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一、5G产业整体发展概况
第五代移动通信(5G)是个人应用向行业应用跨越的转折点,主要有三大应用场景——增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延(uRLLC)和海量物联(mMTc)。5G 采用高低频段(6GHz 以下低频段以及 25GHz 以上高频段)搭配的部署方式,以低频段(Sub-6GHz 频段)满足物联网场景的广覆盖需求,以高频段(毫米波频段)满足移动互联网的高速率需求。
全球5G标准必要专利族统计情况:
二、5G终端产业综述
5G 终端通信模块示意图:
5G 终端通信模块示意图
1、多模多频带来 5G 基带芯片设计高难度
5G 新增通信频段和模式使得 5G 基带芯片集成难度巨大。一方面,5G 终端不仅需要实现 5G 新频率的通信,同时需要兼容 2G\3G\4G 网络,目前国内 4G 手机所支持的模式已达到 6 模,5G 终端的基带芯片至少需要支持 7 模;另一方面,5G 基带芯片需要多频段兼容,设计复杂度更甚,3GPP制定的 5G NR 频谱共有 29 个频段,需要支持不同国家和地区的不同频段。
2、5G 终端对射频器件设计提出更高要求
5G 高频段对射频器件的基础材料研发、滤波器及功放等元器件设计提出了更高要求。基于氮化镓材料的功放器件更适于 5G 射频电路的高频、高功率工作状态;适用于高频
的体声波滤波器取代 4G 时代常用的声表面波滤波器;在天线方面,5G 终端设备采用 Massive MIMO 天线技术,天线数量进一步上升,以满足 5G 高速、大容量信号的有效传输。
3、5G 终端高功耗特性带来续航力新挑战
5G 终端相比于4G终端功耗显著增加。基带芯片的多兼容模式、倍数级高功率射频器件的使用以及天线数量的增加是导致 5G 终端功耗增加的主要因素;另一方面,终端设备趋于采用更高分辨率、更大尺寸的显示屏,其中高分辨率视频的输出会大幅增加 CPU 和 GPU 处理器的工作量,同时大尺寸的显示屏也势必增加背光灯的使用数量,是设备功耗上升的另一个原因。因此,5G终端对低功耗器件设计以及电源管理芯片性能要求进一步提高。
4、三大应用场景释放5G终端生态新价值
不同于 4G 时代智能手机一枝独秀的终端局面,5G 优异的性能将催生多领域定制化终端,促进人类生产、生活等交互方式的升级。5G 超大带宽、超可靠低时延、海量互联三大特性促使其与教育、医疗、工业、文化、消费等领域不断融合,催生出超高清视频、网联汽车、工业机器人、智慧医疗终端等行业级 5G 终端。
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