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即将大爆发,5G技术挑战及趋势分析!

2019-06-12
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6月6日,工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电正式发放5G牌照。这也意味着我国成为继美国、韩国、英国之后第四个5G商用的国家,2019年也被认为是5G商用的元年。


 NI公司半导体营销主管David Hall(右)及蔚华科技中国区总经理陈志德(左)


在日前结束的“NIWeek 2019”上,来自全球超过4000名工程师针对5G、物联网、自动驾驶、工业4.0等热点话题进行了深入的探讨。芯师爷编辑也在会议现场采访了NationalInstruments (美国国家仪器有限公司,简称NI)公司半导体营销主管David Hall,针对5G标准、毫米波测试、OTA测试、5G芯片、晶圆测试等热门话题进行了具体交流。


5G商用面临的测试挑战


 

从目前的进程来看,预计2020年5G将会出现规模化应用。对于运营商、OEM厂商、内容提供商、应用开发商、终端设备厂商等而言,都处于全力冲刺阶段。

 

“即将到来的5G时代,对于整个产业链而言是一次全新的升级,各个环节方案都还没有完全确定,还面临着诸多的挑战。”David Hall认为:“MIMO天线、载波聚合等的引入,也使得5G测试变得非常复杂。针对这一难题,NI也在不断完善5G测试方案,帮助企业加速产品开发及商用。”

 

我们都知道,5G商用频谱先行。根据3GPP规定,5G NR主要使用FR1和FR2两个频段。其中FR1频段频率范围为450MHz-6GHz,也叫Sub-6GHz频段。而FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz,也就是我们常讲的毫米波。


 5G演进时间表


基于之前的频谱布局,中国及欧盟更倾向于在Sub-6GHz频段布局5G,而美国更倾向于采用毫米波。对此,David Hall表示:“虽然说5G技术还在不断演进,但是从3GPP标准来看,不管是R15还是R16,其物理层上频带已经基本固定下来。我们的测试设备在设计之初就充分考虑到了需求的灵活化,紧跟3GPP标准支持所有频带,后续如果有新的频带,也能非常灵活的应对。”

 

而对于毫米波的发展,DavidHall则认为:“虽然说各个国家选择有所不同,但是从未来发展方向来看,毫米波毫无疑问将极大地拓展5G应用的可能。现阶段,5G应用还主要是增强移动宽带(eMBB)。随着海量物联(mMTC)和可靠低时延连接(uRLLC)场景的发展,现有的Sub-6GHz频段将变得更加拥挤,毫米波无疑将成为很好的补充。”

 

据芯师爷了解,在今年初我国工信部也发布了《2019年全国无线电管理工作要点》,提出将适时发布5G系统部分毫米波频段频率使用的规划。

 

然而毫米波也面临着非常大的挑战,包括覆盖面积和传播性等方面。对此,David Hall也向芯师爷编辑解释道:“从产业链进程来看,毫米波商用的可能性已经被证实,并且已经有很多部署案例。但是这也不意味着,毫米波商用就完全没有问题。实际上在测试方面,还有很多问题需要解决。”

 

攻克5G毫米波测试难题


 

具体而言,芯片制造商都竞相将5G毫米波商业化,但是不解决射频及功率放大器测试等问题,一切都将沦为空谈。针对这一个难题,NI特别推出了mmWave矢量信号收发仪(VST),以加速5G商用进程。

 

“该毫米波测试解决方案的推出,将极大地提升工程师们的开发效率,既能满足实验室严格的技术要求,也能满足毫米波芯片生产测试的特定需求。”David Hall自豪地表示:“在5G毫米波测试方面,NI是市场上能够提供最完整方案的厂商。”


 mmWave矢量信号收发仪(VST)


据了解,此次推出的mmWave矢量信号收发仪(VST) 结合了射频信号发生器、射频信号分析仪和集成开关,频率高达44 GHz的1GHz瞬时带宽。其新型 校准集成开关最多可支持 32 个通道,无需额外的基础设施即可提高波束成形和相控阵列测量的准确性。模块化前端设计可实现准确且经济高效的测量,同时保持与未来5G频带的前向兼容性,可以同时在5-21GHz和26-44GHz进行测量。

 

此外,在NIWeek 2019展示现场也有多家企业推出5G测试方案。对此,David Hall表示:“在实验室中,基于NI的自动化平台,工程师可以构建自己的测试方案。而在量产方面,NI主要和合作伙伴一起,为客户提供更优化的方案,如通过与东京电子、FormFactor、Reid-Ashman合作开发5G毫米波晶圆探针测试解决方案等。目前,我们的5G毫米波测试方案已经获得了大量客户的青睐。”

 

然而在5G设计中,由于频谱范围增加、大规模MIMO有源天线系统引入、采用新的AiP天线封装技术等,使得传统的线缆直连的方法已无法满足测试需求。目前,业内普遍认为OTA将成为5G另一个重要的测试技术。

 

在本次NIWeek 2019上,NI演示的OTA测试系统将测试时间从之前的6分钟压缩至23秒。对此,DavidHall向芯师爷解释道:“这是NI测试仪器及合作伙伴共同努力的结果。通过FPGA的引入,我们使得马达和测试控制同步,大幅度提升了测试效率。另外,采用FPGA加速运算,也使得测试速度大幅提升。”

 

针对OTA测试应用,David Hall也认为:“虽然现在测试仪器和方案已经具备,但是在产线中还存在着一些问题。如何与产线有机结合,提高生产过程中的效率,目前还没有非常完善的方案。NI也正在与合作伙伴一起探讨,以期为客户提供更优化的产品方案。”

 

加码大中华区半导体产业


 

从应用市场来看,大中华区特别是中国市场,将成为5G、半导体、自动驾驶、物联网等最具发展潜力的区域。

 

为此,在本次NIWeek 2019上,NI也宣布与蔚华科技正式合作。未来蔚华科技将负责NI大中华区的半导体测试系统经销,搭配蔚华科技现有的分类机、针测机、探针卡等产品,为客户提供更多元的半导体测试解决方案及服务。

 

对于此次合作,DavidHall表示:“一直以来,我们都致力于为半导体产业提供测试解决方案。中国半导体市场增长非常明显,我们也希望进一步增加对客户的服务,与蔚华科技合作也是这样的初衷。”

 

蔚华科技中国区总经理陈志德也表示:“成立于1987年的蔚华科技,致力于为半导体、电子制造、通讯及车用电子等科技产业提供高质量的整合解决方案。多年来,与最主要的半导体厂商都建立了很好的合作关系。与NI合作将是强强联合,充分发挥两者的优势。”

 

在谈及后续的合作方向,DavidHall也对芯师爷编辑透露:“中国大陆市场将成为5G爆发点,我们也非常重视这一领域。通过于蔚华科技合作,首先从RF测试开始,包括设计验证及量产测试方案等,后续也会延伸至SoC、存储、毫米波、ASIC、CMOS图像传感器、MCU、MEMS等领域。并且在合作深度上也会进一步延伸,结合蔚华科技在客户端的优势,未来也会与终端客户共同定制产品,更好地服务于大中华区市场。”

 

而对于5G产业发展,David Hall认为:“由于毫米波之前更多用于卫星等领域,需要一段时间回收频段。在商用方面,前期更多还是采用Sub-6GHz频段。另外,在终端芯片方面,短期内依然是4G和5G共存的现象。”






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