2020年5G技术创新研讨会：从GaN工艺到测试技术，推动5G迅速商业化

日前，由全球电子科技领域知名媒体电子发烧友网主办的《2020年5G技术创新研讨会》成功举办。本次5G技术创新研讨会上，电子发烧友邀请到了英飞凌、上海移远、芯讯通、新思、Qorvo、是德科技、精测、宏电等高管，诸位专家在各自演讲中对5G的市场局势和技术趋势进行了探讨。从制造工艺、混合方案、IP设计以及测试测量等领域发表了自己的见解。
 
GaN在5G基站上应用现状及前景

图：Qorvo高级应用工程师Shawn Bao（保石）

 
本次研讨会上，Qorvo高级应用工程师的Shawn Bao（保石）为大家分享了《GaN在5G基站上应用现状与前景》。GaN技术目前广泛应用于基站领域，也同样应用在未来5G基站的三大主要应用场景下，高速率，低时延和万物互联。
 
Qorvo目前的GaN技术中，QGaN09和QGaN15技术主要工作在高频毫米波领域，QGaN25和QGaN25-HV大量运用于目前基站中sub-6GHz的应用场景，QGaN50工艺则主要用于广播业务。Qorvo如今已经囊括了从2W/mm到12W/mm功率密度的GaN技术，波段包含了L波段到Ka波段。

图：Qorvo的GaN技术

Trapping现象是GaN技术应用于基站中的最大挑战，该现象是无法消去的，Qorvo所做的努力就是尽可能地减小该效应产生的影响。第二代GaN工艺能将该现象减小到一个比较合理的范围内，从而在基站业务上获得更好的应用。

图：Trapping现象

 
Qorvo的GaN技术都采用了3MI平台，提供了sub-6GHz下的GaN功率放大器，电信产品有QPD0005、QPD0210、QPD0211等，满足了sub-6GHz下不同频段mMIMO应用的要求。同时还有6GHz下的一些小信号产品，比如双信道开关LNA模组和前置放大器等。
 
毫米波雷达市场仍存在不少的风险级挑战，这也是我国先行发展sub-6GHz的理由，但sub-6GHz仍是5G发展的一个重要方向。针对毫米波的大功率市场，Qorvo早期也推出了24-39GHz下的收发模组，几乎覆盖了全部的5G毫米波应用。

图：Qorvo 39GHz GaN收发模组

 
未来以来，5G+Wi-Fi加速万物互联

图：芯讯通产品部总经理邓乾怀

 
大会上，芯讯通产品部总经理邓乾怀带来了《未来以来，5G+Wi-Fi加速万物互联》的主题分享。邓乾怀提到物联网连接数见未来将会急剧增长，同时企业数字化转型趋势也日趋明显。从高带宽，海量连接，车载以及智能模组等领域，芯讯通部署了两亿+的连接数。
 
芯讯通已推出了三大成熟的5G商用模组，SIM8200EA M2、SIM8200G LGA和SIM8300 M.2。其中SIM8200EA主要应用于北美之外的sub-6GHz市场，并采用了M.2封装，方便客户切换到5G。SIM8200G针对全球主要运营商网络频段，LGA的封装也提供更多接口，方便客户进行二次开发，同时对设备可靠性有一定保障。SIM8300G与SIM8200G类似，但采用了M.2封装，且面向全球的sub 6GHz和毫米波频段。
 

图：芯讯通成熟的5G商用模组

 
根据速率、时延和并发数等要求，邓乾怀将行业市场应用分为了四大场景，工厂制造、港口和自动驾驶的低延时场景，智能电网、CCTV组成的海量连接场景，办公、住宅和商业区组成的固网带宽场景，以及行人环境下的移动宽带场景。

图：芯讯通5G+Wi-Fi6技术融合的参考设计

 
用可信赖的IP方案对应SoC设计中复杂的5G新规范及其功能需求

图：新思高新IP技术经理王迎春

 
接下来，新思高新IP技术经理王迎春为大家带来了《用可信赖的IP方案对应SoC设计中复杂的5G新规范及其功能需求》的主题分享。他介绍了5G商用条件下，作为芯片设计工程师需要准备什么，以及5G商用对SoC的设计又有哪些新的需求和趋势。
 
如下是一个典型的5G手机SoC的架构，图片下方是制程最高7nm的基带处理器，而上方则是制程最高5nm的应用处理器。其中深色方框的部分，新思都有对应的IP解决方案，比如LPDDR5/4x/4、UFS3.x、BLE5.x&Wi-Fi6以及PCIe4.0等模块。

图：5G手机SoC架构

 
在基带处理器中，新思在控制端提供ARC HS的DSP处理器设计，在这一多核控制系统下，与硬件加速器的交互效率更高。在信号处理端新思也提供了ARC EV处理器，并对通信算法和机械学习做了ISA优化。同时在ASIP Designer工具的支持下，缩短了工程师在芯片设计上所耗费的时间。除此之外，在应用处理器中，新思也提供了tRoot HSM的5G安全解决方案，其中包含真随机数发生器。
 
5G基础设施建设中需要自组网技术，而这一技术往往靠人工智能的支撑，新思也为此推出了EV7x Vision处理器IP，其算力最高为35TOPS。该IP中包含深度学习的加速器，速率达到了14k MACs。

图：新思EV7x Vision处理器IP设计

 
5G元器件测试

图：精测仪器高级应用工程师陈珍柱

 
最后，精测仪器高级应用工程师陈珍柱为大家分享了《5G元器件测试》的技术主题。电子系统由各种有源及无源器件组成，这些电路和器件在系统中具备相应的处理功能，针对不同器件电路的工作特性和测试参数的不同， 网络分析仪需要具备相应的功能和性能保证对被测件参数的正确测试。

图：器件功能及性能要求

在无源器件中，尤其是天线的测试需求其实很多时候都是它们的反射特性。但也要额外测试多天线系统下天线器件间的隔离。基站电缆、耦合器、滤波器和PCB等，除了反射特性之外，传输特性也需要加以测试。而Keysight为不同的器件也提供了最合适的测试平台。

图：无源器件测试的主要测试需求

 
在测试过程中，一同引入测速数据的还有测试误差。网络分析仪测试过程中的误差主要分为三类：系统误差，随机误差和漂移误差。其中系统误差是由于仪表内部测试装置的不理想引起，可在测试过程中通过校准消除。随机误差是不可预示的，主要来源于仪器内部噪声，也无法通过校准去除。漂移误差是仪表在校准后测试装置性能漂移，漂移误差主要是由于温度变化造成，需要通过进一步校准去除。

图：网络分析仪的测量误差

 
《2020年5G技术创新研讨会》在线视频回放，请点击：http://webinar.elecfans.com/replay/520.html