毫米波5G在帶寬、用戶容量和服務(wù)質(zhì)量方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，但毫米波5G商業(yè)化迄今仍面臨諸多挑戰(zhàn)。而且相關(guān)商業(yè)實(shí)踐能否成功，關(guān)鍵在于如何通過大批量生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)規(guī)模來降低成本，并使其與WiFi的成本相當(dāng)，如此才能真正發(fā)揮毫米波5G的巨大潛力。? ??

全球領(lǐng)先的連接和電源解決方案供應(yīng)商Qorvo于2024年初宣布已就收購(gòu)Anokiwave達(dá)成最終協(xié)議，本文將介紹高性能硅基集成電路的領(lǐng)先供應(yīng)商Anokiwave如何利用硅晶創(chuàng)新，依托第四代芯片技術(shù)，增強(qiáng)毫米波5G的首個(gè)商業(yè)實(shí)踐（即固定無線接入(FWA)）從小規(guī)模實(shí)驗(yàn)邁向大規(guī)模部署的技術(shù)可行性。

FWA是首個(gè)毫米波5G用例─印度RelianceJio開展FWA部署計(jì)劃

在5G應(yīng)用市場(chǎng)中，固定無線接入(FWA)的成長(zhǎng)潛力不容小覷。視頻會(huì)議、視訊串流、游戲與智能家庭應(yīng)用層出不窮，家庭寬帶市場(chǎng)也隨之蓬勃發(fā)展。愛立信發(fā)布的《固定無線手冊(cè)》指出，到2028年，全球FWA連接數(shù)將達(dá)到3億，其中2.4億將通過5G承載。以2022年的1億FWA連接數(shù)計(jì)算，至2028年的復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)達(dá)20%；同時(shí)，F(xiàn)WA數(shù)據(jù)流量的復(fù)合年均增長(zhǎng)率高達(dá)31%。

圖一：FWA市場(chǎng)持續(xù)成長(zhǎng)，毫米波成家庭寬帶的首選頻段

愛立信《固定無線手冊(cè)》也說明了FWA的潛在市場(chǎng)，有望涵蓋廣闊地域范圍，包括密集城市（每平方公里800到1600戶）、城市（每平方公里400到800戶）、郊區(qū)（每平方公里120到400戶）和鄉(xiāng)村（每平方公里10到120戶）等。

圖二：FWA的潛在市場(chǎng)范圍涵蓋從密集城市到鄉(xiāng)村等地域

針對(duì)上述各個(gè)地區(qū)，初期都需利用以中頻運(yùn)作的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來部署FWA。隨著用戶使用量的增加，毫米波技術(shù)有助于大幅提高可服務(wù)的用戶數(shù)量，以及整體的流量負(fù)載。但要與現(xiàn)有的有線和光纖通訊服務(wù)商競(jìng)爭(zhēng)，F(xiàn)WA必須提供適當(dāng)?shù)某杀拘б婕案錾臄?shù)據(jù)傳輸率，才有可能吸引用戶轉(zhuǎn)而采用此新技術(shù)。

毫米波芯片技術(shù)飛速發(fā)展，如今FWA終于得以在印度大規(guī)模部署。印度居住密度高，人均數(shù)據(jù)需求呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，因此非常適合采用毫米波5G技術(shù)。印度政府也認(rèn)為，毫米波FWA可以助其經(jīng)濟(jì)高效地“消除數(shù)字鴻溝”，省去了昂貴的最后一公里光纖線路鋪設(shè)成本。

應(yīng)此政策，印度的電信行業(yè)龍頭Reliance Jio已于2022年購(gòu)買26Ghz頻譜，將用于建設(shè)FWA網(wǎng)絡(luò)“Airfiber”，這同時(shí)也是毫米波FWA商業(yè)化進(jìn)程的一大里程碑。

借助硅晶創(chuàng)新克服毫米波商業(yè)部署的挑戰(zhàn) ? ?

面對(duì)市場(chǎng)對(duì)毫米波頻段的強(qiáng)勁需求，業(yè)界必須克服大規(guī)模部署5G FWA系統(tǒng)的種種挑戰(zhàn)。第一代gNodeB（基地臺(tái)）和CPE（客戶端裝置）的成本仍然較高，而且目前CPE的性能表現(xiàn)尚不能為終端用戶提供最佳數(shù)據(jù)率。此外，5G毫米波調(diào)制解調(diào)器芯片市場(chǎng)缺乏多樣性，這些都阻礙了CPE生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。

此外，毫米波5G商業(yè)案例需要CPE裝置能提供類似光纖的數(shù)據(jù)傳輸率，并能協(xié)助服務(wù)供貨商降低運(yùn)營(yíng)支出(OPEX)和資本支出 (CAPEX)。

回顧半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，其進(jìn)步主要建立在不斷微縮的硅晶制程之上，以此持續(xù)提高性能并降低成本。因此，對(duì)于當(dāng)前5G設(shè)備中的毫米波前端芯片而言，硅晶技術(shù)創(chuàng)新將發(fā)揮舉足輕重的作用。未來，毫米波設(shè)備有可能會(huì)參照WiFi廣泛普及的歷程，進(jìn)一步降低成本和克服技術(shù)挑戰(zhàn)。

Anokiwave是硅晶毫米波芯片的領(lǐng)先供應(yīng)商，過去6年來推出了四代硅晶毫米波波束成形IC，成功將成本降低了90%，大幅提升了性能表現(xiàn)。

毫米波相控陣列天線逐步投入商業(yè)應(yīng)用，Anokiwave憑借領(lǐng)先的市場(chǎng)地位，開發(fā)了兼具高容量、低成本和可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)的四路 BFIC架構(gòu)，有助于減少IC和天線組件數(shù)量，以更低成本落實(shí)大量基站與CPE應(yīng)用。

此外，Anokiwave的新IC系列具備多項(xiàng)重要特性，包括線性功率等級(jí)更高、誤差矢量幅度(EVM)更低、噪聲系數(shù)更低、硅晶集成度更高，并采用了Zero-Cal和溫度補(bǔ)償技術(shù)，支持寬頻操作。將Zero-Cal功能和溫度補(bǔ)償技術(shù)與陣列饋電網(wǎng)絡(luò)的PCB布局結(jié)合在一起，可顯著減少或免除陣列校正的需要，進(jìn)而降低無線電成本并減少CAPEX。

圖三：在整個(gè)溫度和頻率范圍內(nèi)，毫米波信號(hào)鏈都保持±0.5dB增益，

無需反饋控制或外部控制機(jī)制。

從系統(tǒng)角度看，這些硅晶創(chuàng)新可為服務(wù)供應(yīng)商帶來多重效益：

覆蓋范圍更大、用戶數(shù)量更多

每個(gè)蜂巢式基站覆蓋面積增加4倍

針對(duì)給定的數(shù)據(jù)速率，用戶數(shù)量增加3倍

降低每位用戶、每個(gè)基站的CAPEX：

毫米波是每平方公里覆蓋成本至少降低70%

投資回報(bào)率更高、現(xiàn)金回流更快

以上種種掀起了一場(chǎng)市場(chǎng)變革，第一次證明了毫米波5G的技術(shù)可行性，并落實(shí)了大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。

總結(jié) ? ?

從開發(fā)具成本效益的毫米波芯片，到真正落實(shí)商業(yè)應(yīng)用，硅晶集成技術(shù)在此過程中發(fā)揮了重要作用。作為毫米波產(chǎn)業(yè)先驅(qū)，Anokiwave憑借其硅晶技術(shù)的創(chuàng)新，為大規(guī)模部署毫米波商業(yè)應(yīng)用鋪就了堅(jiān)實(shí)的基石。

Anokiwave的四路BFIC架構(gòu)已得到毫米波5G生態(tài)系統(tǒng)的廣泛采用。而對(duì)于毫米波5G網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化的成本挑戰(zhàn)，Anokiwave將率先采用CMOS制程，運(yùn)用其高集成度與出色功能來推動(dòng)進(jìn)一步降低毫米波前端芯片的成本。

印度開始搶先部署商用毫米波FWA網(wǎng)絡(luò)，業(yè)界正聚焦于如何充分發(fā)揮毫米波5G的潛力，擴(kuò)大其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境效益。Anokiwave 亦將為此貢獻(xiàn)力量。

Anokiwave最近還迎來了另一項(xiàng)重大變動(dòng)，即今年初被全球知名的功率放大器和濾波器解決方案大型供應(yīng)商Qorvo收購(gòu)。這為兩家公司帶來了更豐富的資源，并完善了彼此的產(chǎn)品陣容。

Qorvo高性能模擬部門總裁Philip Chesley表示：“Anokiwave的高頻波束成形和中頻 (IF) 至射頻轉(zhuǎn)換芯片是對(duì)Qorvo射頻前端產(chǎn)品組合的有力補(bǔ)充。兩家公司的結(jié)合將有助于我們發(fā)揮各自獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為國(guó)防、航空航天和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用提供高度集成的完整解決方案和系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）?！?/p>

未來，雙方將攜手持續(xù)開發(fā)毫米波5G應(yīng)用的先進(jìn)BFIC與IF-RF解決方案，致力于為客戶提供更出色的性能、效率和集成方案，從而推動(dòng)更多應(yīng)用創(chuàng)新，催生更多市場(chǎng)商機(jī)。