Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇：5G的复杂性
Qorvo是射频解决方案领域的长期领跑者，从2G到3G再到4G，已经有着非常丰富的设计经验。Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇在会上与大家分享了5G时代到来的影响。
对于5G时代，陶镇介绍，国际电信联盟委员会，3GPP已经达成共识。实现三大场景，一个是增强型的移动宽带，一个是多的万物互联，一个是高可靠性零时延。
基于三个不同的场景，对射频、基础设施还是在移动终端会产生哪些不同的影响呢？
陶镇解释到：“无论是滤波器、开关、功率放大器以及整合起来的前端模块，都会有额外的新的设备器件设备产生，这来自于5G新的频段、新的5G标准和新的5G调试方式的需求，除了新的定义成5G的频段以外，还有一些到2020年甚至之后会有很多4G频谱的重耕，就需要在现有的4G射频半导体基础上同时支持5G-NR的标准。相比较4G手机而言，从移动宽带的角度来说，对于5G的智能手机会有更多射频半导体器件在里面。”
对于基础设施，除了增强型宽带以外，更多的放在毫米波领域，这个场景叫固定无线接入设备FWA。
万物互联，是基于5G新标准的IoT，不是现在基于4G标准的NB-IOT或者EMTC制式的IoT，这样的标准无论从基础设施还是移动终端的角度，都会有新的射频器件产生。
低功耗高可靠性低时延的通信设备，在中国，所有产品都在增强型的宽带，这个延伸会有很多额外射频器件的产生，无论是在基础设施领域还是在移动终端智能手机领域。
从2018年到2021年，5G无论是走独立组网还是走非独立组网，从2018年开始所有国家运营商都在做试商用，但真正到了2020年之后下半年或者2021年之后才开始大规模的商用。2020年到2021年就是真正的5G大规模商用，所有支持5G的独立组网以及非独立组网的终端网络在2020年都会完成这个商用功能。
NSA就是一个非独立组网，非独立组网对射频前端，那么它对5G的智能手机到底有什么影响呢？
“非独立组网是依靠LTE作为核心网，所有的语音通信层面、控制层都是都是LTE，数据层面走的是5G的NR，射频前端就意味着你必须有一个LTE的通道，无论是哪一个频段，必须有一个5G的通道同时上下进行工作，这是一个非常大的挑战。”
5G-NR的商用，就是两个频段，3.5GHz一个频段，4.5GHz一个频段。另外的FR2讲的是毫米波。在当下可能我们看到主流的芯片公司，包括高通，国内的海思、英特尔，在当下阶段他们在移动的芯片里面可能会把5G-NR全新的收发机芯片和4G的LTE芯片做两个芯片。
5G的重耕，n1、n3、n71，相对于4G时代的B代表band。Band1，band3与n71这三个频段是第一批都进行4G重耕的频段，可能不同运营商有不同的规划，band1，band3可能会在中国，但是在未来哪年不是一个短期能看到的，主要的重耕可能会发生在欧洲，n71发生在美国。
从射频的角度来看，5G相比较4G，射频不同，LTE带宽最高20兆，5G最多是100兆，这100兆还针对6GHZ以内的频谱，到了毫米波最高是400兆的带宽，在6GHz以内必须是100兆带宽。
从PA的角度来说，这个难度相当大，现在的LTE单载波就要20兆，做上行载波聚合中国移动最多就是3个载波，60兆带宽的上行载波聚合，所以在LTE时代我们看到最多就是60兆带内的功率放大器的设计，但是到了5G时代必须要设计100兆带宽，对PA来说是非常大的挑战。”
Qorvo目前在支持5G智能手机这一块，无论是走独立组网还是非独立组网，还是从技术的角度还是支持的角度都已经准备好了，在今年2月份的时候中国移动发布了5G先行者计划，Qorvo也被邀请加入这个计划。
陶镇表示，“Qorvo的目标就是5G 射频半导体产品，3.5G、4.8G的产品将在不久的将来正式进行量产，配合国内的主要手机厂商，尤其是中国的运营商尽快正式商用。”
ADI电源产品中国区市场总监梁再信：电源技术的未来发展趋势
自2017年3月收购Linear后，ADI在高性能模拟领域可谓从行业领先到一骑绝尘，ADI电源产品中国区市场总监梁再信介绍了电源技术面临的三大挑战：Form Factor、Efficiency、EMI，那ADI是如何设计、制造尺寸更小，效率更高以及更加抗干扰的电源产品的呢？
面对这些技术难题，梁再信介绍道：“应考虑高性能的电源帮助客户产品减少PCB的尺寸，增加更多的功能，ADI已经推出LTM4638，尺寸为6.25×6.25×5.02mm。目前，ADI正在研发4×4、3×4的电源模块，可能下半年或者明年会发布。”
梁再信表示，不仅要把产品的尺寸做小，还要做薄，在很多系统设计里面背板的高度是有限制的，可能就是允许放08、05、03电容的厚度，那么传统的电源模块显然是不能满足要求的，把产品做薄就是为了能贴着背板或者跟主芯片分享散热器。因此，ADI今后的另一大方向便是所有的电源模块都会有一个薄款的产品出现。
同样的，ADI对大电流也做了非常重要的探索，梁再信解释：“FPGA需要一个0.8V的Core电压，100A，在过去这是非常难设计的，因为电流实在太大了，而且0.8V的core电压如果波动范围比较超过3%、5%，可能FPGA会死机。预计今年7月份ADI将发布一个全新的产品，带数字接口的控制逻辑，100A。”
“为什么要做到100 A？迄今为止，绝大部分友商还停留在第一代和第二代之间，但是ADI已演进到第四代的封装技术，这个工艺工程的挑战就是为了解决未来可能需要面对的很多问题。”
此外，ADI也越来越重视电源产品产生的噪音干扰。Silent Switcher这项技术便是减少系统噪声和干扰的重要方案之一。ADI的很多竞争对手现在也开始在跟进Silent Switcher技术，但ADI已经在研发第三代Silent Switcher3技术，在电源行业内始终保持着领先地位。
然而，在提高产品效率的同时降低开关损耗成为他们面临的又一难题。电感作为一个储能器件，一定有转换的效率问题，有DCR，为了推动电感，需要MOS管的推动能力比较强，能不能把这个去掉呢？ADI做了很多探索和尝试，通过创新的设计和工艺方法设计芯片，最后拿到了99%左右的转换效率，整合了电压转变和加上普通的传感器这种传统的电感变压器的模式，电源产品的效率可以维持在97%左右，但是电压可以任意调整。
同时，ADI认为可靠性也非常重要，99%、99.999%，在工业电源领域来讲是一个基础，99意味着说一年有3.5天的非预测性的失效，99.999%是一年大概只有5分钟是非可预测的失效。在工业应用和汽车应用希望是99.999%的可靠性。
ADI有不同的产品做无线传感网络，Dust Networks能通过切频或换频，或换通道、换不同的路径，实现99.999%的可靠性。同时通过时间同步，去实现超低功耗，就是休眠的时候大家都休眠，醒来后便可以做数据传输。
未来，ADI还会在LED汽车大灯这个领域工作，目前，已有100伏的DCDC可以发布。据梁再信介绍：“它是自动通过摄像头判断对面有没有车过来，有车过来，LED灯可以把跟车相反方向的灯关掉，所以，LED灯的智能的应用效果是可以照亮前进的道路，还可以不影响对面车的行驶，ADI目前正在考虑用不同的整合方案和新的技术来实现，希望让这个社会变得更和谐、更美好。”
ADI现在的设计是一节工业锂电池可实现五年的传输寿命，针对这项应用，ADI已经发布了一个新产品，Energy Harvesting （能量采集）。
“因为有这个器件的存在，所以我们做了不一样的项目，比如我们在洱海有一个完整的监控系统，但是有人用gateway来做，其实可靠性不是很高，而Dust Networks无线传感网络的可靠性很高、功耗很低，再加上能量采集技术，基本上可以做到整个模块永远不需要维护，因为它从空间的能量就可以产生电量。”梁再信分享道。
英飞凌电源管理及多元化市场事业部大中华区射频及传感器部门总监麦正奇：毫米波雷达人机交互创造无限可能
论坛上，麦正奇与大家分享了关于人机交互方向的研究。麦正奇说：“人机交互就是人与机器之间的互动，这一过程需要大量的传感器。英飞凌拥有广博的传感器产品组合，如毫米波雷达、硅基麦克风、压力传感器、环境传感器等，这些都可用于检测外在环境的反应。这在人机交互中是非常重要的一环。”
图1：英飞凌麦正奇讲述毫米波雷达探索人机交互新可能
作为业界领先的传感技术大厂，英飞凌在雷达应用上拥有超过十年的技术研发积累与行业市场经验，在24GHz与77GHz汽车雷达芯片的市场份额占据全球第一。基于这样的技术与市场优势，英飞凌正积极推动毫米波雷达技术在工业级与消费级人机交互场景的创新应用，进一步探索AI产业潮流下的人机交互新可能。
借24GHz雷达之力，英飞凌助力多元化智能应用场景落地
目前，毫米波应用的两大主轴是数据传输与雷达探测。换言之，则是5G与人机交互，这为毫米波应用的大热奠定了基础。诚然，毫米波在雷达探测的应用最早在汽车领域爆发。根据第三方调研数据，2017年全球市场24GHz雷达传感器在BSD(盲点侦测)应用上的出货量达到2.18亿颗，并将持续增长，在2020年之后出现黄金期。
麦正奇强调：“这个在汽车工业应用的市场数据仅仅是24GHz雷达的冰山一角。在英飞凌看来，包括24GHz在内的毫米波雷达在不断涌现的新兴应用上将迎来出货量大增的机遇。无论是工业还是消费领域，毫米波雷达在广泛的智能应用场景下，拥有着广阔的想象空间。”
图2：全球24GHz雷达在BSD应用的需求趋势
雷达，全名Radio Detection And Ranging，简单来说就是用无线电来探讨测距和测速。麦正奇介绍，典型雷达传感器可输出的数据包括速度(从多普勒频移公式计算出)、范围/目标距离(根据电磁波测得值计算出)、角度/目标方向(根据天线相位差计算出)以及目标位置(根据FMCW调频连续波计算出)等。
“频率越高，波长越短。波长越短，分辨率/准确度越高。24GHz雷达的技术已经非常成熟，探测距离最短可达到0.6~1m，且分辨率满足了工业自动化、安防、智能家居等领域的需求。”麦正奇介绍道。
目前，英飞凌24GHz雷达方案可实现物体/人员存在检测、计数和追踪、位置和密度图，以及速度和距离测量、防撞，甚至生命体征感测等强大功能，其天线设计十分灵活，通过配置，最远测量距离长达100m、最大范围FoV达到100°，并可以检测出静止不动的人。这使得英飞凌24GHz雷达在室内外智能照明、安防监控、智能开门装置、无人机、智能家电等应用中大放异彩！
图3：借助英飞凌24GHz雷达实现多元化场景下的空间和运动感测
除24GHz雷达，60GHz雷达芯片的研发投入也是英飞凌毫米波雷达产品线发展的重点。
图4：借助英飞凌60GHz雷达实现手势识别等人机交互的创新方式
这都源于60GHz雷达的其中一个关键特性——拥有高达7GHz的带宽。事实上，这个7GHz的带宽能够实现亚微米级别的分辨率，因此赋予了英飞凌60GHz雷达更精准的“捕捉”能力。
图5：合作伙伴XMOS基于英飞凌60GHz雷达与MEMS麦克风打造的位置监测与语音交互系统
此外，英飞凌60GHz雷达的手势识别应用已不仅仅局限于元件本身，在方案层面更是与Google展开了长期的深度合作。“Project Soli”是英飞凌携手Google开发的基于60GHz雷达感测IC的创新手势识别解决方案，专门面向ICT产业热门的可穿戴设备、物联网、数字座舱等领域。“早在2015年Google I/O开发者大会上，Project Soli的首次亮相即惊艳了业界。通过进一步优化第二代微波天线集成雷达手势识别传感器IC，英飞凌的元件和系统级解决方案在基于毫米波雷达的传感器IC市场上已经具备了公认的领先优势！”麦正奇充满自信地说道。
图6：英飞凌与Google合作开发基于60GHz雷达的手势识别方案——Project Soli
更多传感器产品全线开花，英飞凌瞄准人机交互的市场新机遇
英飞凌众多传感器产品在参数特性上一直处于业界领先的水平，如MEMS麦克风拥有超宽的动态范围、69dB的高信噪比以及高达135dBSPL的声学过载点；压力传感器的精度达到0.5Pa（+/-5cm）,拥有在较大压力和温度范围内仍可实现高精准度的耐久性等。“这些优秀的产品特性，正是英飞凌传感器产品备受客户青睐的原因。”
麦正奇最后讲到：“在未来，英飞凌将持续不断地修炼毫米波雷达以及传感器‘内功’，以传感技术为点、以产业生态为面，与更多业界的先进厂商、用更多不同的先进想法，去开发人机交互、工业4.0、智能制造、智慧医疗等不同领域的创新应用，全面探索人工智能产业的崭新未来！”
富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新：性能差异化为卖点，富士通这三大技术要成存储黑马
富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新就富士通对非易失性存储器的策略以及创新方向给大家做了分享。“FRAM（铁电存储器）用于数据记录；NRAM（碳纳米管存储）用于数据记录和电码储存, 还可替代NOR Flash；ReRAM（电阻式记忆体）可替代大容量EEPROM。”在详细介绍富士通三大存储技术之前，冯逸新首先介绍了它们各自的市场定位，三大各具独特性能的存储技术有望在各类电子产品市场中扮演黑马角色。
表计、物联网等应用之外，FRAM全面拓展汽车与无电池应用
FRAM的三大优势我们都很熟悉——耐久性、高速写入、低功耗。什么是耐久性？冯逸新举了个例子，假设写入频率是1秒/次，如果产品寿命是十年，那么在十年中写入耐久性大概需要3.2亿次。很显然，EEPROM和Flash都是满足不了的。
FRAM 优于 EEPROM和Flash的耐久性。
FRAM的写入速度有多高呢？就写入一个数据的时间来讲，FRAM的速度大概是EEPROM的1/3000。也就是说，如果一个系统用一个主控加一个硬 FRAM，发生掉电的时候，数据是不会丢失的。集这么多优点于一身的FRAM 都可以应用在哪些方面呢？冯逸新表示富士通的FRAM 已经广泛应用到了智能表计系统、物联网（IoT）、医疗电子等等。随着车规FRAM产品的推出，目前FRAM已经全面进入无电池引用以及汽车电子系统，包括胎压监测、BMS监测、气囊等等。
发生掉电时，EEPROM、Flash以及FRAM的数据丢失情况。
车载电子控制系统对于存取各类传感器资料的需求持续增加，因此对于高效能非易失性内存技术的需求也越来越高，因为当系统在进行资料分析或是其他数据处理时，只有这类内存才能够可靠而无延迟地储存传感器所搜集的数据。
车规级FRAM是满足汽车电子可靠性和无迟延要求的最佳存储器选择。
据相关报道，到2020年，预计全球将会有500亿设备接入互联网。“富士通针对物联网应用的无线无电池的市场需求，研发了无线供电的低功耗嵌入式RFID创新性解决方案。该方案省去了RFID电池供电的需求，省去了MCU，让产品开发周期更短、开发更加容易、成本更加低廉。”冯逸新解释。
FRAM在无线无源应用中创新。
存储“新生代”之NRAM，与FRAM形成市场互补
“无论是从读写耐久性、写入的速度还是功耗来讲，FRAM比传统的Flash、EEPROM等都更具有优势，但是目前FRAM 成本比较高，一般的消费类产品还无法承担。”冯逸新说。针对一般的消费类市场，富士通与开发了NRAM® 专利技术的Nantero公司合作，共同研发55nm CMOS技术的NRAM。
图8. NRAM的优势
NRAM是一种基于CNT(Carbon，NanoTubes,碳素纳米管）的非易失性RAM。BCC Research预计，全球NRAM市场将从2018年到2023年实现62.5%的复合年成长率(CAGR)，其中嵌入式系统市场预计将在2018年达到470万美元，到了2023年将成长至2.176亿美元，CAGR高达115.3% 。
为什么会有如此大的市场呢？这要从NRAM 的7大特性说起
1）高速读写：速度接近于DRAM, 比NAND Flash快 100倍；
2）高读写耐久性：多于Flash1000倍以上的读写次数；
3）高可靠性：存储信息能保持更长久（85℃时可达1千年，300℃时可达10年）；
4）低功耗 : 待机模式时功耗几乎为零；
5）无线的可扩展性：未来生产工艺技术将低于5nm；
6）与CMOS晶圆厂的亲和力：因为只有CNT工艺可以放入CMOS工艺里，唯一需要增加的元素就是碳，不必担心材料的短缺和工厂的金属污染；
7）低成本：目前的生产成本约为DRAM一半，随着存储密度的提高，生产成本会越来越低。
在谈到NRAM的未来市场时，冯逸新表示：“NRAM 不但可以做数据储存也可以做程序储存，这一特性对消费类电子市场很有吸引力。就竞争格局来说，NRAM在高温操作、数据保持、高速读写上都比传统存储器更具优势，未来NRAM 有望替换大容量EEPROM （容量低于8Mb）和小容量NOR Flash （容量大于16Mb）。”
NI中国技术市场工程师马力斯：NI双维度全面布局助力抢位5G时代
5G商业化之路到底有多争分夺秒？2017年12月底，3GPP 5G NR标准第一稿刚落地。2018年2月底MWC同期，NI就率先推出符合5G NR 3GPP标准R15规范的Sub-6GHz 5G新空口参考测试解决方案，用以进一步帮助客户快速对其5G设计进行特性分析，并从研发轻松过渡到生产测试环境；几乎同时，Qorvo正式宣布与NI联合演示测试业界首款市售5G RF前端模块QM19000，而该款FEM正是采用NI PXI系统进行测试…… “其实，在这个时间点（3GPP 5G NR标准第一稿刚发布）我们会看到众多的半导体厂商以及终端厂商正基于这个草案非常快速地开展5G商用化，”NI中国技术市场工程师马力斯在研讨会上提出，“那么，在这么短的时间内NI是如何帮助半导体公司以及终端厂商，在快速的变化中实现5G设计、原型验证以及最终的量产测试？”
图1. NI中国技术市场工程师马力斯现场分享NI助力客户抢位5G时代的法宝。
比快更快，5G时代特征下NI以软件为中心的平台方案正当时
1． 核心正是NI一直推行的以软件为中心的平台化解决方案。“时势造英雄”，NI解决方案在5G时代，在半导体测试领域的异军突起离不开当下多种新兴技术积聚引发的综合效应：4G网络广泛部署刚就位，在综合考虑成本、时间的前提下，非独立组网下4G和5G网络共存就成为让5G更快落地的必经之路；而5G标准制定后期Phase 2中的毫米波部分，更是将带宽一举提升至400MHz；此外，为提升频谱利用效率的Massive MIMO技术也将进一步提升5G芯片甚至是5G系统设计的复杂性……
图2. NI中国技术市场工程师马力斯现场总结概括5G时代下的测试挑战。
“本是同根生”，NI打通实验室到量产测试助力客户抢位5G时代
而NI以软件为中心的平台化解决方案正是为“时间紧、任务重”而生。不同于传统实验室台式仪器的多种类（频谱仪、信号源、电源等）、尺寸大、多个仪器难以同步配合、测试速度慢等特点，NI将其平台化仪器封装在一个小尺寸的机箱中，并利用PXI技术实现了很好的同步机制，由此带来的是测试速度的极大提升。同时，通过将高精尖算法部署到FPGA中，得益于其天然运行的处理能力NI从软硬件双维度大幅提升测试效率。
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图3. 基于从实验室特征分析到量产测试的一体化测试平台，NI助力客户抢位5G时代。
同时，由于NI的实验室测试方案已经具备仪表级的射频测试性能，这也使得根植于NI实验室测试方案的NI量产测试设备STS能够更好地统筹未来5G芯片将要面对的单一芯片中集合模拟、射频以及数字部分的多面测试，而这也是专注于数字芯片测试的传统AET自动化测试设备无法融入，或者说无法以高性价比方式融入的一大短板。
“之前有谈到NI将如何帮助客户进行5G测试速度的提升，其实我们也正是用这套以软件为中心的测试方案打通实验室特征分析到量产测试，帮助客户进行5G时代更快速的测试、更快速的部署、更快速的商用化，博通正是通过使用NI的方案将其PA的测试效率提升了5倍，”马力斯补充道。
作为5G首批“开拓者”，“NI其实很早之前就已经介入5G研究，”马力斯强调道，从2010年成立NI全球射频通信领先用户计划至今，从国外的AT&T、NOKIA、Intel、NTT Docomo、SAMSUNG、 Facebook等到国内的东南大学、北京邮电大学、上海无线通信研究中心(WiCO)等，NI早已在全球范围内编织了一张5G商业网。
图7. NI早在2010年就已推出全球5G射频通信领先用户计划。
图8. 加速5G领域半导体测试从概念到落地，NI的优势正是其一直坚守的以软件为中心的战略。
当前，5G进入快速商业化的时间节点，“NI利用前期所积累的软件优势，基于其以软件为中心的平台，凭借PXI的定时、同步技术，可以帮助客户快速应用到自身的5G商用化进程中，”马力斯总结道，“不论是5G设计公司还是后期的量产测试，NI都会有很好的切入，而这都是源于NI从1976年成立至今始终坚守、投入并携手合作伙伴、客户一起共建的以软件为中心的测试生态。”
通过5位大咖的分享，相信大家对5大企业所讲的前沿的科技技术有了一定的了解，那么，业内未来的发展趋势如何？便值得各位去深思了。
01月07日 18:14
