4G和Pre-5G通訊基礎(chǔ)設(shè)施射頻前端的方案及市場發(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

　　時間：2016.01.19 下午

　　地點：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(chǔ)設(shè)施射頻前端的方案及市場發(fā)展趨勢

　　演講人：萬文豪先生 - Qorvo基礎(chǔ)設(shè)施和國防產(chǎn)品大客戶銷售經(jīng)理

　　接下來的演講來自美國Qorvo公司，是RFMD和Triquint合并后的一個新品牌。上周在我們論壇深圳站，Qorvo移動產(chǎn)品市場戰(zhàn)略部的亞太區(qū)經(jīng)理為我們詳細(xì)解讀了Pre-5G時代的市場變化和技術(shù)趨勢，并帶來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(shè)備的方案。今天，Qorvo將會側(cè)重分析4G和Pre-5G通訊基礎(chǔ)設(shè)施射頻前端的方案，以及相應(yīng)市場發(fā)展趨勢。我們榮幸地請到了Qorvo基礎(chǔ)設(shè)施和國防產(chǎn)品大客戶銷售經(jīng)理萬文豪先生。他主要聚焦于移動通訊基站，微波點對點WLAN和光通訊解決方案業(yè)務(wù)。我們把時間交給萬先生詳細(xì)解讀4G和Pre-5G市場發(fā)展趨勢。

　　萬文豪：雖然現(xiàn)在IOT非常熱門，但其實沒有這么快走到我們每個人身邊來，為什么?大家有沒有想過IOT背后的支撐是什么，是什么支撐這么大一個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，這么多產(chǎn)品設(shè)備的介入?未來的世界是互聯(lián)網(wǎng)的世界、物聯(lián)網(wǎng)的世界，但我們現(xiàn)在還沒有準(zhǔn)備好，正是因為我們基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)還在為IOT世界的到來做準(zhǔn)備。

　　我們現(xiàn)在每個人都有上網(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(shè)計公司都在提供一些數(shù)據(jù)。根據(jù)Cisco在2015年提供的數(shù)據(jù)可以看到，整個移動數(shù)據(jù)的發(fā)展是非常大的，從2014年2.1EB到2019年24.3個EB，這是什么概念呢?

　　1EB=100億G，現(xiàn)在全球大概70億人口，平均每人每月多少G的數(shù)據(jù)的需求?所以在未來5到10年發(fā)展是一個數(shù)據(jù)量大爆發(fā)的過程。我們也可以想象是什么驅(qū)動數(shù)據(jù)的爆發(fā)和數(shù)據(jù)的需求。

　　IOT的設(shè)備是非常豐富的，另外一個是應(yīng)用層面，我個人覺得未來對主流視頻的數(shù)據(jù)需求會非常巨大。Cisco提供了一個從2014年到2019年的預(yù)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量的年增長率是57%，設(shè)備的增長率大概99%?；旧纤泄驹?020年的一個計劃，或者一個預(yù)測，希望互聯(lián)網(wǎng)能夠上網(wǎng)的設(shè)備大概就是100億部左右，當(dāng)然不同的公司有不同預(yù)測的數(shù)量。

　　我現(xiàn)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(dǎo)體內(nèi)一年半左右，我現(xiàn)在講的當(dāng)年它的預(yù)制，一年半我們所有晶體管內(nèi)數(shù)量要翻倍。那么Cooper定律也是我們通訊行業(yè)非常重要的一個定律，它告訴我們什么呢?我們在兩年半左右的時間，所有數(shù)據(jù)在現(xiàn)有頻譜的基礎(chǔ)上，業(yè)務(wù)量將增長一倍。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，在過去45年之內(nèi)大概有100萬倍的增長。所以在2010年或2009年的時候，通訊業(yè)內(nèi)有一個共同的目標(biāo)：1000倍。我們?yōu)榱藵M足未來數(shù)據(jù)量增長的需求，會達(dá)到1000倍的增長!那我們?nèi)绾蝸韺崿F(xiàn)呢?現(xiàn)在用的4G，甚至是4+，我想現(xiàn)在6S的系統(tǒng)在網(wǎng)上能夠查的，能夠連上4+的網(wǎng)絡(luò)了。目前業(yè)內(nèi)一個共同的愿景是我們未來的5G至少能夠覆蓋我們現(xiàn)在所能預(yù)測到的需求。

　　這是在5G非常重要的一些指標(biāo)。第一個非常重要的是：我們的數(shù)據(jù)率一定要達(dá)到10個G，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)1個G輕而易舉，像趙女士介紹的，我們在深圳站也提到過，我們通過載波聚合技術(shù)可以實現(xiàn)1個G的流量。另外就是時延，這個意義是非常重要的。一個毫秒是什么意義呢?剛才實際上介紹了很多IOT的產(chǎn)品，其實并不是實時上傳數(shù)據(jù)，或者是實時控制，1毫秒對于車聯(lián)網(wǎng)來講是非常重要的，我們要解決車聯(lián)網(wǎng)的問題必須要讓網(wǎng)絡(luò)的時延小于1毫秒，這是5G必須要完成的一個目標(biāo)。

　　還有數(shù)據(jù)，所有的設(shè)備容量的增加，所以我們預(yù)測5G在每平方公里，它的網(wǎng)絡(luò)能夠連接到100萬臺設(shè)備。這意味著從整個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃來講，必須達(dá)到1000倍容量的需求，同時達(dá)到最佳性價比的要求。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(dá)到的目標(biāo)，外圍實際上就是5G的長期規(guī)劃，未來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(dá)到100個G的速率。

　　所以回到剛才1000倍的計劃，我們?nèi)绾螌崿F(xiàn)它?在通信業(yè)界有一個拆分方法，我們可以通過擴大頻譜，如何實現(xiàn)?我剛才跟一個媒體朋友交流到，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，實際上目前業(yè)內(nèi)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。

　　其實目前對我們每個人來講最重要的是用現(xiàn)有的手機能夠解決問題。因為你微波頻段沒有手機可以支持，我不認(rèn)為大家現(xiàn)在用微波頻段達(dá)到你手機數(shù)據(jù)的要求，現(xiàn)在整個業(yè)界的辦法是通過6G以下的頻段來擴充頻譜。

　　前不久廣電就想做IOT這塊，他就說700兆是我們非常好的數(shù)據(jù)，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(xiàn)在很多4.2G、4.8G，包括LTE-5.8G，都是目前在6G以下提出一個方向。所以未來頻譜階段要做一個很大的改變，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(fù)雜性會越來越高，頻段也會越來越多。

　　第二，1000倍的網(wǎng)絡(luò)要增加它的密度。比如在我們現(xiàn)在的房間內(nèi)，如果大家都同時有數(shù)據(jù)上傳怎么辦?我不覺得現(xiàn)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(gòu)，現(xiàn)在普遍的架構(gòu)就是宏蜂窩，接下來微蜂窩，還有small cell，還有picocell、Femtocell。所以在網(wǎng)絡(luò)覆蓋這塊會有不同的層次需求，從大中小到高速率不同的需求、不同的場景建設(shè)。

　　最后是我們今天要重點談到的技術(shù)：Massive MIMO，就是大容量的多入多出天線技術(shù)。目前通過它可以實現(xiàn)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，這個技術(shù)可以從這個公式看出來，我們每比特每秒速率，除上各自包括節(jié)點，我們必須有更多更高的數(shù)碼流來支持未來容量的需求。第二件事兒其實回答了剛才1000倍的問題，在密度上要增加，增加不同的節(jié)點，在每平方公里增加更多的節(jié)點，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(fù)雜，就說我們現(xiàn)在有多少頻譜可以用，因為頻譜已經(jīng)成為一個稀缺資源了。

　　這是我們說的Massive MIMO，有些朋友不一定非常了解。左邊這個圖大家看像不像馬蜂窩?這是在某個網(wǎng)站軍事網(wǎng)站下載下來的，是軍事雷達(dá)之類的，為什么沒有提到Massive MIMO?其實它的應(yīng)用已經(jīng)是項目式雷達(dá)，大部分人比較清楚，而且這幾年中國在雷達(dá)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)，從頻譜的角度來講，通過不同的相位的控制，或者幅度的控制，可以將所有的信號引導(dǎo)到一個用戶上，或者多個用戶，同時不同的帶寬、不同的基站，同時指向一個用戶。

　　Massive MIMO的應(yīng)用對我們半導(dǎo)體廠商來講，它的意義或前景機會存在在哪兒呢?因為我們現(xiàn)有的技術(shù)還不是傳統(tǒng)的4G、3G技術(shù)，首先要建設(shè)新的網(wǎng)絡(luò)，對我們所有的業(yè)內(nèi)人士來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或者幾萬個通道，當(dāng)然我們現(xiàn)在傳統(tǒng)的基站還不會上那么多通道，目前最高是上到128個通道，所以說每個通道都需要有很多的RF射頻器件，對于我們來說射頻器件需求會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以前的模式。

　　還有因為你用到幾百個通道，所以我們要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或器件設(shè)備供應(yīng)商能夠提供全集成化的方式、模式。這會大大增加復(fù)雜度，對我們來講是喜聞樂見的，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)怎么實現(xiàn)這么大的容量?這么多的器件用在一個小小的設(shè)備里面，我們需要小型化，我們要很小的一個size。第二我們要有很高的效率，如果你的效率不支持，那你這個設(shè)備沒辦成為真正的產(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(tǒng)的半導(dǎo)體或通訊設(shè)備半導(dǎo)體來講是非常大的要求。

　　大家都非常清楚，2G、3G之間有一個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(dāng)時網(wǎng)絡(luò)更新到SSPI或者HSUPI這塊，然后CDMA、EVDO。我們說在未來5G將支撐我們的應(yīng)用，支撐整個IoT的應(yīng)用，現(xiàn)在在5G之前我們會有一個半代的過程，所以我們認(rèn)為這是Pre-5G或者4.5G，實際上現(xiàn)在已經(jīng)在整個業(yè)內(nèi)ITU有一個標(biāo)準(zhǔn)的名字，叫做LTE-A-PRO，我們預(yù)計在2015年到2020年之間會有Pre-5G，一個4.5G的過程。

　　后面我會介紹Pre-5G，實際上有一部分地區(qū)已經(jīng)開始在用了，Pre-5G有幾個非常關(guān)鍵的功能特點，第一，現(xiàn)在我們用TDD頻段，目前Pre-5G集中在2.6G，接下來中國移動的要求會在3.5G這塊有一些應(yīng)用，再往遠(yuǎn)一點就是5.8G這塊的需求。第二個必須是Massive MIMO，因為你要解決現(xiàn)有技術(shù)能達(dá)到一個G的應(yīng)用，不用載波聚合的話必須要用我們的Massive MIMO。第三,我們現(xiàn)在整個宏站的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)架構(gòu)，實際上不會有任何變化。第四點也是非常重要的，我們現(xiàn)在每個人都可以用Pre-5G/4.5G的網(wǎng)絡(luò)，因為現(xiàn)在手機都可以，不需要你換手機，這是一個非常重要的因素。我們要在2020年5G實現(xiàn)之前，用現(xiàn)有的手機就能夠上網(wǎng)，就能夠達(dá)到5G的體驗，最后一點，目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)達(dá)到3倍到6倍的頻譜效率，未來會具備更高的效率，隨著各種算法形成一個新的算法、擴展的話，我們會有更高頻譜效率的應(yīng)用。

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

　　我們可能很多時候有一個體驗，就是離基站比較近的時候上網(wǎng)還可以，當(dāng)你到兩個小區(qū)之間的時候，明顯發(fā)現(xiàn)你上網(wǎng)的速率下降，或者你就上不了了。這個能解決我們在網(wǎng)絡(luò)邊緣的吞吐量。華為、愛立信已經(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有一點不一樣，Pre-5G特別是5G的技術(shù)的總程還沒有完成，大家還在討論當(dāng)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)開始有一些產(chǎn)品出貨。你可以看到愛立信在Pre-5G也是有一些出貨，不過愛立信有兩個頻段，一個是6G以下，還有一個微波頻段28G，所以說還回到這個名字上來，我們現(xiàn)在業(yè)內(nèi)其實沒有完全把這個名字記下來，就4.5G或者Pre-5G，我們公司可能更傾向于Pre-5G的一個叫法。

　　對Qorvo來講，Massive MIMO的意義到底是什么?這里有一個簡單的圖解，這是一個8×8的單元，這里面每個單元有一個模塊，這實際上包括很多內(nèi)容，有PA、LA、開關(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(tǒng)的八通道TD-LTE的基站。我們今年就應(yīng)該發(fā)貨64通道的，所以對我來講以前我發(fā)8個器件，未來希望有64個器件。而且這64個器件其中有非常多的代，有5、6個代。

　　Qorvo在整個設(shè)備領(lǐng)域擁有全部的技術(shù)，包括有源技術(shù)、放大器衰減器之類的，同時也有無源的濾波器技術(shù)。在目前應(yīng)該是全球唯一一家主動元件加被動元件合在一起的公司。而且我們還有一項非常重要的未來技術(shù)：氮化鎵技術(shù)，這是Qorvo在為面對未來5G，包括現(xiàn)在4G和已經(jīng)過去的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(zhǔn)備好了。

　　剛才講到我們?yōu)榱嗽谝粋€小小的機器里面能夠容納到64個或者128個射頻通道，，那我們要求功放必須具有非常高的效率，同時也要有非常好的線性。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是唯一一個具備了所有工藝的廠商，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(nèi)唯一一家能提供全工藝的氮化鎵廠商。

　　我們在氮化鎵方面也有一個Roadmap，目前2015年、2016年我們主要是在4G這塊，4G更側(cè)重在大功率功放，以及提高線性效率這塊，我們在接下來兩年會重點針對Pre-5G有一系列產(chǎn)品出來。還有我們在5G高頻這段會有更多的產(chǎn)品出來。實際上會提出高頻這塊。Qorvo在合并之前不管是RFMD還是TriQuint，有一個非常重要的產(chǎn)品線：微波產(chǎn)品線，我們可以做到非常高頻，從6G來算，6G到100 G我們?nèi)慷加邢鄳?yīng)的產(chǎn)品。所以未來5G對Qorvo來說也是非常利好的消息。

　　現(xiàn)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。這是目前我在公開場合看到唯一業(yè)內(nèi)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)類唯一一家提出的平均功率可以達(dá)到5W的濾波器技術(shù)，現(xiàn)在這種范圍有多大呢?其實非常小，我們現(xiàn)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，或者說陶瓷已經(jīng)是非常大的，就是說20幾或者30幾或者10幾乘30幾，還有一個更大的是腔體濾波器那就更大了，甚至超過我們一個筆記本大小。所以這個技術(shù)非常適合Massive MIMO和未來5G的發(fā)展?，F(xiàn)在我們能夠?qū)崿F(xiàn)5G的平均功率承受能力。還有我們在階段功放這塊包括LNA，包括射頻開關(guān)，因為這里面隨著未來Massive MIMO的發(fā)展，會有5W、10W、100W、200W等不同的功率需求，所以會有一系列的產(chǎn)品出來。

　　剛才提到我們會做集成的一個模塊，從2W到10W，這里面稍微提一下Doherty這個模塊概念，這個Doherty技術(shù)能夠提高功放的效率。那我們現(xiàn)在傳統(tǒng)的Doherty效率就是百分之十幾、百分之二十幾左右，我們通過有一定專利的Doherty技術(shù)，可以實現(xiàn)45%到50%的效率提升，達(dá)到整個模塊的效率，這是非常重大的變化，可能大家還沒有體會到，未來手機也會用到類似的技術(shù)，你的效率會更高、耗電量會更小一些。

　　現(xiàn)在我簡單介紹一下Qorvo， Qorvo實際是兩大BU組成的，我們屬于IDP的BU，我們現(xiàn)在主要有四大類產(chǎn)品：

　　一是國防產(chǎn)品，這里面就涉及到很多高頻微波的應(yīng)用;

　　第二就是光傳輸，在業(yè)內(nèi)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(yīng)商。因此可以說，大家只要用手機，只要通過手機上網(wǎng)或者打電話，都會經(jīng)過Qorvo的半導(dǎo)體器件?，F(xiàn)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100%的基站里面都有我們的器件。

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

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

　　這里重點介紹一下，我們IDP的產(chǎn)品非常豐富，我們有7000多個產(chǎn)品，有6000多個客戶，在整個基站市場，我們是前五大OEM在小型號這塊排名第一。我們在預(yù)研這塊，有19個專家專門看一些前沿的技術(shù)，包括基礎(chǔ)技術(shù)、材料的研發(fā)，這是我們整個產(chǎn)品線有點類似的方向。

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

　　再強調(diào)一下，我們整個產(chǎn)品特別是在基站這塊的應(yīng)用，為了應(yīng)對未來的需求，包括Pre-5G未來發(fā)展的趨勢，我們會在產(chǎn)品投資方向有重點突出的方面，那現(xiàn)在4G這塊我們會有一些戰(zhàn)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(xiàn)在還有一塊非常大的業(yè)務(wù)，是small cell這塊，據(jù)預(yù)測我們的出貨量會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4G網(wǎng)絡(luò)的出貨量。這里面主流技術(shù)還是高效率高線性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)，基本上會在這個射頻領(lǐng)域全領(lǐng)域都有。最后，我套用一句廣告語：Qorvo專注射頻領(lǐng)域超過30年!謝謝大家!