10月17日, 2017高通4G/5G峰会在香港举行, 高通宣布成功基于一款面向移动终端的5G调制解调器芯片组X50, 实现了基于28GHz毫米波频段的5G数据连接, 并推出了业界首款5G智能手机参考设计, 引起业界广泛关注.
'这款5G智能手机参考设计有非常重要的意义, 我们推出参考设计的目的不是为了提前定义5G手机的最终特性, 而是打造一个终端形态的参考基准. ' Qualcomm Technologies执行副总裁兼QCT总裁克里斯蒂安诺•阿蒙在次日接受集微网采访时表示, 我们可以借此终端形态, 对技术性能表现进行验证, 比如射频前端设计, 天线的位置摆放和性能等, 之后再与通信设备供应商, 运营商和OEM厂商共同进行外场测试, 从而进一步优化5G NR系统的性能.
外观更为多样, 5G手机将满足全频段连接
作为全球首个5G智能手机参考设计, 旨在于手机的功耗和尺寸要求下, 对5G技术进行测试和优化, 其意义大于产品本身. 据介绍, 该参考设计是由高通5G新空口毫米波原型机演变而来, 该5G手机参考设计机身采用前后玻璃材质, 长为157.25mm, 宽度为76mm, 厚度为9.7mm.
由于该5G手机原型是基于毫米波频段, 机身若是金属材质或对高频的信号产生影响. 克里斯蒂安诺•阿蒙表示, 对5G手机机身材质的考虑, 实际上目前我们看到, 有金属, 玻璃和塑料材质的手机已经可以使用毫米波频段, 只不过是在802.11ad Wi-Fi标准下的毫米波. 我们相信这不会给OEM厂商带来太多麻烦, 手机厂商仍然可以为5G手机选择不同的机身材质, 而5G技术也并不会要求手机一定得是某种材质.
克里斯蒂安诺•阿蒙进一步称, 在外观材质的基础上, 这里面最重要的问题还是天线的摆放位置, 是怎样使天线变得极为智能, 可根据手机材质和用户握持位置进行调谐. 这也是我们持续投入射频前端技术开发的原因. 也正是因此, 我们才能为整个行业提供更佳的技术解决方案, 以支持现今的智能手机. 当然, 对于5G手机而言, 数据连接不仅仅限于毫米波频段, 5G手机将要实现 '全频谱连接' 概念, 而高通骁龙X50芯片组率先实现28GHz频段的连接与美国运营商部署密切相连, 实现全频谱连接也只是时间的问题.
克里斯蒂安诺•阿蒙告诉记者, 我们首先在28GHz上实现5G数据连接的原因, 是由美国的频谱许可及运营商部署驱动的, 我们在28GHz进行了诸多外场测试. 同时, 我们已经宣布了多个采用Qualcomm 5G原型系统的试验, 今年也有很多试验还在进行, 这里面既有在28GHz毫米波频段的, 也有在6GHz以下频段的. 高通将支持最早在2019年推出的5G NR智能手机, 它将能兼顾高频段和低频段, 既能支持6GHz以下频段如3.5GHz, 也能支持更高的26GHz, 28GHz甚至39GHz频段.
内在更需完美, 毫米波给芯片设计带来更大挑战
5G手机需要带来更快的速度, 采用新的频段, 将更新的技术投入使用, 对射频天线, 电池续航和元器件有更高的要求, 所以说5G手机设计的难度更大. 克里斯蒂安诺•阿蒙称, 当我们把更高的宽带引入终端时, 为了处理它带来的更多数据, 进而就会要求终端具有更佳的摄像头, 更强的GPU, 更好的NPU等等. 这些有趣的转变带来了智能手机创新发展的方向, 覆盖了智能手机技术的多个领域.
同时, 这给5G手机带来了挑战包括, 我们需要拥有更先进的GPU和NPU, 需要提供更强劲的应用手机处理器, 因此也要求我们使用更先进的制程节点, 以及在设计中留出更多空间给更多的天线.
目前手机处理器已经进入10nm的制程节点, 根据台积电, 三星等代工厂规划, 下一代7nm芯片规划将在2018年可以投入量产, 可见在工艺制程上, 5G手机芯片迈入7nm制程也将是大概率事件.
克里斯蒂安诺•阿蒙进一步称, 如今在手机设计中我们越来越多采用了模组集成的方式, 尤其是在射频前端设计方面. 射频前端通常会被设计成一个完整的系统, 比如模组中的毫米波天线与收发器需要放得很近. 另外在终端中, 天线要摆放在不同的位置, 也就是天线阵列, 要考虑补偿不同手部握持位置带来的天线遮盖和信号影响. 所以5G手机和4G手机设计肯定是会有不同的. 这也是为什么高通现在要推出5G手机参考设计的原因, 这也是为了实现2019年5G手机发布商用的规划.
而在4G手机和5G手机差异方面, 最大的不同就在于5G手机采用毫米波频段带来更高的速率. 索尼移动通信公司产品拓展副总裁Kazuo Murata在此次峰会上表示, 对于5G的实现, 最大的挑战在于毫米波是否有可行的解决方案, 这也是5G必须要面对的挑战.
克里斯蒂安诺•阿蒙说道, 关于毫米波在5G技术方面面对的挑战, 一方面我们想要保持它带来的高性能, 另一方面在设计上我们希望解决它传播范围比较小的问题. 来自Telstra和EE的代表也在此次峰会中称, 5G不能仅限于6GHz以下频段, 或者仅限于毫米波频段, 它是两者兼备的. 我们都了解毫米波的信号覆盖范围 (传输距离比较短) , 但5G的快速切换能力可以支持把大量数据卸载到最高性能的网络 (也就是毫米波频段) 上去, 所以5G手机必须要能支持在这些频段上运行. '我们也非常有信心, 能让毫米波技术在5G智能手机这样的终端形态上发挥重要作用. 当基于5G参考设计的产品开始进行外场测试之后, 相信就会看到这些成果. '
当然, 毫米波频段会给5G芯片增加了巨大的复杂性, 尤其是在射频前端部分. 其复杂性主要体现在几个方面, 一是天线数量的增加, 大多数情况下天线都要设计在系统内靠近收发器的位置, 从而增加了复杂度, 增加更多的天线, 就需要更多的天线共享技术; 第二是更多模组的加入, 性能和尺寸大小的管理就非常重要. 而这对于高通而言, 无疑是会兴奋的, 因为目前高通拥有自己的Qualcomm RF360射频前端产品组合. 可见, 5G进一步创新并推出全新解决方案将会为高通带来了超越之前的更大的机遇.