繼第五代移動通信技術標準(5G NR)獨立組網功能凍結后，短短半個月時間，國內三大運營商、移動芯片廠商和手機廠商等各方面均在加快5G商用部署的腳步，為5G手機的到來打下堅實基礎。

　　6月14日，5G NR獨立組網功能實現凍結，加上去年12月完成的非獨立組網NR標準，5G已經完成第一階段全功能標準化工作，進入產業全面沖刺的新階段。5G標準的最終確定，實現了5G“萬里長征”的第一步。

　　在上海舉辦的MWCS 2018上，國內三大運營商紛紛表態，為2020年實現5G正式商用作出詳實部署。

　　中國移聯合大唐電信等合作伙伴發布“5G SA(獨立組網)啟航行動”，打通全球首個基于5G獨立組網端到端系統的全息視頻通話。同時公布5G商用計劃表，預計2018年底面向行業客戶開放5G產品測試，明年10月實現友好用戶測試，2020年正式商用。

　　中國聯通副總經理邵廣祿宣布，今年將在全國16個城市開展5G規模試點，預計2019年開始預商用，2020年正式商用。中國電信發布《中國電信5G技術白皮書》，提出5G“三朵云”目標網絡架構和“一個前提、三個原則”的網絡演進策略，采用SA組網方案，通過核心網互操作實現4G和5G網絡的協同，初期主要滿足eMBB(增強移動寬帶)場景需求。

　　今年在深圳舉辦的IMT-2020(5G)峰會上，工信部副部長陳肇雄表示，目前5G第一階段的國際標準已經制定完成，我國企業全面參與了5G國際標準制定，新型網絡架構等多項技術方案被國際標準組織采納。目前，我國已經突破大規模天線、網絡編碼等關鍵技術，各項測試工作將加速進行。確保今年底前推出符合第一版本5G國際標準的商用系統設備。

　　5G給我們帶來什么?

　　提到5G網絡，與4G時代不同，將具有更高速率、更低時延和海量的連接。較4G提升數十倍的速度、低于1ms的低時延、全球超過500億臺設備相互連接。以此，也建立了超寬帶移動通信(eMBB)、超低延時通信(uRLLC)、海量物連(mMTC)三大5G應用場景。正是基于這三大場景讓5G時代催生了更多AR/VR、無人駕駛和遠程醫療、萬物互連等市場的應用。從人與人的交互，轉變成物與物的溝通，實現電信級的蜂窩物聯，或將引發人類社會的一場新變革。

　　圖：5G時代三大應用場景

　　通信行業專家指出，射頻在5G手機的設計中尤為關鍵。4G手機最大的制造成本在屏幕與處理器，但5G手機最大的成本或許會轉向整套的射頻方案。市場調查機構Navian預測，2020年僅移動終端中射頻前端芯片的市場規模將達到212億美元，年復合增長率達15.4%。

　　5G時代將有更多的頻段資源被投入使用，多模多頻使得射頻前端的芯片需求增加，同時Massive MIMO、波束成形、載波聚合、毫米波等關鍵技術也將助長射頻前端芯片需求增加這一趨勢，直接推動射頻前端芯片市場成長。

　　射頻前端的挑戰

　　對于即將到來的5G通信，射頻前端面臨的挑戰主要表面在以下方面：

　　-更多射頻通路下的布局空間挑戰。

　　- 更多射頻通路下的成本挑戰。

　　- 更高功率輸出、更高工作頻段對射頻器件性能的挑戰。

　　更多射頻通路下的布局空間挑戰。

　　以當前5G通信頻譜使用中，主要分為Sub-6GHz 與6GHz以上頻段兩個頻譜。Sub-6GHz指的是6GHz以下頻段，6GHz以上指的是26GGHz以上的毫米波頻段。針對于最接近商用的Sub-6GHz頻段，中國使用的頻段為3.3G～5GHz頻段，頻譜高于4G時代的最高頻段2.7GHz，并且未來5G可能需要覆蓋的頻段更多。整個射頻前端需要搭配更多、功率更高的射頻器件以實現頻率的覆蓋。以Sub-6GHz為例，一部支持3.5GHz和4.9GHz兩個頻段的5G智能機，其4G/5G射頻功放的通路個數至少從現在的3路增加至5路。若未來支持毫米波的話，還要提升到6路或者更多。這在智能設備尺寸越來越小的趨勢下，對射頻前端的尺寸提出了非常高的要求。

圖：終端通信模式與支持頻段的演進

　　另外，據射頻行業人士向集微網解釋，對于Sub-GHz以下的射頻器件，還會采用多進多出(MIMO)的技術方案實現更高速率的信號傳輸，在MIMO中，不論是發射還是接收，都需要倍數級的射頻前端器件進行支持。以CPE(Customer Premise Equipment，無線路由器的簡稱)為例，其接收和發射一般為4路及8路，也就代表了其射頻部件以x4，x8的倍數級增長。而在毫米波頻段，由于路徑衰減大，通信距離將變短，射頻廠商就無法做到全向的大功率傳輸。以此，射頻器件將采用波束成形+MIMO的方案滿足網絡需求。波束成型需要將陣列級別的射頻信號進行空間波束成型，通路數量一般在8路合成以上，每路至少需要一組射頻前端通路。所以，不論是Sub-6GHz，還是毫米波頻段，都需要倍數級的射頻前端來進行射頻傳輸，這對手機體積方面產生了巨大挑戰。

　　更多射頻通路下的成本挑戰。

　　由于增加射頻通路個數，需要單獨的硬件進行支持。所以射頻前端的成本，與射頻通路的通路數目成正比例關系。射頻前端本身不斷增加的通路個數，與不斷降低的連接終端成本之間的價格矛盾，也對單個射頻前端通路的成本，提出巨大挑戰。

　　更高功率輸出、更高工作頻段對射頻器件性能的挑戰

　　對于Sub-6GHz頻段，由于5G頻段的頻率更高、衰減多，未來可能還需射頻套件的輸出功率從原有的23dBm提升至26dBm，以支持更好的空間覆蓋，即功率等級將由 Power Class 3轉換成Power Class 2，這對射頻廠商的設計難度也提出新的挑戰。

　　對于毫米波頻段，歐美傳統射頻廠商一般采取IDM模式，即設計與代工同時兼顧。Skyworks與Qorvo都擁有自建的GaAs 封裝廠，這在成本控制、技術演進方面可以帶來優勢。但GaAs傳統HBT工藝的特征頻率無法滿足26G～29GHz及更高頻率的要求，無法應用于毫米波頻段。在毫米波應用中，歐美傳統射頻廠商在GaAs HBT工藝下線性功率的優勢，在5G時代將不復存在。對于包括Skyworks、Qorvo等在內的傳統射頻廠商，必須進行新技術的開發?！氨M管在GaN、InP工藝升級方面也有嘗試，目前仍無法找到一個實現技術成熟和經濟效益的平衡點?！鄙漕l行業人士分析道，這對于擁有Foundry廠的傳統射頻廠商來說挑戰非常大，似乎到了技術分岔口。

　　圖：頻率及功率應用與工藝選擇的關系

　　可重構射頻前端，適用于5G演進的射頻前端技術

　　為了解決常規方案射頻前端面臨尺寸、成本、性能多方面壓力，國內一家射頻廠商：慧智微電子，借助RF CMOS及SOI技術，運用 “軟件可重構”架構進行全新的射頻前端設計，滿足未來4G演進及5G對射頻器件小尺寸、低成本、高性能多方面的需求，順應市場及技術發展。

　　以4G時代為例，覆蓋全部頻段，Skyworks及Qorvo等傳統方案至少采取3個射頻通路完成信號的放大，采用慧智微可重構技術的4G手機射頻功放芯片，僅需要2路射頻通路就可以滿足所有4G頻段需求。相比Skyworks等競爭對手，至少可以節省一個射頻通路?！霸?G時代，傳統歐美廠商需要將射頻套件增加到6路，而慧智微利用可重構技術期待可將射頻通路個數保持在2路，甚至1路就能夠滿足對頻段的需求。與傳統方案下需要6個通路相比，無論是成本還是芯片尺寸，都會是非常明顯的減少?！被壑俏EO，國家千人計劃專家李陽博士對集微網講到。

　　圖：采用傳統架構(上)與慧智微可重構架構(下)實現的4G射頻前端方案對比

　　對于毫米波頻段，高通已經在毫米波上使用CMOS工藝，這也許成為射頻廠商的一個新方向，而且，隨著工藝節點的下降，CMOS工藝的射頻性能還能夠繼續提升。雖然CMOS在大功率輸出中還不如GaAs等工藝，然而，由于毫米波使用了波束成形技術，對每一路的要求都下降了一個數量級，這也使CMOS成為更適用于毫米波應用的工藝技術。

　　圖：CMOS工藝特征頻率隨時間的演進

　　李陽博士表示，在這輪5G射頻前端市場的變革中，慧智微的可重構技術優勢愈加明顯。不僅幫助5G終端解決了因覆蓋更多頻段產生的尺寸和成本增加問題，還能實現性能的進一頻提升，并且可以借助CMOS/SOI制造工藝延續帶來的性能提升，持續進行性能、尺寸、成本的演進。

　　此外，從支持高數據率、多天線方面，可重構技術能夠讓射頻器件對未來5G終端的功率、環境負載動態調配方面提供靈活的支持。無論在系統性能、場景優化、功耗控制等任何方面，5G的應用場景越復雜，可重構技術的優勢將表現得越加明顯。