5G芯片之争:美国占据强势地位,中国正寻求突破

作者:家用电器

目前,国内对5G网络的建设越来越重视,越来越多的城市安装了5G基站,5G离我们的距离更近了。虽然很多手机厂商都发布了5G手机旗舰机型,但并未对外公开销售,因为5G手机的价格远超大众的承受范围,而5G手机价格的高低取决于5G芯片的技术成熟度。

众所周知,2019年又被称作5G元年,在过去的几个月中,华为、高通、联发科、三星、英特尔、紫光展锐等公司都纷纷发布了自己的5G基带芯片。虽然这些芯片中的部分并未正式商用,但这并不影响我们从数据上对这些芯片进行对比。至于这些5G芯片中到底孰强孰弱,还请大家听我慢慢道来。

芯片:手机的最核心部件

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芯片就像手机的心脏,是手机最核心的部件。手机里面的很多功能,例如CPU运算、GPU图形运算、音视频处理、电源管理等,都是依赖于芯片完成的。手机最重要的通信能力,同样是由手机芯片实现的。手机芯片的核心为基带芯片,基带芯片是决定手机使用的网络类型,5G芯片是5G手机的核心技术。详情如图1所示。

目前为止,厂商们共发布了8款5G基带芯片,这些芯片分别为:华为 Balong 5000、三星 Exynos 5100、紫光展锐 春藤510、MTK Helio M70、高通 X50、高通X55、高通FSM100xx。在对比之前,小编先要向大家科普一下关于5G的几个常识。

图1 包括基带的主处理芯片

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资料来源:金智创新行业研究中心

首先就是网上常说的NSA非独立组网与SA。简单来说, 非独立组网指的就是在现有的4G设施上开展5G的部署。此外,NSA架构的5G核心网与控制面仍要借助于现有的4G。所以,NSA架构是无法充分发挥5G低时延等技术特点的。

美国占据强势地位,中国正寻求突破

SA则是新建5G网络,全面进行基站、回程链路以及核心网络的全新部署。值得一提的是,在5G标准发布后,中国的三大电信运营商均选择了独立组网模式。

5G网络有3个应用场景,分别为eMBB(增强型移动宽带)、mMTC(海量机器类通信)、uRLLC(超可靠、低时延通信),三个场景分别应用在手机、自动驾驶、工业控制以及物联网。任何设备要想接入到5G网络都需要基带芯片,5G基带芯片是所有的联网的智能设备中必不可少的,未来5G基带芯片将成为5G时代最重要的芯片。

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目前5G芯片全球只有5个厂商在生产高通、华为、三星、紫光展锐和联发科,之前5G芯片的研发商英特尔已经宣布退出芯片的研发领域,苹果收购了intel的手机基带部门进行研发,目前还未出成果。

此外,5G的频段划分也是不得不提的一个要点,目前5G主要有两个频段,分别是 Sub-6GHz 以及高频毫米波。其中Sub-6GHz指6GHz以下的带宽资源来发展5G,目前国内便采用了Sub-6GHz频段。至于毫米波方面,波长为1~10毫米的电磁波可统称为毫米波,根据电磁波波长=光速频率的公式,我们可以发现,毫米波的频率处在300GHz-30GHz之间。而实际5G所用的毫米波下限为24GHz。

表1 公开的5G芯片及其公司

相对于Sub-6GHz,高频毫米波在传输速度上有着明显的优势,与此同时,它的缺点也同样明显,那就是覆盖能力非常差。众所周知的是,电磁波的在空气中的传播有个特点,那就是越高的频率往往面对着越快的损耗。所以5G 毫米波的穿透能力是非常差的。因此,在5G建设初期,我国选择了Sub-6GHz作为主要频段。虽然它的速度相对高频毫米波要弱的一些,但它的穿透能力还是非常理想的。

资料来源:芯扒客

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由表1可以看出高通的骁龙X55和联发科Helio M70分别获得最高的毫米波速率和最高的Sub 6Ghz速率,是参数最强的两家的两家公司。在5G芯片领域,美国占据了较大的优势,欧洲稍有落后,我国正在加量研发以寻求突破,我国企业与美国的差距在于高端5G芯片领域。

下面便正式开始几款芯片的对比,首先是高通的X50,作为高通推出的首款5G基带芯片,高通X50是一款基于10nm工艺制作的单模芯片,只支持5G NSA,支持5G毫米波,不支持5G SA,不能向下兼容2G/3G/4G,所以必须与支持2G/3G/4G的SOC搭配使用,这对手机的功耗造成了非常大的压力。此外,据官方数据显示,在mmWave频段,下它的下载峰值为5 Gbps。值得注意的是,高通X50只支持TDD模式,所以这款芯片对于5G频段的支持还是略有缺失的。总体来说,作为一款商用5G芯片,高通X50并不是一款非常优秀的产品。

美国高通:X50苦苦支撑,X55迟迟不来

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美国的高通是在2G时代借助CDMA技术起家,在3G和4G智能机发展时代迅速壮大,是目前全球通讯行业最有实力的公司,手中拥有大量的通信专利。不仅在全球,我国的OPPO、VIVO、小米等手机厂商,其旗舰手机的首选配置长期以来都是高通骁龙系列为芯片。

接下来是它的继任者,高通X55。作为高通发布的第二款5G基带芯片,相对于之前的X50,高通X55在很多方面都得到了不小的提升,最为重要的一点就是它集成了5G至2G多模式支持并支持NSA与SA两种组网模式,而且它还支持TDD/FDD双模式并覆盖了全球全部地区的全部主要频段。此外,据高通官网数据显示,它的5G峰值下载速度为7 Gbps,5G峰值上传速度3 Gbps,可谓非常强悍。值得一提的是,这款芯片是基于7nm工艺制造的,所以它的功耗控制应该要比高通X50要优秀一些。至于高通的FSM100xx,它是一种更基于基础设施的调制解调器,所以在本文中暂不讨论。

在5G芯片方面,美国高通在2016年发布第一个5G基带X50,它采用28 nm工艺制程,不支持2G/3G/4G网络,只支持单模5G,存在网络信号切换、功耗发热以及使用场景等问题,所以X50只能说是5G早期的一个过渡产品。

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