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在5G智能手机内

视频和对更高带宽和吞吐量的总体需求正在智能手机市场创造新的机会,激发新的技术、方法和材料。

受欢迎程度

随着手机业务的放缓,市场正在升温,这可能是无线第五代移动网络或5G的下一个大事件。

事实上,主要的运营商,芯片制造商和电信设备供应商都急于获得5G的动作,这是当前无线标准的后续,称为4G或长期进化(LTE)。英特尔,三星和高通公司是5克抽奖活动的球员之一。

虽然初步试验和示威活动已经开始,但虽然已经开始,但若干组织仍仍然抨击5G的标准。希望满足可贪得无厌的渴望以获得更多带宽,5G将使数据传输速率高于10Gbps,或LTE吞吐量的100倍。与4g相比,预计5克将提供1000倍的容量和第十次延迟。

但问题从大约5克开始。实际的5G卷展栏预计将在2020年开始,但部署可能需要更长时间。可能会出现互操作性和其他技术问题。它需要数十亿美元的投资来部署全球5G网络。

事实上,5G可以通过新的和更快的版本推出推出,称为LTE-Advanced(LTE-A)。“虽然2020年似乎是5G开始最受欢迎的时机,但我认为它是第一次实验的日期,而不是推出,”一名研究公司的前瞻概念总裁施特劳斯将。“在现在之间,LTE-A与载波聚合将满足日益增长的市场需求,以获得更高的数据速度。到2020年,CAT 10 LTE-A可能是高级网络的全球标准。2020年我们可能不需要5克。诺基亚在2030年谈论了5克,这可能更加现实。“

但如果5G按时或不久后实现,该行业将需要新的芯片和系统突破。仅在6 ghz及以上频率运行的未来5G智能手机,就需要在更低功率的情况下使用更快的芯片。

“5克的期望是相当侵略性的,”工艺系技术副总裁Aaron Thean说,逻辑设备研发计划主任IMEC.。“在峰值数据速率为100倍的情况下,它将需要降低10倍的能耗,并显著降低无线链路延迟。”

那么未来派5G智能手机会是什么样的?他们需要什么类型的筹码?这很难预测未来,但半导体工程要求专家列出假设的5G智能手机的一些未来要求,包括应用处德赢娱乐网站【官方平台】理器,内存和RF前端。

为什么5G?
那么,5G到底是什么,我们为什么需要它?今天,许多运营商已经部署了4类(CAT 4) LTE-A移动网络,它可以使数据下行速度达到150Mbps,上行速度达到50Mbps。在美国,Sprint已经部署了CAT 6 LTE-A,它可以实现300Mbps的数据下行速度和50Mbps的上行速度。在未来,运营商预计将部署CAT 10 LTE-A,它支持高达450Mbps的数据下行速度和100Mbps的上行速度。

但是,在某些时候,4G可以击中墙壁,提示需要更快的无线技术,如5G。“视频正在成为互联网流量中如此占主导地位的组成部分,”首席执行官Simon Segars说手臂。除此之外,你还可以扩展到4K或8K屏幕。这将需要大量的带宽。”

其他人同意。“5G通信的期望将继续基于对智能设备,云服务,智能家庭技术和事物互联网的需求的上升,”DMC研发中心负责人常云金而言三星,最近的事件。

尽管如此,部署5G网络将存在许多挑战。“我们认为5G是如何改造网络的构建以及如何使用无线电资源,”Kim说。“为了支持延迟的一小部分吞吐量的100倍,我们需要考虑超过一个网络组件。我们需要查看一切如何工作。与此同时,5G的演变必须是一个增量过程,在短期和中期引入新技术,可以在商业网络上尝试,测试和经过验证。“

事实上,5G需要几个新的和复杂的碎片。例如,日本的NTT DOCOMO希望在日本2020年奥运会上延时推出世界上第一个5G无线网络。

对于其5G网络,NTT将部署集中式无线电接入网络(C-RAN)架构。在该技术中,一个中心数据中心连接多个站点。射频信号通过远程无线电设备和中心之间的线路发送。

NTT的C-RAN技术处理集中基带单元内的载波聚合的处理,从而减少了核心网络上的负载。另外,5G将需要大量的MIMO,这是一种用于使用多个天线来乘以无线电链路的容量的方法。

这只是冰山一角。“5G网络拓扑将在未来几年改变一点,”ARM的塞加尔斯说。“这是关于低延迟和许多数据连接。处理进入网络,而不是在云中。您将看到更多的湾站,小细胞和宏观细胞。“

在5G手机内
为了为5G网络供电,该行业将需要一类新的筹码。例如,假设的5G智能手机需要处理交错的数据量。因此,5G电话可能需要升级芯片,用于数字部分,包括应用处理器和基带。

“已经使用10个处理器核心宣布了已有应用程序处理器。我们将继续增加回报的缩短点,“前锋概念'斯特劳斯说。“10NM应用处理器即将到来2020年,但是会有模拟前端,即时可能永远不会到达这样的小几何。”

施特劳斯的调制解调器是最大的问题。“5G调制解调器最终喂养这样的怪物应用处理器将是一个大挑战,”他说。

对于5G手机,OEM可能会基于FinFET晶体管纳入应用处理器和其他数字芯片。“我相信(Finfets)将被依赖于5G的数据处理部分,”IMEC的Thean说。“我们还看到FinFET,他们目前的形式可能不是由于他们的寄生毒性而对RF应用的所有方面都是最好的。这是通过创新瞄准7nm的垫片和源/漏极结构来解决的。这将符合5G部署时间范围。“

还有其他问题。“在系统级别,我相信技术的异构组合仍然是优化性能,功能和成本之间的情况,”Thean补充道。

内存
同时,对于移动系统,OEM目前正在使用LPDDR3和基于LPDDR4的移动设备德拉姆这是PC DRAM的专用低功耗版本。

一些人希望扩展基于平面的移动dram,并正在开发一个名为LPDDR5的进化方案,该方案将在2017年或2018年准备好。

“我们设想大多数智能手机,主要是在2020年到2020年的LPDDR4技术,”Micron高级产品营销经理Ken Stek说。“LPDDR5和其他高级内存技术很可能被高端智能手机使用,但可能不像普遍存在。记忆密度这一时间预计将大约是今天的手机的2倍。“

OEM也可以迈向一个被称为宽I / O-2的3D DRAM技术。另一种可能性是下一代内存类型,例如磁阻RAM.ReRAM

射频前端
射频(RF)技术是无线基础架构的另一个关键部分。今天的4G网络从700 MHz到3.5 GHz。相比之下,5G方案需要在未许可或MMWAVE频带处运行,该频带提供比4G网络更多的带宽10倍。5G可以在6到60 GHz或更高的地方运行。

在当今的4G手机中,RF前端必须支持40多个频段,3个载波聚合带和8 x 8 MIMO。相比之下,根据RF芯片制造商SkyWorks解决方案,5G智能手机中的RF前端需要支持5个载波聚合带,50个频带和大规模的64×8 MIMO。

“我们正在谈论很多乐队,”斯塔斯特·铸造工程高级技术总监Aniruddha Joshi表示。“所以我们需要更好的线性度,以便您不会扭曲信号。我们希望具有下RON-COFF的设备。我们想要更好地有效。我们不想浪费任何权力。“

朝5G的转变将需要更改手机的RF前端。经典RF前端包括三个主要部件:功率放大器,天线开关和滤波器。今天的RF前端正在朝多模式移动,多频段功率放大器。通常,功率放大器基于砷化镓(GaAs)异质结双极晶体管(HBT)技术。Power AMP在手机中放大RF信号。

“Gaas还没有用完蒸汽,”Joshi说。“但由于我们希望在较高频率下操作(用5G),我们可能必须切换到与磷化铟相同的东西。”

另一个关键组件,RF开关,在天线和手机之间路由信号。通常,RF开关基于RF-SOI。在这方面,SOITEC正在增加一个下一代RF-SOI技术,称为增强的信号完整性(ESI)SOI。根据高电阻率底物,ESI还包括陷阱的层,以减少损失和提高线性,根据Soirec的沟通和电力业务部长总经理。

“RF-SOI已经成熟。越来越多的原料正在提供它。价格下跌,“斯塔沃斯的Joshi说。“但在某些时候,我们需要改进巨大跳跃,特别是当我们走到更高的频率时。”

RF-SOI可以为5G做这项工作。如果RF-SOI耗尽气体,则该行业可以选择RF切换应用中的MEMS技术。

“5G可能会将行业转移到更高的频率。反过来,又将推动较高和右侧的所有数字(FOM)。该3月,改善的FOM不仅需要在SOI技术内不断创新,而且还需要持续性开关技术的发明,“RF /高性能模拟和电力业务集团高级副总裁兼总经理Marco Racanelli说。“MEMS技术已被证明在今天可用的各种半导体技术中提供最低的插入损耗和最高线性。”

但RF-MEMS面临一些挑战,特别是成本。“直到RF-MEMS技术达到成熟阶段,RF-SOI可能仍然是可预见的未来的无线网络的主力,”RACANELLI说。

仍然,RF开关或其他组件可能不是5G的最大挑战。“在我们看来,5G网络的最大挑战仍然是互操作性,”Racanelli说。“用户必须能够在不符合服务质量的情况下无缝和高效地在多种高速无线标准中迁移。”

总之,5G的实现需要付出巨大的努力。“5G网络需要在整个半导体生态系统中进行比现在更紧密的合作,”他补充说。



3评论

梅哈迈德 说:

LPDDR5到2020年?
我想要它在2017年上半年!
2018年的所有高端手机都应有LPDDR5。
在2018年,我们需要102gbps的宽io 2,是宽io 2的2倍

Mark Lapedus. 说:

同意!什么时候我们会在市场上看到Wide IO/2 ?有人知道吗?

梅哈迈德 说:

我认为,我们将在2018年沿着Intel,三星和TSMC沿LPDDR5旁边的10nm FinFET获得LTE CAT 12 2018年的600 Mbps,2018年沿着10nm finfet。就是这样。

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