽”等技术要求的变化,基于通信信号转换功能的射频器件市场被视作一个重点领域。无论从价值量还是需求数量来说,5G时代的射频前端芯片市场都将逐步呈现大幅增长态势。

在TD-LTE系统中,物理下行控制信道(PDCCH,Physical Downlink Control
CHannel)是一组物理资源粒子的集合,其上承载着下行控制信息,包括用于下行和上行数据传输的调度信息以及上行功率控制信息等。时域上,PDCCH占用的资源是指PDCCH信道信息所占用的符号数,其占用的符号数是由物理控制格式指示信道承载的CFI信息指示的,根据CFI信息可以决定一个子帧中PDCCH最多能够占用的OFDM符号数。由于PDCCH是解析PDSCH数据的指示信息,因此PDCCH在时域上是在PDSCH之前,即占用一个下行子帧的前几个符号。

图片 1“安全审查不应基于政治”

据法国调研机构Yole的预计,受益5G,射频前端市场有望从2016年101.1亿美元增长到2022年的227.8亿美元,6年复合增速14.5%。其中,滤波器变动最大,规模52.08亿美元增长到163亿美元。

为了支持链路自适应并尽量降低终端检测的复杂度,TD-LTE系统中将PDCCH资源映射设计为以控制信道单元(CCE,
Control Channel
Element)为单位,一个CCE由9个资源组REG,即36个资源单元RE组成。由于系统中每个小区的用户数是动态变化的,相应的,各个小区对于控制区域资源CCE的实际需求也是动态变化的。

“在外界对5G无线技术满怀期待之际,我们不要忘了,许多偏远地区仍然缺乏可靠的3G或4G
LTE服务。”华为加拿大公共事务副总裁阿莱汗•维尔希(Alykhan
Velshi)在发布会上强调。

但目前这仍是一个海外巨头占据强势份额的领域,部分环节的国产替代进程仍需时日,国内也尚未完全形成良好的生态共建。更有机构认为,射频领域的国产化替代处在初级阶段。

为了更好地适应控制区域资源动态变化的需求,大唐移动基站设备可以根据系统实际需要的CCE资源数目动态调整PDCCH所占用OFDM符号的个数。当用户调度资源需求较少时,减少PDCCH占用的符号个数,将空闲的时频资源提供给下行物理信道PDSCH,从而增加下行数据传输的可用资源;当用户调度资源需求较多时,增加PDCCH占用的符号个数,直到PDCCH符号个数达到系统允许的最大值为止,在充分考虑用户感知的同时,提升资源利用率。

他指出,“这一计划将帮助加拿大履行其对联合国的承诺,即在2030年之前向所有加拿大人提供高速互联网。有了更快、更可靠的互联网接入,加拿大北部的民众可以比以往任何时候都更好地与这个国家的其他地区,以及世界其他地方联系在一起。”

不过近年以来,改变在快速发生。“以前国内市场并不太关注和了解射频等元器件市场,但现在可以说到了实现国产化替代的转折点。”在接受21世纪经济报道记者专访时,杭州左蓝微电子技术有限公司创始人张树民这样表示,随着国产厂商逐渐起量,国内目前在滤波器领域的技术力量和产品品质已经接近国外的水平,国产替代的态势正在形成。“但问题是,我们积累的研发可能还是不够。要做好产品才有可能赶上国外巨头的水准。”

由于系统需要的CCE资源是动态变化的,为了使系统在有更多CCE资源需要时,能够迅速提供足够的CCE资源,并在系统CCE资源需求减少时,能够及时释放剩余的CCE资源,PDCCH占用的符号数可能会出现频繁调整的问题。为了避免PDCCH占用的符号个数出现乒乓调整的问题,大唐移动控制区自适应调整技术方案对于PDCCH占用符号的个数采用快升慢降的调整策略,即PDCCH占用符号个数自适应功能进行的是快速增加符号数和慢速减少符号数,从而在灵活满足系统CCE资源需求变化的同时,尽量避免乒乓调整的问题。

另据加拿大环球新闻网报道,华为计划培训1000名加拿大人安装和使用其技术,其中将包括北部地区的居民。此外,该公司还将在加拿大全国各大影院发起一场大型广告宣传活动,播放有关高速互联网如何帮助遥远北部民众的短片。

射频前端的5G机会

大唐移动控制区自适应技术方案包括CCE资源需求评估分析、符号个数自适应判决、符号个数调整等几个主要过程。

图片 2发达国家同样面临“数字鸿沟”

为什么5G时代的射频前端开始大热?这要从这部分器件的效用说起。

为了判断系统是否需要更多的CCE资源,或者系统是否有CCE资源剩余,并避免PDCCH占用的符号个数出现乒乓调整的问题,需要统计一段时间内的CCE资源使用情况并进行CCE资源需求评估。当某个TTI中存在上行CCE或者下行CCE分配失败或者CCE无剩余时,符号个数自适应判决此时系统需要更多的CCE资源,触发PDCCH占用符号个数增加操作;当连续一段时间内,上下行调度结束后,仍存在一定的剩余CCE资源,
符号个数自适应判决此时系统提供的CCE资源超过所需的CCE个数,触发PDCCH占用符号个数减少操作。其中,符号个数的调整操作需要考虑符号个数调整后不能超过PDCCH占用符号个数保护范围。

7月12日,华为在深圳总部发布《2018年可持续发展报告》,该公司董事长梁华在开场演讲中表示,“通过技术创新,华为持续为客户创造价值,消除数字鸿沟、满足人类联接需求,让所有人享受到普遍的、无差异的数字服务,为经济发展、社会进步做出自己的贡献。”

总体来说,射频的主要功能在于,将电磁波信号与二进制数字信号进行转换,让信息顺利实现从基站到终端的转换和呈现。这令射频成为通信时代的重要环节。

二、充分外场测试验证,增强现网实际应用能力

全球移动通信行业组织GSMA的数据显示,全球仍有66%的家庭没有联接网络,仍有近40亿人无法接入互联网,20多亿人口没有享受到良好的移动宽带服务。

而由射频各环节器件组成的部分被称为射频前端。具体来说,射频前端又分为发射和接收两条通路,前者涉及器件包括功率放大器、滤波器、天线开关等;后者则主要包括低噪声放大器、滤波器、射频开关和天线开关等。

为了验证TD-LTE系统下行子帧控制区符号个数自适应技术方案在现网的实际性能,大唐移动2015年8月在浙江现网进行了比较充分的测试验证,包括定点测试和移动性测试,以及对现网性能影响的测试等。

在非洲的尼日利亚等相对欠发达国家,偏远农村或者城市郊外的通信基础条件较差,很多地方甚至都没法保证基本的供电,绝大多数供应商都望而却步。

天风证券在研报中指出,射频前端芯片市场规模主要受移动终端需求的驱动。而5G标准下,现有的移动通信、物联网通信标准将统一,因此未来统一标准下的射频前端芯片产品,应用领域将进一步放大;同时,单个智能手机的射频前端芯片价值也将继续上升。

在定点测试过程中,大唐移动分别选取TD-LTE现网中的好点和差点进行了上传和下载业务的测试。当在商用网络中存在现网用户的情况下开启下行子帧CFI自适应功能后,定点情况下好点和差点的下行速率均比开启前有显著提升,下行速率增益均达到10%以上,上行速率也均略有改善。

华为为此专门设计了解决方案,截至2018年底已在加纳、尼日利亚、
泰国、墨西哥等全球50多个国家和地区成功商用,落地110张网络,服务4000万农村人口。

集邦咨询(TrendForce)分析师张琛琛则向21世纪经济报道记者表示,5G由于新增中高频频段及MIMO(多输入多输出天线系统)技术等,对射频器件的数量需求大幅提升,这也是行业对射频领域关注度越来越高的原因。

同时,大唐移动还在浙江现网进行了拉网测试。现网开启下行子帧CFI自适应技术后,在移动场景下,遍历好中差等各种无线环境,平均下行速率增益也可达到近13%,上行平均速率亦略有改善。

值得一提的是,一些发达国家同样面临“数字鸿沟”带来的不平等、不便捷。比如,据法国电信监管机构Arcep数据,截至2018年,在法国有4000多个缺乏电信网络的“白区”市镇,总人口占到法国全境的1%。

当然从技术角度,挑战也存在。她续称,由于5G的新增频段属于中高频频段,对器件的性能和技术要求都会提升。“比如移动端由于新增频段对滤波器的需求就需要插入损耗更小和Q值更高的BAW滤波器支持;基站特别是宏基站的部分则需要GaN(化合物半导体:氮化镓)的PA来支持。因此整体来说,对射频器件厂商的技术水平要求会更高。”

为了检验CFI自适应功能对现网性能的影响,大唐移动还统计了开启CFI功能前后的网络KPI指标以及干扰的变化情况,结果显示各项网络KPI指标均维持在良好的水平,且系统干扰水平没有明显变化。

为解决这个问题,华为自2011年起参与法国政府启动的“白区”项目,与运营商一起在法国“白区”部署3G网络。截至2018年底,已经为4000多个市镇当中的3300多个实现了3G覆盖。今年开始,华为将开始4G部署,预计到2022年完成法国所有“白区”4G网络覆盖。

张琛琛认为,射频领域的国产化进程已经在前几年启动,目前在2G、3G领域,PA国产化水平很高,4G刚启动;开关等产品技术的规格与国际差距不大;但滤波器的国产化则非常薄弱。

测试结果显示,现网开启下行子帧控制区符号个数自适应技术后,不仅可显著提升下行速率,对现网KPI指标也没有产生影响。此外,大唐移动控制区符号个数自适应技术方案不仅对终端没有要求,而且现网硬件产品也无需任何修改,只需软件升级即可支持该方案,实现起来方便快捷。

值得注意的是,恰恰是射频前端中占比最大的部分,也是国产化相对薄弱的地方。据Yole预计,到2023年,手机终端射频器件整体市场规模中,滤波器占比最大,将达60%;PA将占比21%,是其中两个规模较大的市场。

通过在浙江外场进行测试验证,充分验证了大唐移动控制区自适应技术方案在现网应用的可行性,以及对下行速率的明显增益效果。TD-LTE系统速率的提升将直接影响用户感知,也一直是运营商的关注重点。未来,大唐移动将不遗余力,持续通过创新型解决方案提高网络资源利用率,提升运营商竞争力。
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关键滤波器市场

滤波器环节的发展实际上受到历史因素影响。张树民向记者介绍道,市场中最早用到滤波器是在电视调台过程中,“电视调谐是SAW器件第一次腾飞的地方。”但随着电视的普及甚至数字化,这种调频诉求不再,诸多从业人员相继转行。也正因需求受限,国内高校也鲜有相关专业,仅个别院所还有配备。

“这方面我们基本空缺了10余年。”他表示,中国虽有军工机构一直在研究,但缺少市场竞争,进步也相对缓慢;但反观如今强势的美国和日本,历史上美国相关企业始终有与军工领域合作;日本企业则是苦苦挣扎、精耕细作而存活下来。这段时间内,产品品质高的企业得到更好地成长,反之则快速走向消亡,韩国也出现过类似情形。

突破口出现在4G,相比3G,4G时代出现频率高但器件小的诉求特点,刚好符合滤波器产业在移动终端的应用,行业开始走向快车道。

这也是为什么5G时代,滤波器的重要性大幅提高。从功能来说,滤波器主要是为移除部分信号、同时保留需要的频率分量而存在,目的在于消除频带间相互干扰。而相比前一通信时代,5G更丰富的频段无疑对此将有更多需求。尤其在多载波聚合技术的应用之下,会造成诸多频段同时工作并排列组合,这意味着滤波器的设计也将面对更多组合的复杂情形。

技术要求必然也有提升。张树民介绍道,5G核心特点包括大带宽、高功率、频率密集以及对产品要求高。但对于滤波器设计而言,带宽、品质、耐功率性等方面实际上存在“跷跷板效应”,如何捕捉平衡点尤为重要。

“材料、加工工艺、模型准确度、多种薄膜复合带来的影响等都要考虑在内。”张树民表示,在相关研发投入方面,国内在部分环节还有所缺失,比如“国外部分企业有专门的人才研究材料,会不断地将材料排列组合进行实验,以求实现更好的效果。但这在中国是很难看到的。”

目前,滤波器主流技术包括SAW和BAW两种,前者略比后者早10余年出现。基于两种技术路线,也衍生出两种完全不同的企业份额表现。

据天风证券统计,SAW滤波器市场来看,日本村田公司占据了47%的份额优势,其次分别是日本公司TDK和太阳诱电;BAW滤波器市场中,收购Avago公司后的博通已获取87%的绝对市场,份额第二位的Qorvo公司仅占比8%。

有行业人士认为,二者会存在演进关系。不过张树民并不这样认为,他指出,目前两类技术仍呈齐头并进竞争态势,以头部公司为首的两大阵营都希望提升各自技术路线下的产品品质。

这是源于二者适用的频率场景并不甚相同。在2GHz以下频段,SAW的价格更具优势,BAW的优势则在高频段领域。也正由于二者工艺、所用材料等大不相同,具备量产能力的代工厂也有一定差别。相对来说,SAW的生产工艺更加成熟,采用代工模式可行。“BAW技术国外、国内都有代工厂,但现在是爬坡阶段,仍需要提升能力。我预计未来1-2年内,国产代工厂的技术可以基本准备完备。”

对于其中的国产化进程,张琛琛则向记者分析道,滤波器算中国射频厂商最为薄弱的领域之一。4G时代占主流的SAW滤波器,中国厂商才刚刚开启国产化进程,BAW的部分几乎空白,仅1-2家企业具备量产能力,但要成熟量产被客户大批量采用需要比较长的积累。

“从滤波器跟国际厂商的技术水平对比来看,SAW已经比较弱了,BAW的部分差距可能还更大一点,毕竟BAW对工艺和设计的要求更高,且BAW几乎掌控在Avago、Qorvo等厂商手里,建立的技术壁垒和专利壁垒都比较高,短期突破挑战很大。”她这样表示。

探路国产化生态构建

从海外射频前端芯片领域的巨头发展来看,已经逐步形成集成化趋势。反观国内,还处在大量深耕细分领域市场的公司在探寻技术迭代的机会阶段。

这也侧面显示出国内相关生态构建尚不完备。对此,张树民指出,滤波器相关技术虽然难度较大,但国外已有量产,且技术路线都已知,这意味着国产化一定可以实现。问题在于,要基于已知的解决路径挖掘创新专利,这样将来面对或有的国际化竞争,将成为一种利器。

在近日举行的2019集微半导体峰会上,广州慧智微电子有限公司CEO李阳则指出,“国产尤其是头部厂商可以多做一步,比如苹果、三星对器件是有更多的投入,其他领域元器件过来会先评估,同时拆解你的半导体芯片做分析,国内一些头部公司已经在做。我觉得国产供应链的重要性凸显之后,这部分可以做起来,很多时候我们的客户都是不测评估板,只把这个产品直接放到板子上;此外是比价。其实更健康的做法,可以分析一下成本,这样可以优化资源投入,同时最终来真正扶持自己的合作伙伴。”

开元通技术有限公司董事长贾斌有类似观点,在峰会期间他表示,“我们希望本土头部的系统厂商真正多投一些资源,帮我们把器件的质量测试好,帮助告诉我们怎样提高。因为国内的系统厂商用海外的射频器件已经用了近二十年,积累了大量经验,我们也希望把边界打开,接受他们的指导,让元器件在设计、加工的时候把质量逐步做到客户可以接受的程度。”

当然在泛在物联的5G时代,物联网无疑将对通信底层产业链带来更大发展空间,这是另一重国产化机遇。张琛琛向记者表示,物联网前端对射频器件的要求会比手机等产品低一些,应用也相对分散,因此国产化机遇更可期,但也受到应用是否能快速落地的潜在市场风险制约。

张树民提供给记者的调研机构数据显示,到2023年,全球物联网蜂窝通信模组出货量将增加到12.5亿件,2G物联网模块被5G和非标替代。应用领域来看,车联网、智能电子通讯模组会有较大出货,未来超过50%的应用将落地在消费类、工业物联网和公共基础设施等。

他指出,对滤波器行业来说,5G物联网确将有很大需求,但还要视具体应用而定。“总体来说,5G物联网领域的滤波器是价格低、功耗小、器件越少越好。将来甚至会部署到大家想象不到的地方。”张树民如此表示。

据他介绍,左蓝微电子的期望是,当核心技术构建起来后,通过与产业链厂商合作的模式,共同推进模组生产,并针对不同应用领域提供解决方案。“面对新的通信技术变化,就有机会探索,如果新技术掌握得好,或许就有机会能超过原来的玩家。前提是要有相应的技术积累。”

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