連續(xù)兩年增速不超過2%,這在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成型以后的幾十年時(shí)間中并不多見。智能手機(jī)增速放緩以后,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)還沒有等來可以推動(dòng)行業(yè)進(jìn)入新發(fā)展階段的決定性應(yīng)用,無論是曾經(jīng)熱炒過的物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR),還是去年大熱的人工智能(AI)與無人駕駛,對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)效應(yīng)還微乎其微,Nvidia股票漲到天上去了,其數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)同比也不過增長了1.99億美元。
僅靠詩與遠(yuǎn)方,是無法推動(dòng)這個(gè)3000億美元級(jí)別市場再度加速的。多家機(jī)構(gòu)對2017年預(yù)估都頗為正面,不過2017年半導(dǎo)體市場的增長,推動(dòng)力并非有新決定性應(yīng)用,而是由于庫存波動(dòng)造成的價(jià)格上漲。 作為電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ), 半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)品開發(fā)周期長,生命周期長,電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基本都需要等核心芯片出樣片以后才能進(jìn)行開發(fā),所以芯片產(chǎn)品規(guī)劃者,需要至少向前看一到兩年,開發(fā)出的產(chǎn)品才不會(huì)一上市就過時(shí)。
雖然,從下游應(yīng)用來看,2017年可能不會(huì)有太多的驚喜。但半導(dǎo)體與測試測量廠商等如何看待2017及以后一兩年的行業(yè)大趨勢, 看似平靜的市場中,暗藏哪些波瀾,日趨穩(wěn)固的格局里,還能有何變化?2017年開年,在深圳舉辦的第六屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2017產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)上,易維訊邀請到了Qorvo、ADI、NI、硅谷數(shù)模、Cypress、易庫易及華為等廠商,對5G、物聯(lián)網(wǎng)無線連接、射頻技術(shù)、可穿戴、高速接口及元器件銷售代理渠道等諸多話題進(jìn)行了探討,是管窺2017市場前景的一個(gè)極好的機(jī)會(huì)。
5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四個(gè)特點(diǎn)
4G部署成熟以后,通信業(yè)處于一個(gè)空檔期。在2020年商業(yè)化之前的時(shí)間表,工信部還沒有給出,因此運(yùn)營商都在提4.5G或Pre 5G的概念。但國外對5G的商用化進(jìn)程相對較快,美國、韓國和日本都計(jì)劃在2020年之前部署商用5G網(wǎng)絡(luò),因此,對于元器件廠商和測試測量廠商來說,5G時(shí)間表已經(jīng)很緊張。
美國國家儀器中國區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理姚遠(yuǎn)
在研討會(huì)上,美國國家儀器(NI)中國區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理姚遠(yuǎn)談了對于5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四點(diǎn)看法:通信發(fā)展是就是帶寬發(fā)展史;5G天文數(shù)字進(jìn)入量的設(shè)備,對于測試提出了嚴(yán)峻考驗(yàn);5G技術(shù)中,時(shí)延決定應(yīng)用場景是否現(xiàn)實(shí);只有通過原型設(shè)計(jì)來進(jìn)行足夠的技術(shù)路線驗(yàn)證,來能真正實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)。
姚遠(yuǎn)表示,通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史就是帶寬的發(fā)展史,帶寬越大,通信速率越快,用戶體驗(yàn)越好。經(jīng)過20多年的發(fā)展,移動(dòng)通信速率已經(jīng)從GSM時(shí)代的9.6kbps(千位每秒)發(fā)展到4G LTE時(shí)代的100Mbps(百萬位每秒),通信帶寬的不斷發(fā)展,才促進(jìn)了移動(dòng)設(shè)備的大發(fā)展,并改變了用戶的通信習(xí)慣,從語音、文字應(yīng)用為主到圖片視頻為主。
規(guī)劃中的第五代通信技術(shù)單通道(即5G)峰值速率將超過10Gbps(10億位每秒),同時(shí)接入的設(shè)備數(shù)是4G LTE技術(shù)的100倍,在高速移動(dòng)環(huán)境中的帶寬也要能保證100Mbps。因此,5G技術(shù)對于帶寬的要求是非常高的,姚遠(yuǎn)表示,通過與諾基亞等公司合作,在2015年,就在NI平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了10Gbps通信速率的系統(tǒng)。
Gartner估計(jì)2020年接入的設(shè)備會(huì)超過500億臺(tái),天文數(shù)字接入的設(shè)備將給測試測量工作帶來極大的挑戰(zhàn);在無人駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等任務(wù)關(guān)鍵型的應(yīng)用,對于延遲和及連接穩(wěn)定性有非常高的要求。這些在5G時(shí)代將會(huì)面臨的問題,均需要在5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署之前,找到相對妥善的解決方法。通過原型平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)的算法驗(yàn)證與方案測試就是最常見的方法之一,這正是NI的強(qiáng)項(xiàng)。針對這些挑戰(zhàn),姚遠(yuǎn)也各舉一例進(jìn)行解釋。
802.11ax、藍(lán)牙與NBIoT
像蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)一樣,包括Wi-Fi和藍(lán)牙在內(nèi)的各種無線連接技術(shù)也在不停的演進(jìn)。這些無線連接技術(shù)各有所長,又都有局限,有的逐漸黯淡,有的日趨興旺,有的兩兩競爭,有的相互扶持, 甚至有互相融合的趨勢。
事實(shí)上,對于無線連接技術(shù)最終用戶而言,標(biāo)準(zhǔn)林立并不是好事,縱使開發(fā)人員用盡九牛二虎之力去優(yōu)化用戶體驗(yàn),當(dāng)前無線連接在配置便捷性、安全與可靠性等方面還難以與有線連接相比。
當(dāng)然,相比有線連接,無線連接優(yōu)點(diǎn)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是突破了線束束縛,這使其在部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)較少受到空間限制,以往很多不便布線(野外、潮濕或密閉環(huán)境等)的應(yīng)用場景或者移動(dòng)設(shè)備都可以接入網(wǎng)絡(luò)。簡言之,有限帶寬的有線接入應(yīng)用基本都有無線接入方式來替代(如今基站回傳也可以用毫米波通信來實(shí)現(xiàn)),反之則不成立,無線接入的很多應(yīng)用場景無法用有線接入來實(shí)現(xiàn),這或許是為何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要接入方式以無線技術(shù)為主的主要原因。
賽普拉斯亞太區(qū)物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用總監(jiān)楊學(xué)賢
雖然在看得到的未來,無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織各不相讓的情形不會(huì)有太大改善,用戶的抱怨也不會(huì)讓各標(biāo)準(zhǔn)組織有不統(tǒng)一就毀滅(One World or None)的緊迫感。但實(shí)際做產(chǎn)品與方案的廠商,還是在推動(dòng)各種技術(shù)的相互融合,在這次會(huì)議上,賽普拉斯(Cypress)亞太區(qū)物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用總監(jiān)楊學(xué)賢重點(diǎn)介紹了Cypress的嵌入式設(shè)備無線互聯(lián)平臺(tái)(Wirless Internet Connectivity for Embedded Devices,簡稱WICED),該平臺(tái)上就提供很多無線復(fù)合接入方案,例如Wi-Fi加藍(lán)牙的芯片及藍(lán)牙加Zigbee的芯片。
在介紹WICED平臺(tái)之前,楊學(xué)賢先講解了Wi-Fi與藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展概況。他表示,經(jīng)過20多年的發(fā)展,Wi-Fi傳輸速度從11Mbps、54Mbps,一直發(fā)展到802.11ac的1900Mbps,速度提升顯著。但一直在追求的都是單用戶(上傳)的速率提升,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量與接入密度增長都是爆炸性的,需要Wi-Fi做出相應(yīng)的解決方案。第六代Wi-Fi 也被稱為高效無線網(wǎng)絡(luò)(High ,即802.11ax,針對多用戶應(yīng)用場景做出應(yīng)對,采用了多用戶多入多出(Multi User Massive Input and Massive Ouput,簡稱MU-MIMO)與正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,簡稱OFDMA)等技術(shù),可同時(shí)接入多個(gè)用戶,最高速率達(dá)10.53Gbps,與前五代相比,在車站、機(jī)場與體育場等人流密集場所,每個(gè)用戶的平均數(shù)據(jù)吞吐量提升四倍。
相比舊規(guī)范,新推出的藍(lán)牙5規(guī)范在性能上實(shí)現(xiàn)了“2、4、8“的提升,即傳輸速率是藍(lán)牙4.2的2倍,達(dá)到50Mbps,低功耗藍(lán)牙(即BLE)傳輸速率也相應(yīng)翻倍,達(dá)到了2Mbps;傳輸距離是舊標(biāo)準(zhǔn)的4倍,約為240米左右;廣播數(shù)據(jù)吞吐量是舊標(biāo)準(zhǔn)的8倍。藍(lán)牙5還采用了新的跳頻算法,這樣可以規(guī)避與Wi-Fi或LTE網(wǎng)絡(luò)之間的沖突。
楊學(xué)賢告訴與非網(wǎng)記者,WiFi和藍(lán)牙各有優(yōu)點(diǎn),WiFi便于保持網(wǎng)絡(luò)暢通,提供寬帶鏈路,藍(lán)牙則功耗低,易于連接。復(fù)合接入芯片把它們的優(yōu)勢結(jié)合起來,在多種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中已有廣泛應(yīng)用。
除了Wi-Fi與藍(lán)牙,窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NBIoT)也是物聯(lián)網(wǎng)無線接入技術(shù)中備受關(guān)注的一個(gè)方向,華為海思高級(jí)分析師王志國對NBIoT在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的前景進(jìn)行了相對全面的分析。據(jù)筆者了解到的信息,2017年上半年支持NBIoT的芯片樣片就會(huì)出來,由于NBIoT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)引入了傳統(tǒng)電信運(yùn)營商,市場前景非常光明。
射頻前端的變化
如前所述,在4G部署成熟而5G網(wǎng)絡(luò)尚未到來之時(shí),運(yùn)營商與通信設(shè)備廠商也并沒有坐等5G的到來。除了4.5G或者Pre 5G技術(shù)中用到的載波聚合技術(shù),新發(fā)射功率等級(jí)的推出也是值得關(guān)注的一個(gè)方向。
用戶設(shè)備功率等級(jí)(User Equipment Power Class,簡稱PC)對用戶終端設(shè)備的最大發(fā)射功率進(jìn)行了規(guī)定。目前,對絕大多數(shù)工作在4G LTE頻段(應(yīng)用于公共安全領(lǐng)域的B14頻段除外)設(shè)備,移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP僅規(guī)范了一種用戶設(shè)備功率等級(jí),即功率等級(jí)3(Power Class 3,簡稱PC3),最大輸出功率為23dBm±2。
限制最高發(fā)射功率有利有弊。手機(jī)發(fā)射功率越小,對同區(qū)域內(nèi)其他手機(jī)的干擾越?。皇謾C(jī)發(fā)射功率越小,其耗電量越低,待機(jī)時(shí)長與通話時(shí)間就越長。
但發(fā)射功率越小,可覆蓋范圍也就越小,尤其是移動(dòng)通信頻譜逐漸向高頻遷移,由于高頻無線信號(hào)在傳播過程中的衰減更甚,所以在4G頻段中處于相對高頻(2.5至2.7GHz)頻段的信號(hào)覆蓋區(qū)域會(huì)更小。再者,基站與用戶終端的發(fā)射功率并不平衡,4G LTE網(wǎng)絡(luò)下行與上行功率差異大約為5 dB,因此在某些只有下行覆蓋的區(qū)域,用戶終端只能下載數(shù)據(jù)而不能上傳數(shù)據(jù),這往往會(huì)造成接入或切換失敗。
要改善上述兩個(gè)問題,通常方法是提高基站密度,這就變相增加了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護(hù)成本。
另外,全球范圍內(nèi)部署的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中,大多數(shù)應(yīng)用場景是以部署于低頻段的LTE FDD網(wǎng)絡(luò)做覆蓋,以部署于高頻段的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)提供小范圍的大容量覆蓋,但由于這兩種網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不一致,導(dǎo)致小區(qū)邊緣用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)還有待提高。
改善4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與提高上行鏈路傳輸距離及接入體驗(yàn)的另外一個(gè)方法是提升發(fā)射功率。據(jù)Qorvo中國區(qū)移動(dòng)產(chǎn)品銷售總監(jiān)江雄介紹,用戶設(shè)備功率等級(jí)2(PC2)的概念在2015年時(shí)提出,2016年3GPP開始PC2標(biāo)準(zhǔn)制定工作,目前標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)。預(yù)計(jì)在2017年年中時(shí),美國運(yùn)營商Sprint就會(huì)推出全球首個(gè)支持 PC2 的商用化產(chǎn)品,到2018年中國移動(dòng)也將推出PC2的商用化產(chǎn)品。
與PC3相比,PC2的最大發(fā)射功率增加了3dB(即最大發(fā)射功率翻倍),最大輸出發(fā)射功率為26dBm±2。江雄表示,增加3dB的發(fā)射功率以后,覆蓋范圍幾乎可以增加30%,這樣改善用戶體驗(yàn),增加覆蓋率就不需要像以往一樣增加很多基站了,“這對運(yùn)營商來說是非常有吸引力的?!?/p>
但增加3dB的發(fā)射功率并不容易。需要整個(gè)射頻前端模塊的配合,既要提高功放(PA)的輸出功率,又要保證線性度和效率,還要提升濾波器的性能,并做好匹配以降低插入損失。
而提高輸出功率以后,射頻部分的耗電是否會(huì)增加,從而影響移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間?江雄解釋,如果用舊技術(shù),那么提高輸出功率耗電量一定會(huì)成比例增加。但Qorvo通過提升砷化鎵(GaAs)工藝,使得新器件在功率得到提升,與舊技術(shù)相比電流增加也不多。
我們其中的一個(gè)方案就是說我們是整個(gè)的工藝的提高,這個(gè)工藝提高背后實(shí)際上是GaAs技術(shù)的提升,功率提升的時(shí)候?qū)嶋H電流并不會(huì)增加很多的,包括線性度,這是某種工藝,我們現(xiàn)在有HBT5,這個(gè)新的工藝來保證能夠功率輸出的更高,其它參數(shù)表現(xiàn)很好。“雖然最終產(chǎn)品還在制作中,但根據(jù)我們對測試樣品的現(xiàn)場試驗(yàn),電流表現(xiàn)很好。因?yàn)椴捎玫氖荰DT技術(shù),所以并沒有看到電流明顯增加。另外我們還會(huì)采用ET技術(shù)應(yīng)對電流提高的問題,以達(dá)到省電的目的。”
可穿戴與高速連接
2016年,人眼前一亮的可穿戴產(chǎn)品并不多。但據(jù)ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝介紹,IDC公司的數(shù)據(jù)顯示,2016年可穿戴設(shè)備全球增速達(dá)32.8%,中國增速達(dá)52.9%。IDC估計(jì),廣義可穿戴設(shè)備在中國的出貨量,接下來了三四年將達(dá)到8000萬-1億。預(yù)測2020年全球出貨量會(huì)達(dá)到2.37億,中國出貨量會(huì)達(dá)到0.83億。
ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝
王勝認(rèn)為,可穿戴設(shè)備發(fā)展將經(jīng)過三個(gè)階段。第一階段是單一應(yīng)用,包括基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)及體征數(shù)據(jù)采集收和處理;第二階段是外在環(huán)境數(shù)據(jù)的融合,從而產(chǎn)生更多有價(jià)值的數(shù)據(jù),這是接下來發(fā)展的必然趨勢。第三階段是人工智能,可穿戴設(shè)備將扮演重要角色,用戶將可以無感知的和世界互聯(lián)。
目前,ADI公司在運(yùn)動(dòng)、心率等傳感器,低功耗解決方案等具體方案設(shè)計(jì)領(lǐng)域均有深度參與,并在外在環(huán)境數(shù)據(jù)融合方面做了大量工作,也就是說,ADI公司正在醫(yī)療可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的第二階段“大做文章”。
虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)設(shè)備發(fā)展得不盡如人意原因眾多。但視頻信號(hào)如何傳輸也是一個(gè)大問題。以HTC VIVE為例,定價(jià)高端以及線纜復(fù)雜,體驗(yàn)好、價(jià)格貴、便捷性較差、拖線也較沉。雖然HTC推出了無線版VIVE,則有可能由于干擾而出現(xiàn)圖像抖動(dòng)甚至斷續(xù)的問題?,F(xiàn)在,USB Type-C有可能解決這個(gè)問題。
硅谷數(shù)模(Analogix)半導(dǎo)體產(chǎn)品經(jīng)理胡偉寧就提出了這樣的觀點(diǎn)?!爸挥靡桓€就可以實(shí)現(xiàn)VR體驗(yàn)?!焙鷤幷f。他表示,USB Type-C接口可以簡化并延伸PC VR,簡化VR頭盔跟PC的連接方式,不用再拖HDMI接口和USB等多根線,一根線就可以兼顧傳輸視頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和充電,并且能夠提供更高清的分辨率和更快的傳輸速度,最好的一點(diǎn)是還可以互融互通。例如主流廠商采用DisplayPort Type-C的VR頭盔,可以接到LG的G5手機(jī)上使用。
他認(rèn)為,基于目前一些硬件的限制,VR頭盔想要實(shí)現(xiàn)無線還有一定的距離,比如技術(shù)不夠成熟、功耗達(dá)不到需要的要求。而用智能手機(jī),通過USB Type-C接口去連接VR頭盔會(huì)是更快普及的方案,因?yàn)槭謾C(jī)很普及,相應(yīng)的VR頭盔價(jià)格較便宜,便攜性也高。目前已有主流手機(jī)廠商和硅谷數(shù)模合作研發(fā),相應(yīng)的產(chǎn)品可能在2017年推向市場。
未來,在支持VR領(lǐng)域,USB Type-C接口也可能會(huì)有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),支持VR的應(yīng)用,包括DP1.4 with HBR3 (8.1Gbps)and DSC Compression的版本,可以支持刷新率到120Hz,達(dá)到單眼3K*3K的分辨率,未來4K的分辨率也可以實(shí)現(xiàn)。
USB Type-C接口肯定是未來智能手機(jī)的一個(gè)趨勢,而對于VRAR設(shè)備,胡偉寧認(rèn)為也需要跟手機(jī)端相對應(yīng),因此肯定是也要用USB Type-C接口。以連接手機(jī)的VR頭盔為例,VR頭盔本身可以是簡單的處理器+PCB+屏幕,還可以用手機(jī)通過USB Type-C為頭盔供電,因此設(shè)計(jì)也不需要考慮電池的分量,因此重量會(huì)比較輕。
2017年,半導(dǎo)體市場究竟是風(fēng)平浪靜還是波瀾起伏,讓我們拭目以待。