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隨著后疫情時代的到來，全球經(jīng)濟(jì)市場逐步復(fù)蘇，5G設(shè)備產(chǎn)量逐步增加。以智能手機(jī)為例，去年全球智能手機(jī)出貨量同比增加5.7%，銷售量預(yù)計(jì)同比增長5.5%。5G手機(jī)銷量的提升是5G滲透率提升的一個重要表現(xiàn)。據(jù)《IDC全球智能手機(jī)跟蹤報(bào)告》預(yù)測，中國5G滲透率將于2022年達(dá)到30%左右。隨著5G智能設(shè)備，尤其是5G智能手機(jī)的逐步增加，5G芯片的需求量也呈現(xiàn)可預(yù)見的增長態(tài)勢，5G芯片市場正面臨全新一輪的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
5G芯片競爭誰是第一？
4G時代的手機(jī)基帶芯片市場，群雄爭霸，全球16家廠商競爭激烈。由于5G追求更高的數(shù)據(jù)吞吐量，更低的時延和更大的網(wǎng)絡(luò)容量，5G基帶芯片一方面要支持不同的5G頻段，另一方面需要兼顧極高的下載和上傳速度，同時還要降低功耗，因此5G基帶的設(shè)計(jì)難度極大。
相比4G時代的群雄混戰(zhàn)，只有擁有強(qiáng)大研發(fā)實(shí)力的芯片廠商才能拿到5G時代的門票。目前，全球范圍內(nèi)有五大5G芯片廠商占據(jù)市場絕大多數(shù)份額，分別是中國大陸的華為、紫光展銳，中國臺灣的聯(lián)發(fā)科，國際大廠高通、三星。
△全球5G智能手機(jī)基帶出貨量市場份額，Counterpoint
相比其它競爭對手，高通在5G領(lǐng)域具有領(lǐng)導(dǎo)地位，幾乎大部分的高端旗艦型5G手機(jī)都采用高通的5G芯片。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Counterpoint公布的數(shù)據(jù)顯示，高通在2021年Q4的全球5G智能手機(jī)基帶出貨量市場份額已經(jīng)達(dá)到76%，同比增長13%，成為無可爭議的業(yè)內(nèi)第一。這主要得益于采用了高通5G基帶的蘋果iPhone 13系列銷量的增長，以及來自其它ODM/OEM代工廠的采購需求，包括智能手機(jī)、通信模組等。與聯(lián)發(fā)科主要供應(yīng)中低端手機(jī)相比，高通驍龍的客戶集中在高端領(lǐng)域，盈利能力更高。
從X50到X70，回顧高通5G基帶演進(jìn)歷史
△已發(fā)布的驍龍5G調(diào)制解調(diào)器
高通在5G領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先源于多年的長期積累。早在上世紀(jì)90年代末，高通就已經(jīng)對毫米波、MIMO、先進(jìn)射頻等基礎(chǔ)科技進(jìn)行研究。
2016年，高通在4G/5G峰會上推出了全球首款5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X50。驍龍X50采用10納米工藝，利用28GHz毫米波（mmWave）頻段提供的大帶寬，結(jié)合先進(jìn)信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了5Gbps的下載速度。驍龍X50推出以后，對于5G商用化產(chǎn)生了巨大的推動作用。全球絕大多數(shù)主流設(shè)備供應(yīng)商的互操作測試、絕大部分運(yùn)營商的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)網(wǎng)測試，以及絕大多數(shù)OEM廠商的5G終端產(chǎn)品開發(fā)都是基于這款芯片完成的，當(dāng)時上市的5G智能手機(jī)、熱點(diǎn)、固定無線終端有很多都搭載了驍龍X50。
2019年可以說是5G商用元年，這一年高通推出了第二代5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X55。從工藝上，驍龍X55提升到了7納米，可支持FDD和TDD頻段，也可支持SA和NSA組網(wǎng)模式。上傳速度提升到3Gbps，下載速度提升到了7Gbps。此外還有兩個關(guān)鍵技術(shù)特性：4G/5G頻譜共享，即在同一小區(qū)里面，使用驍龍X55可以同時共享4G和5G的重疊頻譜；以及全維度MIMO，在這一技術(shù)的支持下，小區(qū)的天線陣列除了水平方向外，還可以在垂直方向上進(jìn)行波束成形和波束導(dǎo)向，從而提升整個空間的覆蓋和效率。驍龍X55驅(qū)動了第二波5G終端的熱潮，將5G從智能手機(jī)拓展到了CPE、5G Wi-Fi路由器、筆記本電腦、平板電腦、以及網(wǎng)聯(lián)汽車等更多類型終端。
2020年，高通推出了第三代5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X60。首先是工藝從7納米升級到了5納米，這讓5G基帶芯片的能效更高，占板面積變得更小。此外，驍龍X60是全球首個支持聚合全部主要頻段及其組合的5G調(diào)制解調(diào)器，包括毫米波和Sub-6GHz的FDD和TDD頻段，給5G部署提供了巨大的靈活度。驍龍X60還支持Voice-over-NR（VoNR），這也是5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從NSA向SA演進(jìn)后的發(fā)展方向。相對于X55，驍龍X60的下行速率最高達(dá)7.5Gbps，上行速率最高達(dá)3Gbps，且功耗有了明顯的下降。此外，5G Powersave、Qualcomm Smart Transmit等先進(jìn)技術(shù)也為驍龍X60帶來了系統(tǒng)級的性能、速率和覆蓋優(yōu)化等方面的提升。
2021年，高通推出第四代5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X65。在工藝上，驍龍X65提升到了4納米。驍龍X65是全球首個將5G單機(jī)空口速率提升至10Gbps的調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)，也是首個支持3GPP Release 16的調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)。驍龍X65還支持靈活的軟件升級，能夠配合全球不同地區(qū)的運(yùn)營商對通信特性的要求和部署計(jì)劃來做針對性的支持。此外，驍龍X65還支持高通5G PowerSave 2.0、高通Smart Transmit 2.0、高通AI輔助信號增強(qiáng)技術(shù)，以及Sub-6GHz、毫米波和毫米波-Sub-6GHz聚合等特性。
驍龍X65還支持寬帶包絡(luò)追蹤技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠支持功率放大器供電電源的幅度跟隨功率放大器發(fā)射信號的幅度來動態(tài)調(diào)整。通俗一點(diǎn)講，手機(jī)要發(fā)射大信號的時候，功率放大器的電源電壓就提高一點(diǎn)，需要發(fā)小信號的時候，就降低一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)完美匹配、按需供給的目的。寬帶包絡(luò)追蹤技術(shù)能夠大幅提高發(fā)射效率、降低功耗，從而實(shí)現(xiàn)更長的手機(jī)續(xù)航。
值得重點(diǎn)一提的是，高通驍龍X65還支持全球首創(chuàng)的AI天線調(diào)諧技術(shù)，為蜂窩技術(shù)性能和能效帶來重大提升。與前代技術(shù)相比，通過AI實(shí)現(xiàn)對手部握持終端偵測的準(zhǔn)確率能實(shí)現(xiàn)30%的提升。這一提升可以帶來增強(qiáng)的天線調(diào)諧功能，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速度，改善覆蓋范圍，延長電池續(xù)航。此外，驍龍X65支持的10Gbps峰值速率，是早期LTE峰值速率的100倍，這標(biāo)志著10Gbps 5G時代的到來。
2022年，高通發(fā)布了第五代的5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X70。驍龍X70在工藝上依舊采用4納米，并支持3.5Gbps的上行峰值速率，以及10Gbps的下行峰值速率。
驍龍X70同時引入全新第3代高通5G PowerSave，結(jié)合4納米基帶工藝和先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)器及射頻技術(shù)，比如高通QET7100寬帶包絡(luò)追蹤技術(shù)和AI輔助自適應(yīng)天線調(diào)諧，能夠在各種用戶場景和信號條件中動態(tài)優(yōu)化發(fā)射和接收路徑，從而顯著降低功耗并延長電池續(xù)航。此外，驍龍X70是全球首個集成5G AI處理器的調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)；驍龍X70也是全球唯一一款能夠支持從600MHz到41GHz全部5G商用頻段的調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)。
驍龍X70支持AI輔助信道狀態(tài)反饋和動態(tài)優(yōu)化。通過AI的加持，終端能夠更加智能地實(shí)時探測信道狀態(tài)并上報(bào)給基站，基站在下行調(diào)度時也能夠根據(jù)終端匯報(bào)的信道狀態(tài)，更加及時地為終端選擇更合適的調(diào)制方式、更好的時頻資源等。AI能力的引入，使信道狀態(tài)的預(yù)測和反饋更加精準(zhǔn)，基站也能夠更好地進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化，從而幫助提升吞吐量和其它關(guān)鍵性能指標(biāo)。
驍龍X70還支持全球首個AI輔助毫米波波束管理。毫米波在發(fā)射和接收信號時采用的是天線陣列，并通過與波束成形技術(shù)的結(jié)合獲得高增益的定向波束。通過在毫米波波束管理中引入AI，能夠?yàn)椴ㄊ尚渭夹g(shù)做加持，尤其是在移動場景下做出預(yù)測，或在復(fù)雜環(huán)境下優(yōu)化毫米波波束聚焦和方向，這樣能夠增強(qiáng)終端與基站之間的無線信號聯(lián)系，在提升信噪比的同時降低發(fā)射功率并提高能效。
AI輔助網(wǎng)絡(luò)選擇也是驍龍X70的一大亮點(diǎn)。在實(shí)際部署中，運(yùn)營商面臨的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是十分復(fù)雜的，尤其是中國運(yùn)營商，擁有5G/4G/3G/2G多種工作頻率以及不同的網(wǎng)絡(luò)制式，而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會影響網(wǎng)絡(luò)的靈活性和安全性。通過AI技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)模式做出智能識別和監(jiān)測，能夠幫助預(yù)測和規(guī)避某些掉線或有風(fēng)險(xiǎn)的連接狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)更出色的移動性和鏈路穩(wěn)健性。
高通系統(tǒng)級解決方案，持續(xù)擴(kuò)大5G領(lǐng)導(dǎo)力
從驍龍X50到驍龍X70，高通已經(jīng)連續(xù)發(fā)布了5代調(diào)制解調(diào)器，通過持續(xù)創(chuàng)新的產(chǎn)品路線圖，在5G領(lǐng)域奠定了不可取代的優(yōu)勢地位。
5G芯片需要射頻與基帶芯片的緊密配合，而高通在該領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢極大。高通一直致力于打造從調(diào)制解調(diào)器到天線的端到端解決方案，涵蓋調(diào)制解調(diào)器、完整的射頻前端到天線，且支持6GHz以下頻段和毫米波；而其他廠商則需要在RF Transceivers、LNA、Filters、PA、Switches、Antenna、FEMs等各個射頻環(huán)節(jié)整合第三方供應(yīng)商。
隨著5G手機(jī)設(shè)計(jì)復(fù)雜性不斷提升，用戶對性能的追求不斷提高，高通系統(tǒng)級解決方案的優(yōu)勢也更加凸顯。無論是從功能特性還是產(chǎn)品商用角度，高通的產(chǎn)品組合在5G半導(dǎo)體市場上都更具領(lǐng)先優(yōu)勢。
編輯：芯智訊-浪客劍
