淺析5G時代的手機和基帶市場

（上海市建平中學，上海 200135）

1.5G 基帶芯片的重要性

現代智能手機，也被稱為“個人移動終端”，是一個集通信、娛樂甚至工作于一體的電子產品，而其中最為重要的就是其通信功能。在信息技術日益發展的今天，手機的通信速度顯得異常重要，實際上也正是因為有了更高的網絡速度、更低的網絡延時，諸如云計算、直播等新興的產業才能迎來自身的發展機會。

手機與外界的通信在硬件上一般分為3個部分：首先，手機的處理器在具體的應用下生成了新的數據；其次，該數據交給基帶芯片進行編碼和調制，將相對低頻的信號加載到高頻信號上；最后，則是射頻芯片作為天線將該數據以無線電的形式發射出去，通過基站等與運營商的核心網產生數據交換。在接收數據時該過程則是相反的：射頻芯片接收高頻的無線電信號并傳輸給基帶，基帶通過解調和解碼將高頻信號轉換為可以被處理器識別和處理的數字信號并傳遞給處理器。

顯然，手機與外界的通信速度與通信頻率是緊密相關的，因此從通信系統發明起，無數科學家與工程師就在致力于提高信號傳輸的速度—也就是通信頻率。根據光速公式：光速=波長×頻率，我們知道，隨著通信頻率的提高，信號的波長也在縮小，其物理特性也隨之發生轉變，最為典型的就是穿透能力變差，同時我們也要注意到，近些年來芯片的工藝技術在不斷提高，芯片的制程也越來越精細化，5nm制程已經實現了量產，而有媒體報道稱臺積電將于2022年實現3nm芯片量產，由此可見人類也在不斷逼近芯片加工精度的極限。工藝制程的進步的確能夠進一步提高芯片上單位面積所包含的邏輯電路的數量，從而在理論上提高芯片的性能，但同時也給芯片的散熱、功耗等其他指標帶來了艱巨的挑戰，更不用說還有工藝提高本身所需要的巨額投入。雖然近些年來為了尋找新的出路，新的底層工藝方法乃至新的底層架構被不斷提出，例如存算一體、量子芯片等，但歸根結底這些設想都還停留在實驗室階段，距離可靠、經濟的落地應用還有很長的路要走。

綜上，5G時代手機對于通信速度的需求是的確存在的，5G不僅能夠提升上網速度，給用戶更好的使用體驗，更有可能在底層上改變軟件的生態，開發出新的應用熱點。

2.世界主要國家、地區的5G相關政策

2.1 國外發展現狀

隨著5G的研發，其商用標準按部就班地向前推進，全球主要國家都在加緊建設5G項目。依總體而言，3GPP（第三代合作伙伴關系）的5G標準規劃分為3個步驟[1]：R14，R15和R16。R14的主要目標是開展5G系統框架和關鍵技術研究；R15主要制定第一版5G標準而R16的目標則是完成全部標準化內容并在2020年向ITU提交方案。

目前，全球各國都在5G問題上加快步伐，力爭全球標準和產業主導地位。2021年奧運會將在日本東京舉辦，日本計劃在東京奧運會前實行5G商用并提供支持，當前以NTT DoCoMo為首的十多家主流企業正驗證5G關鍵技術并對其進行篩選。韓國則在更早的2018年平昌冬奧會完成了5G預商用實驗，其與日本一樣計劃在2020年實行5G商用。韓國與日本都在重大國際事件如奧運會的驅動下開展了5G實驗。

美國電信巨頭之一的AT&T在2018年末就推出了5G商用網絡服務，另一巨頭Version也于2018年在四個城市推出5G Home服務，這一速度領先行業。歐洲各國以5Gapp為切入點推動5G研究，其更聚焦于垂直行業的應用，并在2018年就計劃啟動5G技術實驗。美國FCC早在2016年7月就宣布啟動5G頻段規劃，其目的在于引領全球5G行業，尤其是5G高頻技術。僅僅過了2年，美國運營商Version就在4個城市推廣5G Home服務。歐盟與美國都希望能引領全球5G發展，較早些時候就已經開展5G實驗。一般來說各國都認為5G商用網絡商用在2020年才會實現，但由于疫情的影響，這一預測或將延遲到2021。

2.2 國內發展現狀

通信標準決定了技術話語權和產業主導地位，是兵家必爭之地。與2G、3G、4G時代外國占據主導地位不同，5G技術研發標準是我國彎道超車的良機，必須把握好。華為主推的Polar碼是控制5G信道eMM的方案，這標志著我國在5G行業標準制定的爭奪戰中搶得先機，和歐美等老牌強國分庭抗禮。這種局面毫無疑問會給以華為為首的中國企業帶來極大的幫助：其一是有利于規避專利壁壘，另一面則是Polar碼為之后產品研發專利授權等過程奠定了良好基礎。這有利于我國在全球5G技術力爭執牛耳的位置。

我國第一階段與第二階段的5G測試在2017年底全部完成。如今第三階段的測試工作也已經完成，2019年進行了5G增強和毫米波研發等工作。在5G標準公布后，我國將大力推廣網絡建設，計劃在2020年實現5G商用（由于疫情影響該進程同樣延緩）。國內三大運營商早已進行了前期準備工作并制定了詳細的方案[2]。中國移動未來三年內將開展大規模5G實驗，預計在2021年實行5G商用。中國聯通則不斷深化5G在萬物互聯上的應用，以滿足2021年5G商用的目標。中國電信則已計劃未來10年的5G戰略部署，爭取在2025年前在6GHz下首發5G。

3.全球基帶市場分析

2020年第三季度，全球智能機市場的前6名分別是三星、華為、小米、蘋果、Oppo和Vivo，其中三星的市場份額達到了22%，這一成績的主要來源是三星于2020年第三季度推出了新的旗艦機型Note20；華為市場份額為14%，Mate40的發布毫無疑問帶動了華為的小量；蘋果也于第三季度推出了IPhone12，由于發布時間較晚，因此市場上還沒有比較明顯的體現，市場占比為11%。值得注意的是，從2019—2020年，各大廠商的旗艦機型都完成了從4G～5G網絡的轉變，或是集成或是外掛，都配備了相應的5G基帶芯片[3]。

目前全球市場比較有競爭力的5G芯片供應商主要有五家，分別是華為、高通、聯發科和紫光展銳。其中比較值得關注的是華為、高通、紫光展銳和聯發科。華為在2020年發布了可能是最后一款旗艦的Mate40系列，在未來的很長一段時間內可能5G芯片要供給其他手機廠商；高通則一如既往是該領域的霸主；聯發科和紫光展銳作為國內的后起之秀則有著彎道超車的可能性：與處理器不同，5G基帶的市場還沒有飽和，尚處于競爭階段，并且大量關鍵專利來自國內，因此國內的技術實力與國外相比也不遑多讓。

3.1 華為

2019年，華為發布了全球首款7nm雙模基帶巴龍5000。該芯片首次同步支持SA和NSA，實現了5G全網通，同時具有FDD/TDD全頻段毫米波功能。

2020年10月華為推出麒麟9000SoC芯片，用于自產的Mate40系列。搭載巴龍5000，但在技術上實現了升級：麒麟9000支持雙載波聚合技術，速度可以達到驍龍X55的兩倍。

3.2 高通

2019年2月，高通推出7nm5G調制解調器驍龍X55，同年12月，高通在2019驍龍技術峰會上發布了驍龍865，驍龍765和驍龍765G三款處理器和最新的X55 調制解調器及其頻射系統。X55不僅支持5G網絡，而且支持多摸網絡模式，從2G～5G都能支持。驍龍865支持7.5Gbits/s的峰值速率，支持大部分的頻段，包括毫米波以及6GHz以下的TDD和FDD頻段。它也支持NSA和SA組網、DSS、全球5G漫游和多Sim卡。驍龍765G和驍龍765使集成式5G平臺在更多產品階層獲得下放。2020年，蘋果IPhone12采取了外掛高通驍龍X55雙模5G基帶芯片，市場反響也非常好。

2020年高通推出5nm的第三代5G芯片X60，支持頻段進一步擴展，全球毫米波和Sub-6Ghz全部主要頻段、5G載波聚合、獨立和非獨立組網模式以及動態頻譜共享。同年12月，高通發布驍龍888處理器，該處理器集成了X60。此外據報道，蘋果IPhone13或將使用X60。

3.3 聯發科

2019年，聯發科推出了第一代5G產品—7nm制程的Helio M70基帶和搭載該款基帶的旗艦SoC天璣1000，其定位為高端旗艦手機專用。2020年，聯發科在第一代產品的基礎上推出了第二代芯片—天璣800U，該款芯片定位中端市場，同樣搭載了自產的5G基帶，不僅完整支持Sub-6GHz頻段的SA與NSA組網，還支持5G+5G雙卡雙待、雙VoNR語音服務、5G雙載波聚合等前沿5G技術。

3.4 紫光展銳

2019年紫光展銳抽離了公司核心技術團隊以開發5G技術。2019年紫光展銳發布了2款5G產品：5G通信平臺馬卡魯和5G基帶芯片春藤510。其中春藤510采用12nm制程，支持多種5G技術并且兼容2G、3G、4G、5G多種通信模式，其也支持NSA和SA雙模5G網絡模式以滿足通信需求[4]。

2020年紫光展銳發布了第一款手機SoC“虎賁T7520”，搭載了自研的春藤510芯片，并計劃于2021年推出虎賁的第二代產品[5]。

4.結語

我們能夠看到，隨著5G時代的到來，手機市場也迎來了變局：諸如紫光展銳、聯發科等在4G時代相對缺少競爭力的廠商在5G時代希望通過差異化競爭來推出自家的5G手機芯片，改變自身單純的供應商的角色。而傳統的手機廠商也要面臨這些新興廠商的競爭，尤其是要認識到隨著世界經濟的發展，以非洲為首的“后發國家”還擁有廣闊的市場，在這些國家中相當大的一部分群體還在使用功能機，當這一群體逐漸向智能機過渡時將會出現巨大的商機，同時當前大多數用戶的在用機型還是4G，在新的換機浪潮中也會有巨大的市場。