10月17日, 2017高通4G/5G峰會在香港舉行, 高通宣布成功基於一款面向移動終端的5G數據機晶片集X50, 實現了基於28GHz毫米波頻段的5G數據連接, 並推出了業界首款5G智能手機參考設計, 引起業界廣泛關注.
'這款5G智能手機參考設計有非常重要的意義, 我們推出參考設計的目的不是為了提前定義5G手機的最終特性, 而是打造一個終端形態的參考基準. ' Qualcomm Technologies執行副總裁兼QCT總裁克裡斯蒂安諾•阿蒙在次日接受集微網採訪時表示, 我們可以藉此終端形態, 對技術性能表現進行驗證, 比如射頻前端設計, 天線的位置擺放和性能等, 之後再與通信設備供應商, 運營商和OEM廠商共同進行外場測試, 從而進一步優化5G NR系統的性能.
外觀更為多樣, 5G手機將滿足全頻段連接
作為全球首個5G智能手機參考設計, 旨在於手機的功耗和尺寸要求下, 對5G技術進行測試和優化, 其意義大於產品本身. 據介紹, 該參考設計是由高通5G新空口毫米波原型機演變而來, 該5G手機參考設計機身採用前後玻璃材質, 長為157.25mm, 寬度為76mm, 厚度為9.7mm.
由於該5G手機原型是基於毫米波頻段, 機身若是金屬材質或對高頻的訊號產生影響. 克裡斯蒂安諾•阿蒙表示, 對5G手機機身材質的考慮, 實際上目前我們看到, 有金屬, 玻璃和塑料材質的手機已經可以使用毫米波頻段, 只不過是在802.11ad Wi-Fi標準下的毫米波. 我們相信這不會給OEM廠商帶來太多麻煩, 手機廠商仍然可以為5G手機選擇不同的機身材質, 而5G技術也並不會要求手機一定得是某種材質.
克裡斯蒂安諾•阿蒙進一步稱, 在外觀材質的基礎上, 這裡面最重要的問題還是天線的擺放位置, 是怎樣使天線變得極為智能, 可根據手機材質和用戶握持位置進行調諧. 這也是我們持續投入射頻前端技術開發的原因. 也正是因此, 我們才能為整個行業提供更佳的技術解決方案, 以支援現今的智能手機. 當然, 對於5G手機而言, 數據連接不僅僅限於毫米波頻段, 5G手機將要實現 '全頻譜連接' 概念, 而高通驍龍X50晶片集率先實現28GHz頻段的連接與美國運營商部署密切相連, 實現全頻譜連接也只是時間的問題.
克裡斯蒂安諾•阿蒙告訴記者, 我們首先在28GHz上實現5G數據連接的原因, 是由美國的頻譜許可及運營商部署驅動的, 我們在28GHz進行了諸多外場測試. 同時, 我們已經宣布了多個採用Qualcomm 5G原型系統的試驗, 今年也有很多試驗還在進行, 這裡面既有在28GHz毫米波頻段的, 也有在6GHz以下頻段的. 高通將支援最早在2019年推出的5G NR智能手機, 它將能兼顧高頻段和低頻段, 既能支援6GHz以下頻段如3.5GHz, 也能支援更高的26GHz, 28GHz甚至39GHz頻段.
內在更需完美, 毫米波給晶片設計帶來更大挑戰
5G手機需要帶來更快的速度, 採用新的頻段, 將更新的技術投入使用, 對射頻天線, 電池續航和元器件有更高的要求, 所以說5G手機設計的難度更大. 克裡斯蒂安諾•阿蒙稱, 當我們把更高的寬頻引入終端時, 為了處理它帶來的更多數據, 進而就會要求終端具有更佳的攝像頭, 更強的GPU, 更好的NPU等等. 這些有趣的轉變帶來了智能手機創新發展的方向, 覆蓋了智能手機技術的多個領域.
同時, 這給5G手機帶來了挑戰包括, 我們需要擁有更先進的GPU和NPU, 需要提供更強勁的應用手機處理器, 因此也要求我們使用更先進的製程節點, 以及在設計中留出更多空間給更多的天線.
目前手機處理器已經進入10nm的製程節點, 根據台積電, 三星等代工廠規劃, 下一代7nm晶片規劃將在2018年可以投入量產, 可見在工藝製程上, 5G手機晶片邁入7nm製程也將是大機率事件.
克裡斯蒂安諾•阿蒙進一步稱, 如今在手機設計中我們越來越多採用了模組整合的方式, 尤其是在射頻前端設計方面. 射頻前端通常會被設計成一個完整的系統, 比如模組中的毫米波天線與收發器需要放得很近. 另外在終端中, 天線要擺放在不同的位置, 也就是天線陣列, 要考慮補償不同手部握持位置帶來的天線遮蓋和訊號影響. 所以5G手機和4G手機設計肯定是會有不同的. 這也是為什麼高通現在要推出5G手機參考設計的原因, 這也是為了實現2019年5G手機發布商用的規劃.
而在4G手機和5G手機差異方面, 最大的不同就在於5G手機採用毫米波頻段帶來更高的速率. 索尼移動通信公司產品拓展副總裁Kazuo Murata在此次峰會上表示, 對於5G的實現, 最大的挑戰在於毫米波是否有可行的解決方案, 這也是5G必須要面對的挑戰.
克裡斯蒂安諾•阿蒙說道, 關於毫米波在5G技術方面面對的挑戰, 一方面我們想要保持它帶來的高性能, 另一方面在設計上我們希望解決它傳播範圍比較小的問題. 來自Telstra和EE的代表也在此次峰會中稱, 5G不能僅限於6GHz以下頻段, 或者僅限於毫米波頻段, 它是兩者兼備的. 我們都了解毫米波的訊號覆蓋範圍 (傳輸距離比較短) , 但5G的快速切換能力可以支援把大量數據卸載到最高性能的網路 (也就是毫米波頻段) 上去, 所以5G手機必須要能支援在這些頻段上運行. '我們也非常有信心, 能讓毫米波技術在5G智能手機這樣的終端形態上發揮重要作用. 當基於5G參考設計的產品開始進行外場測試之後, 相信就會看到這些成果. '
當然, 毫米波頻段會給5G晶片增加了巨大的複雜性, 尤其是在射頻前端部分. 其複雜性主要體現在幾個方面, 一是天線數量的增加, 大多數情況下天線都要設計在系統內靠近收發器的位置, 從而增加了複雜度, 增加更多的天線, 就需要更多的天線共用技術; 第二是更多模組的加入, 性能和尺寸大小的管理就非常重要. 而這對於高通而言, 無疑是會興奮的, 因為目前高通擁有自己的Qualcomm RF360射頻前端產品組合. 可見, 5G進一步創新並推出全新解決方案將會為高通帶來了超越之前的更大的機遇.