5G 通信已經(jīng)成為人們生活的部分，其中具備高速率、高容量、低延時(shí)的5G 毫米波逐漸成為關(guān)注的重點(diǎn)，基站側(cè)和終端側(cè)的設(shè)備（如圖.1）蘊(yùn)含了巨大的毫米波前端芯片市場，引起了業(yè)界廣泛的布局和投入。業(yè)界為5G 毫米波通信提供了多種芯片方案（GaAs/GaN毫米波前端方案和Si/GeSi基毫米波前端方案）和部署方案，呈現(xiàn)百花齊放、各家爭鳴的特點(diǎn)。盡管如此，5G毫米波部署因?yàn)閼?yīng)用體驗(yàn)差、經(jīng)濟(jì)效益低阻力重重，行業(yè)急需要一種性能全面優(yōu)異且成本實(shí)惠的芯片方案和部署方案來解決5G 毫米波通信的基礎(chǔ)芯片難題，以便5G毫米波通信產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益，更好的滿足人們的預(yù)期。

圖.1  5G 毫米波鏈路設(shè)備和輻射鏈路示意圖

        深圳市晶準(zhǔn)通信技術(shù)有限公司（以下簡稱“晶準(zhǔn)通信”）面向5G 毫米波通信應(yīng)用，在5G毫米波MMIC進(jìn)行了理論探索和產(chǎn)品研制，提出了兼顧性能、成本以及具備現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的GaAs基異構(gòu)芯片方案，即化合物基電路實(shí)現(xiàn)完整的射頻鏈路，Si基電路實(shí)現(xiàn)控制與能源管理功能。晶準(zhǔn)通信成功實(shí)現(xiàn)了GaAs基工藝的業(yè)界最佳的單位面積功能集成度和最佳性能集成度，這一標(biāo)志性突破將極大的降低面向5G 毫米波通信和毫米波雷達(dá)的化合物基毫米波芯片成本以及尺寸，具有巨大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。

        晶準(zhǔn)通信將成為第一家具備向業(yè)界提供5G 毫米波通信高性能基站和終端設(shè)備所需的毫米波芯片或AIP模塊的公司，其產(chǎn)品組合將支持5G 毫米波網(wǎng)絡(luò)部署中所有的毫米波鏈路。

        晶準(zhǔn)通信的第一次流片就較為成功的驗(yàn)證了新方案路線的MMIC產(chǎn)品可行性，并向行業(yè)伙伴和潛在用戶送樣。目前所完成的產(chǎn)品驗(yàn)證包括5G毫米波TR 前端芯片（如圖.2所示）、毫米波功率放大器（PA）、毫米波低噪聲放大器 （LNA）、毫米波高功率開關(guān)（HP_SPDT）、毫米波小尺寸開關(guān)（LP_SPDT）等，其中5G毫米波TR 前端芯片的尺寸為行業(yè)同功能GaAs TR MMIC尺寸的1/4 以下。晶準(zhǔn)通信將5G毫米波相關(guān)的產(chǎn)品功能的尺寸降低至現(xiàn)有市場商用產(chǎn)品尺寸的1/10~1/4，將成本做到接近Si/GeSi基毫米波芯片的成本，同時(shí)保持?jǐn)?shù)倍于Si/GeSi基毫米波芯片的性能，打破了GaAs 在MMIC應(yīng)用以來數(shù)十年功能集成度和性能集成度難以提升的行業(yè)瓶頸，并為GaAs等化合物基毫米波芯片相對Si/GeSi基毫米波芯片在普通商用領(lǐng)域展現(xiàn)出[敏感詞]的優(yōu)勢。

        晶準(zhǔn)通信將向5G 通信設(shè)備商伙伴提供集成4通道、8通道（支持雙極化）的5G 毫米波MMIC芯片（如圖.2所示）。預(yù)期8通道芯片JC1101（如圖.2所示）封裝尺寸約5*6 mm^2 , 輸出功率P-1大于24 dBm , 接收噪聲系數(shù)小于 3dB ，支持雙極化和波束獨(dú)立賦形。

圖.2  8通道芯片JC1101芯片架構(gòu)與以及TR芯片被集成示意圖

        晶準(zhǔn)通信將向5G 通信終端設(shè)備商伙伴提供AIP模組（如圖.3所示）。AIP集成變頻、波束賦形、天線等功能，增強(qiáng)方案下AIP單通道輸出功率P-1大于17 dBm （可支持14 dBm標(biāo)準(zhǔn)方案）, 接收噪聲系數(shù)小于 3dB ，支持雙極化和波束獨(dú)立賦形。3個(gè)AIP模塊可以構(gòu)建支持手機(jī)毫米波通信系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)將可提高5G毫米波通信的輻射距離，提高通信容量，并支持能耗優(yōu)化。AIP的設(shè)計(jì)值可低于現(xiàn)今N77/79頻段功率放大器的功耗，預(yù)期提供[敏感詞]37 dBm 的EIRP值，以及大約-14 dB/K的接收靈敏度，可以適配不同基帶。

圖.3  AIP模塊以及應(yīng)用于5G 毫米波終端或小基站設(shè)備示意圖

        為了更直觀的分析晶準(zhǔn)通信異構(gòu)方案在5G毫米波部署網(wǎng)絡(luò)中體現(xiàn)的積極意義，在關(guān)于毫米波通信的兩個(gè)維度進(jìn)行了對比分析：一個(gè)是通信鏈路（上行鏈路與下行鏈路）中的性能收益（如圖.4所示）；另一個(gè)是5G 毫米波網(wǎng)絡(luò)部署的經(jīng)濟(jì)效益（如圖.5所示）。

        對比分析選擇了行業(yè)中輸出功率能力[敏感詞]的GeSi BiCMOS 毫米波產(chǎn)品（某公司4通道波束賦形芯片：輸出功率20 dBm）來構(gòu)建基站設(shè)備，同時(shí)參考較為優(yōu)秀的Si CMOS 芯片構(gòu)建終端AIP，共同構(gòu)成業(yè)界典型的部署案列，為組合1；基于晶準(zhǔn)通信已獲得產(chǎn)品（驗(yàn)證）性能用于構(gòu)建組合2。（本文對所述參考對象的產(chǎn)品來自學(xué)術(shù)界相關(guān)論文（與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)），數(shù)據(jù)如有錯(cuò)誤，歡迎指正修改。）組合1與組合2的對比分析結(jié)果和毫米波鏈路性能收益如圖.4所示，可見，基于組合2方案部署的毫米波信號鏈路在通信上行鏈路和下行鏈路都取得優(yōu)異性能提升，大大提升了毫米波網(wǎng)絡(luò)部署的經(jīng)濟(jì)效益。

圖.4  不同方案的5G毫米波通信鏈路的性能對比

        在構(gòu)建用于5G毫米波通信的單極化相控陣天線中，對于輻射EIRP  為64 dBm (P-1) 的基站天線設(shè)備，僅需要晶準(zhǔn)痛惜TR芯片約64通道（對應(yīng)JC1101芯片約16顆）, 在大規(guī)模量產(chǎn)下，相應(yīng)的裸片生產(chǎn)成本低于1000 元，低于同樣性能（EIRP輻射值）下Si/GeSi 基工藝的裸片總成本；在基站設(shè)備的其他部分，有效天線面積可以縮小至25%（相對Si基毫米波方案基站），波束算法成本、電源管理成本、電力能耗也將顯著的降低。晶準(zhǔn)通信的芯片方案將極大的有利于毫米波信號覆蓋的改善和鏈接穩(wěn)定性。晶準(zhǔn)通信的毫米波AIP模塊將滿足中終端設(shè)備商對成本和應(yīng)用便利的訴求。

        如圖.5所示，晶準(zhǔn)通信的芯片方案從產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、最佳能源效率、最小部署難度、部署成本等角度看，將成為更為優(yōu)異的選擇，在此筆者不進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖.5  晶準(zhǔn)通信毫米波芯片方案具有的潛在經(jīng)濟(jì)效益

        綜合上述，晶準(zhǔn)通信在毫米波MMIC芯片的產(chǎn)品突破將極大的降低5G 毫米波基站的成本，為毫米波移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的部署提供具有顯著經(jīng)濟(jì)效益，利于5G 毫米波通信的應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和大規(guī)模部署。在可預(yù)見的將來，毫米波通信的每比特硬件成本和每比特能耗將降低至現(xiàn)有已部署網(wǎng)絡(luò)的1/100以下, 并將遠(yuǎn)低于Sub-6方案。

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