全球首款5nm芯片發(fā)布！速度時延堪比光纖

  ICCSZ訊 MWC 2020不幸被取消，但高通重磅的5G新品卻提前到來了。高通發(fā)布其第三代5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X60，這是全球首款5nm 5G基帶，也是全球發(fā)布的首款采用5nm制程的芯片。

  驍龍X60搭配高通最新的毫米波天線模組的系統(tǒng)可以達到最高7.5Gbps的下載速度和3Gbps的上傳速度，可以讓5G無線網(wǎng)絡提供光纖般的網(wǎng)絡速度和低時延服務。與上一代驍龍X55對比，獨立組網(wǎng)模式下驍龍X60的6GHz以下頻段的載波聚合能夠?qū)崿F(xiàn)5G獨立組網(wǎng)峰值速率翻倍。

  不過，驍龍X60更重要的意義在于支持所有主要頻段、部署模式、頻段組合，以及5G VoNR能力，加速5G網(wǎng)絡部署向獨立組網(wǎng)(SA)的演進。

  5G部署復雜程度前所未有

  2019年，全球開啟了5G元年。根據(jù)公開消息，截至2020年年初，全球已有超過45家運營商推出了5G服務，超過40家OEM廠商推出5G終端。

  相比4G商用元年不到5家運營商部署網(wǎng)絡，5G正在以更快的速度商用。2019年，美國、中國、韓國、澳大利亞都推出了6GHz以下頻段采用非獨立組網(wǎng)(NSA)方式的5G商用網(wǎng)絡。

  2020年和2021年，這些國家將會按照各自的節(jié)奏部署6GHz以下FDD、6GHz以下載波聚合、毫米波、6GHz以下毫米波聚合、SA模式的5G網(wǎng)絡，日本、拉丁美洲、東南亞、印度等國家和地區(qū)也將在在兩年內(nèi)進入5G時代。

  上面提到的復雜的組網(wǎng)方式以及頻譜正是5G商用所面臨的一大挑戰(zhàn)。雖然身處5G發(fā)展的早期，但全球已經(jīng)有超過10000個頻段組合，這一方面5G特性帶來的，另一方還和不同地區(qū)的移動通信技術發(fā)展歷史息息相關。顯然，這么多組合無論給電信運營商還是5G終端都帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。

  美國就是一個因頻譜資源5G部署受影響的典型例子，目前全球商用的5G網(wǎng)絡僅美國部署了6GHz以下和毫米波頻段。這是因為，美國6GHz以下的頻段主要被政府占用，私營企業(yè)獲得使用許可比較困難。

  從技術的角度來解釋，電磁波頻率越高，波長越短，在傳播過程中也就更容易被障礙物(建筑物、樹木、雨、霧)干擾。毫米波顧名思義就是波長1-10毫米的電磁波，5G毫米波網(wǎng)絡能夠為人員密集的場所提供更高的速度和更穩(wěn)定的接入，但要保持廣域覆蓋需要部署更多的基站。因此5G毫米波頻段更適合熱點區(qū)域，6GHz以下頻段更適合5G的廣泛覆蓋。

  除了各個國2G、3G、4G部署頻段的不同，頻段的類型還分為FDD(Frequency Division Duplexing，頻分雙工，有兩個獨立的信道，一個用來發(fā)送信息，另一個用來接收信息。)和TDD(時分雙工，發(fā)射和接收信號在同一頻率信道的不同時隙進行，采用一定的保證時間予以分離。)，進一步讓全球無線通信的頻段更加多樣。

  也就是說，各國不同的頻譜組合不同的頻段類型，讓5G的部署復雜程度前所未有。

  5G基帶靈活性與速率同等重要

  既然5G的部署牽扯這么多頻段，那自然就需要更加靈活的5G基帶。這也正是高通第三代基帶處理器的升級重點。官方的表述是，驍龍X60是全球首個支持聚合全部主要頻段及其組合的5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)，包括毫米波和6GHz以下的FDD和TDD頻段，為運營商利用碎片化頻譜資源提升5G性能提供最高靈活性。

  解釋地更清楚一些，例如，借助動態(tài)頻譜共享(DSS)，運營商可以在已經(jīng)用于LTE低頻部署的FDD頻段上部署5G服務。驍龍X60支持5G FDD-TDD載波聚合，從而使運營商可以增加網(wǎng)絡容量和擴大覆蓋范圍。

  另外，借助毫米波-6GHz以下聚合，運營商可以極大地提高其峰值吞吐量，超過5.5Gbps。對于只在6GHz以下頻段采用5G SA部署的運營商，驍龍X60較上一代產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)峰值吞吐率翻倍。

  說的更直觀一些，驍龍X60能夠支持所有主要頻段、部署模式、頻段的組合，能夠提升5G網(wǎng)絡的容量、擴大覆蓋范圍，加速像獨立組網(wǎng)(SA)模式的演進。

  這是目前發(fā)布的唯一能夠滿足這些組合的產(chǎn)品，特別是在毫米波方面，高通的第三代毫米波解決方案可以支持全球24GHz、26GHz、28GHz、39GHz多有的頻段，而其他5G基帶的提供商要不宣布支持毫米波但未商用，要不只支持單個毫米波頻段，甚至不支持毫米波。

  因此，隨著5G網(wǎng)絡部署的推進，一款適合全球市場的5G基帶其靈活性以及對毫米波的支持都將成為重點。

  當然，5G基帶最基礎也是最受普通消費者關注的還是速率。前面已經(jīng)提到，借助對載波聚合的支持，驍龍X60可以實現(xiàn)速率的提升。速率提升的另一個關鍵在于基帶芯片結構設計以及更先進的工藝制程。

  高通并未透露5nm芯片的合作的代工廠，只是稱會根據(jù)規(guī)劃找合適的代工合作伙伴來做。

  但最先進的5nm制程自然能夠帶來性能和功耗的優(yōu)勢。高通去年發(fā)布的驍龍X55在5G模式下可實現(xiàn)最高達7Gbps的下載速度和最高達3Gbps的上傳速度。今年的驍龍X60可以實現(xiàn)最高7.5Gbps的下載速度和3Gbps的上傳速度。

  看來，驍龍X60的峰值速率提升主要在下載速率上，當然，隨著5G標準的持續(xù)演進，5G的速率將進一步提升。但仍需關注的是基帶集成到SoC中的實際速率，畢竟5G帶來高速率的同時也帶來大功耗，集成到SoC中必須綜合考慮。

  目前，全球兩款集成5G基帶的旗艦5G SoC，去年11月發(fā)布的天璣1000可以實現(xiàn)4.7Gbps的下行速率和2.5Gbps的下行速率。去年9月發(fā)布的麒麟990下行速率2.3Gbps，上行速率1.25Gbps速度。

  那最新的制程是否會帶來成本的大幅增加?高通公司產(chǎn)品市場高級總監(jiān)沈磊表示，影響成本的因素非常多，除了基帶的制程之外，還有設計方面的因素等，目前我們還沒有關于成本的具體數(shù)據(jù)。

  關于高通針對5G基帶的PowerSave技術在驍龍X60中是否有所升級，沈磊表示，這個技術是基于一系列技術節(jié)省接收端的功耗，其中比較主要的一個技術是CDRX非連續(xù)接收，這個功能可以支持手機根據(jù)不同的使用狀態(tài)調(diào)整模式。不過，睡眠多久、怎么喚醒也需要隨著技術的演進不斷去優(yōu)化，目前手機側、網(wǎng)絡端、基礎設施和標準都在演化當中。當然，這個技術的實現(xiàn)也需要產(chǎn)業(yè)鏈各方的共同努力。

  至于5nm帶來的尺寸上的減小，沈磊表示目前高通還正研究和優(yōu)化，還沒有最終的結果，最終的尺寸信息后續(xù)會更新。

  補充一點，驍龍X60還支持5G VoNR能力，為5G網(wǎng)絡向SA演進做好準備。

  新組合將帶來光纖般的5G無線體驗

  高通2016年推出首款5G基帶驍龍X50時，就推出了配套的毫米波天線模組。其中很重要的原因就是5G復雜度的增加讓天線模組也變得更加復雜，采用高通基帶和天線模組的聯(lián)合優(yōu)化的方案，5G終端能夠?qū)崿F(xiàn)更高的性能。

  這一次，高通也搭配驍龍X60推出了全新的Qualcomm QTM535 毫米波天線模組，新一代產(chǎn)品相較上一代具有更緊湊的設計，支持打造更纖薄、更時尚的智能手機。

  高通稱，這樣的組合使得通過5G無線網(wǎng)絡可以提供光纖般的網(wǎng)絡速度和低時延服務，這將助力開啟新一代聯(lián)網(wǎng)應用和體驗，包括高速響應的多人游戲、沉浸式360度視頻以及聯(lián)網(wǎng)云計算等，同時還能夠保持卓越的能效以提供全天續(xù)航。

  基帶加毫米波先天模組的方式也是高通5G時代的新特點，高通公司首席執(zhí)行官Mollenkopf在2020財年第一季財報后電話會議上提到，高通的5G戰(zhàn)略是通過更高性能核心的芯片組和新的RF前端來增加每臺設備的價值。

  因此，最新一代基帶和天線模組發(fā)布的同時，高通還發(fā)布了ultraSAW濾波器技術。射頻(RF)濾波器是將手機發(fā)射和接收的無線電信號從不同頻段中分離出來的器件。高通的ultraSAW濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)將插入損耗提升整整1分貝(dB)，在2.7GHz以下頻段范圍內(nèi)可以提供比與之競爭的體聲波(BAW)濾波器更高的性能。

  高通稱，與具有相似性能指標的其它商用解決方案相比，ultraSAW技術可支持OEM廠商在5G和4G多模移動終端中以更低成本實現(xiàn)更高能效的射頻路徑。

  最后，還有關鍵的產(chǎn)品出貨時間。高通計劃于2020年第一季度對驍龍X60和QTM535進行出樣，采用全新調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)的商用旗艦智能手機預計于2021年初推出。

  采用高通ultraSAW技術的一系列分立式和集成式產(chǎn)品于2020年第一季度開始量產(chǎn)，OEM廠商采用該技術推出的商用旗艦終端預計于2020年下半年推出。

  小結

  高通早在2016年就推出了首款5G基帶，但因只支持NSA組網(wǎng)一度成為競爭對手持續(xù)攻擊的焦點。隨著更高速率、靈活性更好、支持毫米波更好的驍龍X60的推出，搭配最新的天線模組，高通在移動通信領域的實力又一次用產(chǎn)品做了最好的回應，這也是高通5G產(chǎn)品滿足全球市場需求的一次重要升級。當然，高通5G時代的基帶加毫米波天線模組的商業(yè)模式也值得關注。

  接下來讓我們期待華為、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳的5G基帶新品。毋庸置疑，5G基帶芯片的玩家在減少，但競爭只會更加激烈。