我说一部5G智能手机需要有这样的芯片，你看靠谱不

尽管眼下手机业出现了增长放缓的情形，但该市场仍有可能会被无线领域的下一个大事件带热，那就是第五代移动网络或5G。

事实上，各大运营商、芯片制造商和电信设备供应商现在都一股脑地投入到了5G大赛中来，5G是目前被称为4G或长期演进（LTE）无线标准的下一代继任者。英特尔、三星和高通是这个5G大赛中的主要选手。

一些组织正在加紧制定5G标准，同时，不少公司已经开始了初步的试验和示范工程。为了能够满足人们对更多带宽无止境的渴求。5G将能提供超过10Gbs的数据传输速率，其网络吞吐能力将达到现有LTE标准的100倍。相较于4G，5G能提供1000倍的网络容量，延迟则降为4G的十分之一。

与此同时，和5G相关的问题也开始浮出水面。5G实际推出的时间预计为2020年，但可能需要更长的时间进行部署。互操作性等技术问题可能会相继出现，而且，要在全球范围内部署5G网络需要数十亿美金的巨额投资。

实际上，过渡到5G之前有个阶段，就是被称为LTE-Advanced(LTE-A)的速度更快的LTE新版本。一家研究公司的总裁认为：“虽然2020年是5G开始推出的最佳时间，但是我认为，2020年只是5G第一次进行试验运行的时间，而不是部署日期。从现在起到2020年之间，LTE-A和载波聚合技术能实现更高的数据传输速率，满足不断增长的市场需求。到2020年时，Cat 10 LTE-A将很可能成为优质网络的全球标准。届时，我们可能不需要5G，诺基亚认为2030年才会用到5G，这个观点可能更加现实。”

但是，如果5G确实按时或者仅仅稍微延迟一点时间就成功推向市场了，那么，业界需要在芯片和系统上都有相应的新的突破。在6GHz和更高的频率上工作，未来的5G智能手机将会需要一个更低功耗、运行更快的芯片。

“人们对5G的期许相当高，”IMEC逻辑器件研发项目的工艺技术副总裁Aaron Thean说。“5G需要把能耗降低10倍，峰值数据速率提升100倍，而且要显著降低射频链路的延迟。”

那么，未来的5G智能手机会是什么样子呢？它们需要什么样的芯片呢？预测未来一向是个高难度动作，但我们还是请一些专家列出了假设中的5G智能手机的需求列表，包括应用处理器、存储器和射频前端。

5G手机内部的元器件

为了支持5G网络，半导体行业需要推出全新等级的芯片。5G智能手机需要处理的数据量非常惊人，所以，5G电话的数字部分需要性能更强劲的芯片，包括应用处理器和基带芯片。

“现在已经有内部集成了10个处理器内核的应用处理器，在达到收益递减点之前我们会增加更多的内核。”Forward Concept的Strauss说。“2020年时，10纳米制程的应用处理器是可期的，但是模拟前端则不会那么快缩减到这么小的工艺尺寸。”

根据Strauss的观点，调制解调器是最大的问题。“能跟性能爆表的应用处理器配合工作的5G调制解调器是一个非常棘手的问题。”

对5G手机，OEM厂商可能会采用基于FinFET工艺的应用处理器和其他数字芯片。“我认为进行5G的数据处理时，FinFET是可以信赖的，”IMEC的Thean说。“我们也看到，由于存在寄生效应，当前的FinFET可能无法完全满足RF应用各个方面的要求，但是在7nm版本中，改进了间隔物和源极/漏极的结构，解决了这一点，正好它们与5G的部署时间表步调一致。”

还有一些其他的问题。“在系统层面，我认为技术之间的异构混合仍然是性能、功能和成本需要进行优化和平衡的源头。”Thean补充道。

存储器

移动设备OEM厂商们目前正在使用的存储器是基于LPDDR3和LPDDR4的移动DRAM，它们是PC DRAM的低功耗版本，专用于移动设备。

一些人希望能够扩展平面型移动DRAM，而且正在开发一个渐进的项目，即LPDDR5，它会在2017年或2018年准备就绪。

“我们认为，在2020年之前的大多数智能手机使用的仍然是LPDDR4技术，”美光的高级产品营销经理Ken Steck表示。“LPDDR5和其他高级存储技术最有可能在高端智能手机中得到应用，但应该不会普及，2020年时手机的存储密度预计将为当今的2倍。”

OEM厂商也可以转向一种被称为Wide I/O-2的3D DRAM技术，另一个可能的下一代存储器类型是磁阻RAM和ReRAM。

射频前端

射频（RF）技术是无线基础设施的另一个关键部分。今天的4G网络运行在700MHz到3.5GHz之间。相比之下，5G网络需要运行在非授权频段或毫米波频段，将提供超过4G网络十倍的带宽。5G可能运行在6GHz到60GHz之间，甚至更高的频段。

在今天的4G手机中，RF前端必须支持超过40个频段、三载波聚合带和一个8 x 8的MIMO。像比较而言，根据RF芯片制造商Skyworks Solutions的说法，5G智能手机中的射频前端需要支持五载波聚合带、50个频段和一个庞大的64 x 8的MIMO。

智能手机的射频前端需要作出改变，才能顺利过渡到5G网络。典型的射频前端包括三个主要组件：功率放大器、天线开关和滤波器。现在的射频前端都在转用多模多基带的功率放大器，通常而言，功率放大器基于砷化镓（GaAs）异质结双极晶体管（HBT）技术，放大手机中的射频信号。

砷化镓技术还有发展的潜能，但是由于我们要运行在更高的频率上所以我们可能需要转向不同的材料商，比如磷化铟。

另一个关键组成部分是射频开关，它通常基于RF-SOI技术，目前该技术已经成熟，越来越多的制造商可以生产它，但是在我们需要一个更高的频率时，我们需要一个大的跳跃，如果RF-SOI的发展后继乏力了，业界可能会在射频开关应用中选择MEMS技术。

MEMS技术已经被证明可以在各种半导体技术中实现最低的插入损耗，并实现最高的线性度，但是RF-MEMS也面临一些挑战，尤其是成本，在RF-MEMS技术达到成熟之前，在可以预见的未来，RF-SOI仍将是未来无线网络的主要选项。

然而，射频开关或其它组件可能不是5G的最大挑战，5G网络面临的最大挑战是互操作性，用户必须能够无缝且有效地在多个高速无线标准之间切换，而不会影响服务质量。

总而言之，要想真正实现5G，业界需要付出巨大的努力，5G网络需要整个半导体生态系统更加紧密的合作。

更多有关5G的资讯，欢迎访问 与非网5G专区

与非网编译，未经许可，不得转载！