Qorvo基础设施和国防产品大客户销售经理万文豪:4G和Pre-5G通讯基础设施射频前端的方案及市场发展趋势

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2016年1月19日,第五届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2016产业和技术展望研讨会(北京站)在中关村创业大街IC咖啡举办。

Qorvo基础设施和国防产品大客户销售经理万文豪做了以“4G和Pre-5G通讯基础设施射频前端的方案及市场发展趋势”为主题的精彩演讲。

以下便是演讲全文以及现场问答:

虽然现在IOT非常热门,但其实没有这么快走到我们每个人身边来,为什么?大家有没有想过IOT背后的支撑是什么,是什么支撑这么大一个网络建设,这么多产品设备的介入?未来的世界是互联网的世界、物联网的世界,但我们现在还没有准备好,正是因为我们基础设施网络还在为IOT世界的到来做准备。

我们现在每个人都有上网的需求,或者用了很多套餐。目前很多公司包括很多媒体,甚至一些参考设计公司都在提供一些数据。根据Cisco在2015年提供的数据可以看到,整个移动数据的发展是非常大的,从2014年2.1EB到2019年24.3个EB,这是什么概念呢?

1EB=100亿G,现在全球大概70亿人口,平均每人每月多少G的数据的需求?所以在未来5到10年发展是一个数据量大爆发的过程。我们也可以想象是什么驱动数据的爆发和数据的需求。

IOT的设备是非常丰富的,另外一个是应用层面,我个人觉得未来对主流视频的数据需求会非常巨大。Cisco提供了一个从2014年到2019年的预测数据,数据量的年增长率是57%,设备的增长率大概99%。基本上所有公司在2020年的一个计划,或者一个预测,希望互联网能够上网的设备大概就是100亿部左右,当然不同的公司有不同预测的数量。

我现在介绍一下Cooper定律,大家可能非常清楚摩尔定律,摩尔定律讲的我们在半导体内一年半左右,我现在讲的当年它的预制,一年半我们所有晶体管内数量要翻倍。那么Cooper定律也是我们通讯行业非常重要的一个定律,它告诉我们什么呢?我们在两年半左右的时间,所有数据在现有频谱的基础上,业务量将增长一倍。从数据统计来看,在过去45年之内大概有100万倍的增长。所以在2010年或2009年的时候,通讯业内有一个共同的目标:1000倍。我们为了满足未来数据量增长的需求,会达到1000倍的增长!那我们如何来实现呢?现在用的4G,甚至是4+,我想现在6S的系统在网上能够查的,能够连上4+的网络了。目前业内一个共同的愿景是我们未来的5G至少能够覆盖我们现在所能预测到的需求。

这是在5G非常重要的一些指标。**个非常重要的是:我们的数据率一定要达到10个G,现在网络1个G轻而易举,像赵女士介绍的,我们在深圳站也提到过,我们通过载波聚合技术可以实现1个G的流量。另外就是时延,这个意义是非常重要的。一个毫秒是什么意义呢?刚才实际上介绍了很多IOT的产品,其实并不是实时上传数据,或者是实时控制,1毫秒对于车联网来讲是非常重要的,我们要解决车联网的问题必须要让网络的时延小于1毫秒,这是5G必须要完成的一个目标。

还有数据,所有的设备容量的增加,所以我们预测5G在每平方公里,它的网络能够连接到100万台设备。这意味着从整个网络建设规划来讲,必须达到1000倍容量的需求,同时达到*佳性价比的要求。其他还有在5G方面的性能,可以看到这是4G目前的状况,这是5G我们要达到的目标,外围实际上就是5G的长期规划,未来5G的发展甚至可能在3年、5年已经不是主流的需求,或者成为更基本的需求,更广阔达到100个G的速率。

所以回到刚才1000倍的计划,我们如何实现它?在通信业界有一个拆分方法,我们可以通过扩大频谱,如何实现?我刚才跟一个媒体朋友交流到,大家对于5G可能谈到的都是微波频段,大家都很好理解。15、23、28,甚至40几G、70几G,80、90G都有,实际上目前业内已经demo出很多这种微波频段的平台,或者它的原始产品。

其实目前对我们每个人来讲*重要的是用现有的手机能够解决问题。因为你微波频段没有手机可以支持,我不认为大家现在用微波频段达到你手机数据的要求,现在整个业界的办法是通过6G以下的频段来扩充频谱。

前不久广电就想做IOT这块,他就说700兆是我们非常好的数据,做广阔、广泛的覆盖。

目前3.5G已经是板上钉钉了,也是我们要用在5G的频段,还有我们现在很多4.2G、4.8G,包括LTE-5.8G,都是目前在6G以下提出一个方向。所以未来频谱阶段要做一个很大的改变,因为我们公司本身有很大一部分在手机业务这块,手机的复杂性会越来越高,频段也会越来越多。

**,1000倍的网络要增加它的密度。比如在我们现在的房间内,如果大家都同时有数据上传怎么办?我不觉得现在的4G网络能支持二三十位朋友上网的需求。所以我们要采用不同的网络架构,现在普遍的架构就是宏蜂窝,接下来微蜂窝,还有smallcell,还有picocell、Femtocell。所以在网络覆盖这块会有不同的层次需求,从大中小到高速率不同的需求、不同的场景建设。

*后是我们今天要重点谈到的技术:Massive MIMO,就是大容量的多入多出天线技术。目前通过它可以实现3到6倍频谱效率的提升。

这里稍微列了一下为什么提到Massive MIMO,这个技术可以从这个公式看出来,我们每比特每秒速率,除上各自包括节点,我们必须有更多更高的数码流来支持未来容量的需求。**件事儿其实回答了刚才1000倍的问题,在密度上要增加,增加不同的节点,在每平方公里增加更多的节点,更多的是smallcell。

还有刚才提到频谱的增加。但是频谱的增加比较复杂,就说我们现在有多少频谱可以用,因为频谱已经成为一个稀缺资源了。

这是我们说的Massive MIMO,有些朋友不一定非常了解。左边这个图大家看像不像马蜂窝?这是在某个网站**网站下载下来的,是**雷达之类的,为什么没有提到MassiveMIMO?其实它的应用已经是项目式雷达,大部分人比较清楚,而且这几年中国在雷达技术上面也发展得非常快。Massive MIMO已经成为非常主流、成熟的技术,从频谱的角度来讲,通过不同的相位的控制,或者幅度的控制,可以将所有的信号引导到一个用户上,或者多个用户,同时不同的带宽、不同的基站,同时指向一个用户。

Massive MIMO的应用对我们半导体厂商来讲,它的意义或前景机会存在在哪儿呢?因为我们现有的技术还不是传统的4G、3G技术,首先要建设新的网络,对我们所有的业内人士来讲都是非常重大的利好。**因为引用了MassiveMIMO,刚才讲可能是几千个或者几万个通道,当然我们现在传统的基站还不会上那么多通道,目前*高是上到128个通道,所以说每个通道都需要有很多的RF射频器件,对于我们来说射频器件需求会远远大于以前的模式。

还有因为你用到几百个通道,所以我们要求网络设备或器件设备供应商能够提供全集成化的方式、模式。这会大大增加复杂度,对我们来讲是喜闻乐见的,因为Qorvo的能力令我们更接纳集成化和小型化。还有技术以及我们生产能力,技术怎么实现这么大的容量?这么多的器件用在一个小小的设备里面,我们需要小型化,我们要很小的一个size。**我们要有很高的效率,如果你的效率不支持,那你这个设备没办成为真正的产品。另外就是对产能的要求,因为一旦出货,出货量对于传统的半导体或通讯设备半导体来讲是非常大的要求。

大家都非常清楚,2G、3G之间有一个2.5代,大家很熟悉的以前上网经常用的GPRS,然后在3G、4G之间我们有3.5代。我们当时网络更新到SSPI或者HSUPI这块,然后CDMA、EVDO。我们说在未来5G将支撑我们的应用,支撑整个IoT的应用,现在在5G之前我们会有一个半代的过程,所以我们认为这是Pre-5G或者4.5G,实际上现在已经在整个业内ITU有一个标准的名字,叫做LTE-A-PRO,我们预计在2015年到2020年之间会有Pre-5G,一个4.5G的过程。

后面我会介绍Pre-5G,实际上有一部分地区已经开始在用了,Pre-5G有几个非常关键的功能特点,**,现在我们用TDD频段,目前Pre-5G集中在2.6G,接下来中国移动的要求会在3.5G这块有一些应用,再往远一点就是5.8G这块的需求。**个必须是MassiveMIMO,因为你要解决现有技术能达到一个G的应用,不用载波聚合的话必须要用我们的Massive MIMO。第三,我们现在整个宏站的网络建设架构,实际上不会有任何变化。第四点也是非常重要的,我们现在每个人都可以用Pre-5G/4.5G的网络,因为现在手机都可以,不需要你换手机,这是一个非常重要的因素。我们要在2020年5G实现之前,用现有的手机就能够上网,就能够达到5G的体验,*后一点,目前业内已经达到3倍到6倍的频谱效率,未来会具备更高的效率,随着各种算法形成一个新的算法、扩展的话,我们会有更高频谱效率的应用。

在2015年巴塞罗那展上,有国内的公司展示了Pre-5G的概念,实际上已经在应用,中国移动在北京有研发中心,实际上就有Pre-5G的网点,目前公开的资料已经表明它有128个RF天线单元,频谱效率已经到3倍。其实这里面*重要的在边缘里的效率其实有10倍。

我们可能很多时候有一个体验,就是离基站比较近的时候上网还可以,当你到两个小区之间的时候,明显发现你上网的速率下降,或者你就上不了了。这个能解决我们在网络边缘的吞吐量。华为、爱立信已经有出货,华为已经在中东、欧洲有出4.5G的货,这里面出货的概念会有一点不一样,Pre-5G特别是5G的技术的总程还没有完成,大家还在讨论当中。MassiveMIMO,或者一些CA,载波聚合,已经是非常主流的一种技术,所以我们已经开始有一些产品出货。你可以看到爱立信在Pre-5G也是有一些出货,不过爱立信有两个频段,一个是6G以下,还有一个微波频段28G,所以说还回到这个名字上来,我们现在业���其实没有完全把这个名字记下来,就4.5G或者Pre-5G,我们公司可能更倾向于Pre-5G的一个叫法。

对Qorvo来讲,MassiveMIMO的意义到底是什么?这里有一个简单的图解,这是一个8×8的单元,这里面每个单元有一个模块,这实际上包括很多内容,有PA、LA、开关,滤波器甚至有一些DSA其他功能的器件在里面。可以看到传统的八通道TD-LTE的基站。我们今年就应该发货64通道的,所以对我来讲以前我发8个器件,未来希望有64个器件。而且这64个器件其中有非常多的代,有5、6个代。

Qorvo在整个设备领域拥有全部的技术,包括有源技术、放大器衰减器之类的,同时也有无源的滤波器技术。在目前应该是全球***家主动元件加被动元件合在一起的公司。而且我们还有一项非常重要的未来技术:氮化镓技术,这是Qorvo在为面对未来5G,包括现在4G和已经过去的2G、3G做的技术储备。我们在5G的技术储备上已经完全准备好了。

刚才讲到我们为了在一个小小的机器里面能够容纳到64个或者128个射频通道,,那我们要求功放必须具有非常高的效率,同时也要有非常好的线性。那目前业界的主流方向就是氮化镓技术,Qorvo在氮化镓技术上的发展是非常早的,*早是在**这块发展,所以在所有氮化镓产品里面,Qorvo是***个具备了所有工艺的厂商,我们叫GaN 50到GaN09,不同的栅宽,我们有不同的电压,如20伏、28伏、36伏、48伏、65伏,是目前界内***家能提供全工艺的氮化镓厂商。

我们在氮化镓方面也有一个Roadmap,目前2015年、2016年我们主要是在4G这块,4G更侧重在大功率功放,以及提高线性效率这块,我们在接下来两年会重点针对Pre-5G有一系列产品出来。还有我们在5G高频这段会有更多的产品出来。实际上会提出高频这块。Qorvo在合并之前不管是RFMD还是TriQuint,有一个非常重要的产品线:微波产品线,我们可以做到非常高频,从6G来算,6G到100G我们全部都有相应的产品。所以未来5G对Qorvo来说也是非常利好的消息。

现在我给大家介绍一下对Pre-5G已经出货的产品的一些支持。这是目前我在公开场合看到**业内提到的HighPower BAW,BAW是另外一种表面波技术,我们通常谈到的是一种SAW,声表面波技术。BAW,体表面波技术,它有更高的处理大功率的能力,还有更好的温度漂移能力。我们基本上是业类***家提出的平均功率可以达到5W的滤波器技术,现在这种范围有多大呢?其实非常小,我们现在做成的产品我们的原形5mm×5mm左右,相对于我们目前通用的技术就是陶瓷,或者说陶瓷已经是非常大的,就是说20几或者30几或者10几乘30几,还有一个更大的是腔体滤波器那就更大了,甚至超过我们一个笔记本大小。所以这个技术非常适合MassiveMIMO和未来5G的发展。现在我们能够实现5G的平均功率承受能力。还有我们在阶段功放这块包括LNA,包括射频开关,因为这里面随着未来Massive MIMO的发展,会有5W、10W、100W、200W等不同的功率需求,所以会有一系列的产品出来。

刚才提到我们会做集成的一个模块,从2W到10W,这里面稍微提一下Doherty这个模块概念,这个Doherty技术能够提高功放的效率。那我们现在传统的Doherty效率就是百分之十几、百分之二十几左右,我们通过有一定**的Doherty技术,可以实现45%到50%的效率提升,达到整个模块的效率,这是非常重大的变化,可能大家还没有体会到,未来手机也会用到类似的技术,你的效率会更高、耗电量会更小一些。

现在我简单介绍一下Qorvo, Qorvo实际是两大BU组成的,我们属于IDP的BU,我们现在主要有四大类产品:

一是国防产品,这里面就涉及到很多高频微波的应用;

**就是光传输,在业内基本上是排**的光传输提供商。

第三,也是*大一块业务是基站这块,我们是全球五大OEM*大供应商。因此可以说,大家只要用手机,只要通过手机上网或者打电话,都会经过Qorvo的半导体器件。现在所有基站或者手机里面也有我们的芯片,在基站里面我们可以做到100%的覆盖。也就是说100%的基站里面都有我们的器件。

还有一个和IoT非常相关的Wifi的产品线,这里面我们更侧重大功率这块,APG的应用,或者家庭里的应用,可能可穿戴产品不是我们事业部的方向,我们会更集中在更大的输出,或者我们在这边要做一个穿墙可以用到wifi芯片。

Qorvo*大的部门是在手机这块,我们在深圳站对手机未来的发展方向做了一个介绍,所以这边我就不做太多解释了。

这里重点介绍一下,我们IDP的产品非常丰富,我们有7000多个产品,有6000多个客户,在整个基站市场,我们是前五大OEM在小型号这块****。我们在预研这块,有19个专家专门看一些前沿的技术,包括基础技术、材料的研发,这是我们整个产品线有点类似的方向。

Qorvo是一个非常国际化的公司,在欧洲、美国、亚洲有非常多的分支机构,我们现在重点介绍一下我们在中国的情况。Qorvo在北京有销售部门,同时还有一个工厂。去年底,在山东德州又新建了一个工厂扩展我们的产能,Qorvo还在上海、深圳、台湾都有相应的分支机构。

再强调一下,我们整个产品特别是在基站这块的应用,为了应对未来的需求,包括Pre-5G未来发展的趋势,我们会在产品投资方向有重点突出的方面,那现在4G这块我们会有一些战略技术,包括有一些SOI的技术,包括一些滤波器技术。

我们现在还有一块非常大的业务,是small cell这块,据预测我们的出货量会远远超过4G网络的出货量。这里面主流技术还是高效率高线性PA,刚才已经介绍到我们的4.5G的MassiveMIMO技术,还有5G微波频段技术,基本上会在这个射频领域全领域都有。*后,我套用一句广告语:Qorvo专注射频领域超过30年!谢谢大家!

现场提问:

提问:对于万先生的分享。我看到对于5G-Pre-5G的叫法不同,作为射频前端这块会怎么重点跟进呢?

万文豪:我们也有ITU在里面,会跟ITO这些行业机构会有一些交流,在内部也一些认知,同时会跟五大设备厂商——中兴、华为,包括“诺贝尔”,我们会跟这些大的OEM厂商定期交流,做一些探讨,同时不光是根据客户的需求,同时会与终端,诸如中国移动这样的运营商有一些交流。

提问:我想问一下刚才提到的Pre-5G既实现了一些关键,除了在3.5G和5.8G这个频段的应用,也提到MassiveMIMO几乎是不可跨越的技术,其实我们跟其他设备商交流过程中,像他们说他们有自己在5G发布的一些技术性的品牌像Pre-5G其实有中兴通讯,目前跟中国移动日本合作的这么一个提前实现5G,这么一个技术一个统称叫Pre-5G,他们自己提到4G线网上不用更换手机,就可以支持5G更为先进的功能。其实这个并不是每个设备商都提出的关键,好像其他华为、爱立信说可以做到这样,所以可能Pre-5G不是一个统称,所以我们目前认为这是某些厂商自己的一些4G向5G过渡一些品牌的叫法,所以想问一下贵公司跟设备商合作在这个品牌进入选择有没有一些区分?

万文豪:其实我就是中兴的大客户经理,所以对Pre-5G的技术,或者他们的产品,包括我们的产品在里面应用非常了解。我也是工程师出身的,所以对技术非常了解。中兴通讯是****家把Pre-5G或者4.5G这个概念提出来的,刚才回顾了一下整个移动通讯标准发展的历程。我们可以看到2G到3G有2.5,3G到4G之间有3.5,我们肯定要考虑到4G到5G之间一定要有一个什么,既为了行业发展,也为了每个公司有一些利益。我们从来没有听说3.5G,或者2.5G,这只是人为的划分,但是会有一个技术,标准的叫LTE-A-Pro,LTE-A是目前*重要的一个技术,也就是载波聚合,什么样的理论可以实现载波聚合?所以说MassiveMIMO已经是大家公认的技术,不管你做5G,还是Pre-5G还是4.5G,Massive MIMO基本是大家公认的。。*近在乌镇的世界互联网大会上透露,网络已经在应用。接下来明年9月份G20会议,马上也会有新一代产品推出。所以*早的试验网在广州。我们中国实际上在*早体验4.5的一个影响。

提问:贵公司的合作其实不仅仅是限于中兴的?

万文豪:其实我们跟华为和爱立信在这个领域也有非常多的合作。在这块是跟设备厂商是非常多的交流,同时我们也会跟中国移动等运营商进行一些技术探讨交流。

提问:4.5G与Pre-5G的区别和联系?

万文豪:首先刚才强调Massive MIMO也是5G的技术,大家都非常清楚,现在5G标准还没有定下来,从5G的技术应用来说,MassiveMIMO对我们做硬件的厂商是有非常直接的帮助的,因为它有更多的通道,我们会有更多的器件可以用进来,包括网络算法,网络架构,整个都是在制定过程中。我们为什么要提到Pre-5G呢?我们要提高我们的技术,*终的目标是5G应用的体验,所以说要用4G的手机实现5G的体验,实际上不是5G,所以叫4.5G或者Pre-5G。

提问:工信部说2020年后5G商用,贵公司在5G的**标准制定上现在处于什么阶段?和业界有一些什么样的交流?

万文豪:首先我们是一家半导体公司,我们是纯半导体公司,标准这块主要是去跟随,去了解状态或动态,真正还是由爱立信、“诺贝尔”、华为等设备厂商为主导,来做5G的定义。中国可能是2020年,对全球来讲韩国是**个,韩国***,接下来日本夏季奥运会,其实美国也是很快的,美国的运营商也在应用5G技术来搭建这个。

提问:你刚才讲的4.5G,主要工作在TDD频段,是不是意味着未来TDD技术比FDD技术更占优一些?

万文豪:很难给你一个确切的答案,现在技术路线,就说TDD肯定占有非常大,回到5、6年前,我们有一种叫Wimas,然后其实我们再看到现在非常主流的技术,wifi也是TDD的一个模式。Massive MIMO这个技术或者说TDD、FDD有很多应用,实际上MassiveMIMO里面确实有一个很重大的问题,TDD的应用实际上还没有解决很多问题,因为TDD并不是所有的发跟收,它是分开的,你现在只能发,但FDD是同收同发的,所以在界限干扰,或者说不同的平台干扰这件事儿是非常大的,在这块技术还在研究当中,所以目前为了达到千倍的计划,现在目前可行的计划,或者从硬件网络来讲,TDD Massive MIMO是一个可行的方案,FDD现在目前还没有完全一个定义,还没有完全把这个技术突破出来。

提问:现在用FDD LTE用户商还没有办法用到4.5G了?

万文豪:对,现在目前大家提这个概念,要么就上5G了,要么就是Pre-5G,我想全球*大的TDD网络就是中国,中国就是中国移动,中国移动在完全主导这件事情。

提问:3GPP LTE-A-Pro的目标主要是以中国来推动吗?

万文豪:其实这里面不完全是,像爱立信也有中国移动,爱立信也有在美国非常大的客户,他们也有TDD的网络。其实说相对来说实际上目前来讲从4G网络布网来讲,从量的角度肯定是TDD是*大,首先中国来讲就有这样的90%个以上的量

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