在南京2020世界半導體大會5G產業鏈協同創芯論壇上,賽迪顧問集成電路研究中心副總經理滕冉發表主題為“中國5G芯片產業現狀及發展趨勢”的演講。
滕冉在演講中表示,2018年是全球5G通信產業走上快車道的一年,截至2019年8月,全球共有98個國家的293家運營商已經開始對5G網絡的投資,預計投資總額已超過數十億美元。
中國5G網絡建設如火如荼,開始具備行業話語權。我國是國際上率先發布5G系統中頻段頻率使用規劃的國家,基礎設施方面,截至2019年7月22日,華為已與全球通信運營商簽訂50份5G商用合同。智能手機方面,2018年,華為、小米和OPPO公司的智能手機出貨量均排名全球前五。
速度、時延、帶寬和能耗這四大關鍵技術指標推動5G通信快速發展。其中,基帶芯片作為手機中重要組成部分,決定了通話質量的優劣、網速的快慢、信號的強弱,直接影響用戶體驗。據Strategy Analytics數據顯示,基帶芯片市場規模將從2018年的215億美元成長至2023年的328億美元,復合年均增長率(CAGR)為8.2%。
對于基帶芯片的演進趨勢,滕冉從三個方面進行分析:
從標準方面來看,相比4G,5G的研發是顛覆性的。以前的芯片研發過程是根據標準自上而下的設計。到了5G時代,并沒有統一的標準,在這期間,對于研發而言,需一邊參與解讀5G標準,一邊開展5G研發。
從技術端方面來看,5G的終端復雜性比4G更高。5G的運算復雜度比4G提高了近10倍,存儲量提高了5倍。同時還得保證多種通信模式的兼容支持,以及各個運營商組網的需求。目前國內4G手機所需要支持的模式已經達到6模,到5G時代會是7模,可以說測試一顆芯片要跑遍全球運營商。
從功耗方面來看,5G的功耗也是一個必須攻克的難題。5G終端的處理能力是4G的5倍以上,但隨之而來是如何平衡功耗和系統散熱的問題。因此在做芯片設計的時候,一方面通過提升制程工藝來降低功耗,另一方面在芯片方案中加大電池容量和充電能力,同時匹配快充功能。
除了基帶外,無線通信還包括天線、射頻前端、射頻收發,其中射頻前端是移動終端通信的核心組件。射頻前端由射頻開關、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器等組成。
在移動終端穩定出貨的背景下,射頻前端芯片行業的市場規模持續快速增長。根據統計,從2010年至2017年全球射頻前端市場規模以每年約13%的速度增長,2017年達130.38億美元,2020年將近190億美元,CAGR超13%。
各個組件的增速不盡相同,濾波器作為RF前端行業最大市場,市場空間將從2017年的80億美元增長到2023年的225億美元,年化增長18%。這一增長主要來自高質量BAW濾波器的顯著滲透。PA的市場空間將會從50億美元增長到70億美元,年化增長7%,主要是高端和超高頻段PA市場的增長,彌補2G/3G市場的萎縮。
滕冉介紹了幾個主要射頻前端器件的發展情況。射頻濾波器方面,未來TC-SAW、BAW、FBAR等高端濾波器占比將不斷提高。根據高通數據,2018年全球射頻濾波器市場規模88.59億美元,同比增長19.89%,預計2023年市場規模超過210億美元。
射頻PA方面,未來應用于5G的射頻PA的功率將達到120W,效率要達到80%。根據Yole數據,2018年全球射頻PA市場規模49.21億美元,同比增長6.84%,預計2023年全球市場規模超70億美元。
射頻開關方面,根據QYR Electronics Research Center的數據,2018年全球射頻開關市場規模達到16.54億美元,2023年預計超過30億美元。
低噪聲放大器方面,根據QYR數據,2018年全球射頻低噪聲放大器市場規模達14.21億美元,隨著5G手機天線數量和射頻通路的增加,2020年迎來增速的高峰。
滕冉認為5G手機射頻芯片的演進趨勢主要有三點:縮小面積的半導體工藝、先進的封裝技術、增加組件的物理集成。
最后,滕冉表示,除了基帶和射頻芯片的更新,5G對終端內配套芯片的升級也有顯著的帶動作用。5G的高速特性將顯著提升終端設備的數據吞吐量,不論是數據緩存還是存儲都需要配套更大容量的存儲芯片。未來隨著5G的逐步滲透,手機等終端設備的存儲容量有望迎來配套升級,相應地提升高價值量存儲芯片的占比。
責任編輯:pj
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