射頻、連接性和軟件方面的進步對于提高物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實時嵌入式系統(tǒng)的功能和可擴展性至關(guān)重要。企業(yè)對更高運營效率以支持更高決策能力和更低成本的日益增長的需求正在將無線技術(shù)連接模型擴展到所有垂直市場，例如智能電網(wǎng)和智能城市。無線電架構(gòu)、電路實現(xiàn)和半導體技術(shù)的新發(fā)展正在增強集成，以實現(xiàn)服務(wù)于消費和工業(yè)部門的新產(chǎn)品。

在與 Maurizio Di Paolo Emilio 的書面交流中，Keysight Technologies的 5G 項目經(jīng)理 Roger Nichols 和汽車和能源解決方案負責人 Frederic Weiller 討論了無線/射頻市場相關(guān)技術(shù)的前景和挑戰(zhàn)。

M：功率射頻半導體技術(shù)已經(jīng)存在于許多設(shè)備中，例如射頻功率放大器。您如何看待該技術(shù)的未來市場份額機會？

Roger Nichols：功率半導體的份額多年來一直在增長，橫向擴散金屬氧化物半導體 (LDMOS) 技術(shù)的早期工作現(xiàn)在發(fā)展到氮化鎵 (GaN) 使用的顯著增長。LDMOS 在早期技術(shù)中具有重要用途，可用于 1 GHz 以下的大量成本相對較低的應(yīng)用。然而，砷化鎵 (GaAs) 是一種“射頻功率半導體”，如今幾乎每部為第 3 代及以后生產(chǎn)的手機都配備了 GaAs 射頻前端。因此，GaAs 的份額很大，并且在過去四年中一直相對穩(wěn)定。

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GaN 用于移動基礎(chǔ)設(shè)施（蜂窩站點）功率放大器的增長，特別是在 2012-2015 年的大型 LTE [長期演進] 擴建中，牢固地確立了 GaN 在主流用途中的地位，相關(guān)的數(shù)量有助于降低成本用于更廣泛的商業(yè)通信用途。關(guān)于 5G 技術(shù)——尤其是那些需要“中頻”、3 至 7 GHz 功能的技術(shù)，當然還有那些需要在 24 至 52 GHz 的 FR2 頻段中運行的技術(shù)——是否能夠負擔得起使用更昂貴的射頻功率化合物半導體 (III-V)。所以問題是，體積的哪些部分是由硅和/或硅鍺 (SiGe)、GaAs 甚至 GaN 驅(qū)動的？答案將是一個混合體。

硅在工藝和封裝技術(shù)方面是最便宜和最成熟的。與構(gòu)建放大器陣列相關(guān)聯(lián)的技術(shù)，每個與天線陣列中的天線子集相關(guān)聯(lián)，允許與單個放大器相關(guān)聯(lián)的單個元件不可能獲得的增益。基于硅的相控陣天線技術(shù)在某些 5G 應(yīng)用中顯示出前景，即使在 FR2 頻段也是如此。但 5G 將推動對從低至 600 MHz 到至少 47 GHz 的頻段的投資。事實證明，3 至 7 GHz 之間的新商業(yè)無線電頻段的鏈路預算（發(fā)射器和接收器之間允許的射頻功率預算，以確保接收器具有足夠的信噪比）具有挑戰(zhàn)性，從而推動了對高效功率放大器的更多需求和低噪聲接收放大器。

毫米波 (mmWave) 網(wǎng)絡(luò)分析儀可讓您全面表征互連和有源設(shè)備，例如低于 6GHz 和毫米波頻率的放大器、混頻器和變頻器。

III-V 族技術(shù)，例如 GaAs 和 GaN，可以生產(chǎn)效率更高的放大器，因此盡管存在成本、產(chǎn)量和技術(shù)挑戰(zhàn)，但對這些技術(shù)的需求將會不斷增長。數(shù)十年來，是德科技一直致力于幫助我們的客戶設(shè)計和測試來自這些和其他流程的設(shè)備。我們擁有自己的 III-V 族射頻功率半導體制造和封裝技術(shù)，可用于我們自己的測試設(shè)備。隨著我們推進我們自己的流程和我們幫助我們的客戶做同樣的事情，我們希望這個 [活動] 作為一個不斷增長的機會繼續(xù)下去。

M : 電信部門正在接近采用 5G 無線標準。由于數(shù)據(jù)傳輸速度遠高于4G，這肯定會提高設(shè)備的效率。您如何衡量這項新興技術(shù)的潛力？大規(guī)模建立5G需要什么？

尼科爾斯：5G 的愿景遠不止數(shù)據(jù)傳輸速度的進步。“驚人的快”只是 5G 詞匯中已包含五年多的五個愿景短語之一。其他是“人群中的優(yōu)質(zhì)服務(wù)”、“超實時可靠的通信”、“最佳服務(wù)隨處可見”和“無處不在的事物通信”。其潛力不僅僅是超快的電影下載或更好的視頻游戲體驗。5G 的其他重點領(lǐng)域包括系統(tǒng)容量的大幅增加，不僅是為了增加用戶和設(shè)備的數(shù)量，而且是為了處理各種各樣的應(yīng)用程序——從具有大量低數(shù)據(jù)需求連接的應(yīng)用程序到那些連接較少但對數(shù)據(jù)速度要求很高的人。

更重要的是 5G 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計要靈活得多，網(wǎng)絡(luò)功能的大部分都在軟件中實現(xiàn)。這將允許對物理網(wǎng)絡(luò)進行虛擬“切片”，將不同的切片應(yīng)用于不同的應(yīng)用程序集。例如，網(wǎng)絡(luò)的一部分將用于傳統(tǒng)的移動寬帶用途，另一部分可能用于與促進自動化運輸相關(guān)的高可靠性或低延遲應(yīng)用。潛力是更廣泛的企業(yè)和應(yīng)用程序可以利用網(wǎng)絡(luò)并為網(wǎng)絡(luò)運營商及其各自的供應(yīng)鏈開辟新的商業(yè)模式。

那么需要什么？建立新一代無線網(wǎng)絡(luò)有三個典型的重點領(lǐng)域。所有這些都基于政策和標準的基礎(chǔ)，這些政策和標準共同使技術(shù)得以建立和推廣。首先，需要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)本身，而這必須在保持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)運行的同時進行。其次，用戶，無論是人還是機器，都需要用戶設(shè)備和設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。第三，必須開發(fā)和加強新應(yīng)用的軟件和商業(yè)模式。總而言之，這些需要數(shù)年時間才能建立。

第一個商業(yè)“生產(chǎn)”5G 網(wǎng)絡(luò)于 2018 年底開通，未來幾個月還會有更多網(wǎng)絡(luò)。與所有前幾代人一樣，這些[部署] 僅從幾個有限的地理區(qū)域開始，并從那里開始發(fā)展。自 2013 年以來，是德科技一直與業(yè)界合作，推動 5G 的研究、開發(fā)、試驗和發(fā)布。我們很高興看到這些首批系統(tǒng)啟動并運行，并將繼續(xù)成為這一代發(fā)展的一部分。

M : 自動駕駛汽車的成功與傳感器——例如無線電探測和測距（雷達）和光探測和測距（激光雷達）——以及連接技術(shù)密切相關(guān)。5G 無線協(xié)議如何實現(xiàn)自動駕駛汽車之間增強的、更高效的連接？

Frederic Weiller：隨著自動駕駛、聯(lián)網(wǎng)汽車和 5G 的發(fā)展不斷獲得動力，無線通信技術(shù)在保持整個車輛、基礎(chǔ)設(shè)施和行人生態(tài)系統(tǒng)同步方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。為了提高道路安全并減少事故數(shù)量，隨著自動駕駛的出現(xiàn)，這可能變得更具挑戰(zhàn)性，迫切需要車輛觀察周圍發(fā)生的事情，預測即將發(fā)生的事情，相互溝通，并采取主動安全措施。

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汽車生態(tài)系統(tǒng)集成了多種無線技術(shù)，允許車輛無縫共享和接收信號，從而使道路更安全。這些技術(shù)包括：

高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)，被稱為汽車的“大腦”。這些系統(tǒng)通過使用巨大的計算資源、傳感器融合、機器學習和路徑規(guī)劃來幫助自動化駕駛過程；

與雷達、LiDAR 和光學傳感器（相機）的傳感器融合；

集汽車以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、強大信號處理、高清地圖高精度導航、人工智能于一體的高速信息系統(tǒng)。

車對萬物（V2X）是一種無線通信系統(tǒng)，使車輛、路邊基礎(chǔ)設(shè)施和弱勢道路使用者能夠相互連接并相互通信。雖然專用短程通信 (DSRC) 已從早期開始受益，但該表顯示了蜂窩 V2X 如何不僅迎頭趕上，而且為未來做好準備。

蜂窩車聯(lián)網(wǎng) (C-V2X) 目前基于 3GPP Release 14 LTE-A Pro 蜂窩調(diào)制解調(diào)器技術(shù)。今天，作為 C-V2X 的初始版本的 LTE-V2X 即將商用，它將允許車輛相互通信并與周圍環(huán)境進行通信。

審核編輯：劉清