迎5G毫米波商機 Anokiwave與伙伴打造O-RAN生態系統
- 李佳玲／台北
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為了搶佔即將暴發的5G毫米波基地台商機，美國5G射頻晶片業者Anokiwave偕円通科技、晟曜科技與恩智浦半導體等合作夥伴，日前於台北聯合舉辦「O-RAN開放性架構下的5G新商機- mmW 5G Made Simple技術研討會」研討會，向市場展示5G毫米波基地台新一代解決方案與發展藍圖，同時針對5G毫米波的未來發展，四家業者因各自位處產業不同的環結，就自身的角度發表其看法，為有意打入5G毫米波基地台供應鏈的台灣業者提供參考，而四家業者的合作，也象徵全球5G毫米波基地台相關的生態系統也已經逐漸成熟。
儘管5G應用自2019年下半開始，就已有晶片與手機業者陸續推出產品在市場上銷售，但眾所皆知，真正的5G應用必須進入毫米波頻段才能有所發揮。但進入2020年後，由於COVID-19(新冠肺炎)的暴發，為全球經濟帶來極大的不確定性，加上5G網路的建置需要極大的布建成本，儘管如美國、歐洲與日本等地皆已經啟動5G毫米波頻段的商用，但市場對於5G毫米波市場的起飛，仍有不少抱持懷疑的看法。
對此，Anokiwave亞太區銷售總監張肇強引述Verizon的數據表示，即便疫情在美國肆虐，但自疫情暴發後的兩年多的時間，Verizon平均每一年皆部署了14,000座5G毫米波基地台，同時美國目前搭載5G毫米波的手機數量也累計達2,500萬支。由此可見，5G毫米波市場並未受到疫情影響而完全止步。而展望5G毫米波基地台市場的發展，依據SmallcellForum的統計數據，全球5G毫米波Smallcell無線電單元的成長動能相當強勁，2022~2026年的CAGR為318%，顯然全球各大電信業者對於5G毫米波的應用商機有相當大的期待。
晟曜科技通訊事業處處長顏擇中呼應張肇強的說法，他觀察，過去4G發展之初，其發展脈絡與5G相同，消費者願意採用的意願其實不高，但隨著4G標準的制訂在中後期的發展階段，進入到LTE Advanced標準後，有了較為明確的目標，4G的接受度才開始有相當明顯的成長。顏擇中認為，由於現階段Rel.18的標準仍在制訂當中，預計商用化將會是在2024年，屆時5G整體市場就能有相當顯著的成長。
Anokiwave第四代解決方案全數就位 為客戶帶來更高性價比
張肇強進一步指出，O-RAN聯盟的組成主要是由全球各大電信業者所催生，其主要目的就是希望能夠降低電信網路的總硬體建置成本，長期來看，預估會有70%的Smallcell無線電單元的硬體設計會以O-RAN所提供的架構為主，所以要如何將毫米波與O-RAN等重要的環結加以串聯，成為市場必須思考的重點。而為了因應即將到來5G毫米波基地台商機，Anokiwave在毫米波波束成形晶片與上下變頻器(IFIC)都已經準備好新一代解決方案，提供更高的整合度與性能表現，協助客戶打造性價更高的5G毫米波基地台終端。
Anokiwave在5G基地台的收發器元件與天線等產品的發展，已經有八年以上的時間，在波束成形晶片與上下變頻器的產品也已經準備好第四代的方案，而且全是採用矽製程進行量產。在波束成形晶片方面，預計會有三款全新的產品面市，第一款是整合24/26GHz(n258)頻段與28GHz(n257/n162)頻段，第二款則是整合39GHz(n260)與42GHz(n259)頻段，第三款則是因應全新頻段47GHz(n262)。
張肇強透露，前一代的波束成形晶片是依據各頻段獨立提供，客戶若要支援較多的頻段，採用的晶片數量就會增加，再加上又有新的頻段就位，可以想見整體的硬體成本會有所提升，有鑑於此，第四代產品的思考方向就朝向將支援不同頻段的波束成形晶片加以整合，與此同時，第四代波束成形IC的線性功率表現也明顯優於第三代，對於客戶來說，可以說是性價比相當高的選擇。
至於上下變頻器(IFIC)，其全名為IF Up/Down Converter，其功能近似於智慧型手機的Mixer元件，有別於第三代，第四代最大的特色是將PLL(鎖相迴路)、VCO(石英震盪器)與Synthesizer等元件加以整合。張肇強特別強調，基地台有別於智慧型手機，在射頻元件方面的系統設計還是性能表現為優先，所以在傳統的系統設計上還是偏重以離散式的設計方式為主，但在以性能為前提下，能提供更高整合度的方案，儘可能協助客戶將系統設計達到最佳化。
恩智浦半導體以SDR為基礎 提供基地台所需處理器
5G基地台系統設計，除了需要有優異的射頻前端元件搭配外，後端的數位處理也需要有對應的處理器負責。恩智浦半導體產品及全球市場經理張嘉恆表示，恩智浦除了在車用半導體廣為人知外，在5G基礎建設領域也有完整的數位處理器方案，一是基頻處理器(處理通訊物理層運算)，其次則是處理通訊協議的多核心處理器。
觀察過去5G的進展，在2018~2019年剛進入5G商用時，主要的標準還是以Rel.15至Rel.16為主，到了2022年，則會是以Rel.17，預計明後年，就會陸續往Rel.18的方向邁進。那這幾年來的標準演進，最大的變動是來自於通訊物理層的變動，所以處理器的開發自然不能以固化的設計方式來思考，因此恩智浦以SDR(軟體定義無線電)的作法來加以因應最新標準的演進。
張嘉恆進一步指出，在過去一年多的時間裡，恩智浦、Anokiwave以及円通科技合作，協助市場解決了相當多的問題。最主要的合作領域，就是針對通訊物理層的部分，就三方的合作成果之上，再來進行性能與訊號量測相關的驗證。如前所述，由於恩智浦的處理器基礎是以SDR為基礎，所以就恩智浦所提供的開發環境來說，處理器所支援的軟體、函式庫與API，客戶通通都可以找到原始碼，從無到有累積客戶的開發成果，同時若有需要，客戶也可以從底層修改其原始碼，來符合自身的需求。而從零組件的合作面向來看，負責與Anokiwave進行訊號傳輸的，就是恩智浦所提供的LA121x基頻處理器，透過高速的RF介面，來進行訊號傳遞，而負責整合的功臣就是円通科技。
恩智浦半導體資深應用工程師朱嘉政則是補充說明到，為了因應O-RAN所制定的規範，恩智浦的LA121x基頻處理器有搭配對應的韌體，藉此可以進一步與恩智浦的多核處理器(LX2xxx)對接，這部分皆是RU系統的設計範圍，與此同時，LA121x也肩負起與DU串聯的角色。
O-RAN聯盟成立 台廠將迎來5G毫米波基地台商機
從5G毫米波系統設計的角度出發，円通科技總經理陳文江分析，從2022年開始，採用5G毫米波的智慧型手機數量預料將會進一步攀升，想當然爾，5G毫米波基地台的數量勢必會有所提升。但5G毫米波基地台的硬體成本相對高昂，O-RAN聯盟的出現，有助於大幅降低基地台前端硬體成本。陳文江談到，O-RAN基本上就是提供一個開放架構，不同廠商的RU、DC與CU，只要通過OTIC的認證，就能彼此相容，這也就是一般市場上所俗稱的白牌化，廠商能就自己所擅長的能有更多的著墨，這對於台灣業者來說，其實是相當龐大的商機。
然而，從sub-6GHz進入到毫米波頻段，帶來的是更高頻率與更高傳輸量的系統設計，對於以毫米波的天線陣列來說，從一開始的系統整合之初，像是主動元件的挑選、系統設計的主要需求、及如訊號傳輸能量大小等多種因素，進而衍生許多的寄生電感與電容等被動元件以及散熱的問題，這都必須一一克服。
陳文江指出，円通科技團隊建立迄今，已有八年的時間，除了整合恩智浦與Anokiwave的解決方案供客戶所使用外，円通科技也有與其他量測業者合作，結合各方所擅長的軟硬體方案，開發出完整的5G毫米波量測校正方案，協助客戶加速系統開發的時程。相較於傳統量測系統方案的建置作法，円通科技能提供建置成本較低也較為簡易的量測方案，讓客戶內部各部門無需為了借調量測實驗設備而有所協調，讓客戶內部可以跨部門，就量測面上所遇到的問題直接進行討論。
因應低軌衛星商機 Anokiwave推出波束成形IC
此次由Anokiwave主導所發起的研討會中，雖然重點大多聚焦在5G毫米波基地台相關的市場與技術發展，以及量測方案的建置等，四家業者的合作也展現了5G毫米波基地台產業生態系統的重要性。然而低軌衛星也是下一代無線通訊發展極為重要的環結，市場也極為重視。
事實上，低軌衛星所需要用到的技術與毫米波息息相關，依其頻段所需，會分成Ku Band與Ka Band，而為求訊號性能表現良好，傳統的收發器晶片設計一向是採取整合式作法，但到了低軌衛星領域，就會採取離散式的設計，對此，不論是發射端或是接收端，Anokiwave都已有波束成形IC就位，就電力表現方面，可以為系統省去40~60%的直流電力，且無需外掛的LNA(低雜訊放大器)，加上該系列方案皆採取12吋晶圓量產，所以擁有相當優異的成本結構。張肇強透露，目前Anokiwave與全球主要的低軌衛星業者都有相當密切的合作，預計該領域Anokiwave也將有不錯的表現。
