射頻、連接性和軟件方面的進(jìn)步對(duì)于提高物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的功能和可擴(kuò)展性至關(guān)重要。企業(yè)對(duì)更高運(yùn)營(yíng)效率以支持更高決策能力和更低成本的日益增長(zhǎng)的需求正在將無(wú)線(xiàn)技術(shù)連接模型擴(kuò)展到所有垂直市場(chǎng)，例如智能電網(wǎng)和智能城市。無(wú)線(xiàn)電架構(gòu)、電路實(shí)現(xiàn)和半導(dǎo)體技術(shù)的新發(fā)展正在增強(qiáng)集成，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)于消費(fèi)和工業(yè)部門(mén)的新產(chǎn)品。

在與 Maurizio Di Paolo Emilio 的書(shū)面交流中，Keysight Technologies的 5G 項(xiàng)目經(jīng)理 Roger Nichols 和汽車(chē)和能源解決方案負(fù)責(zé)人 Frederic Weiller 討論了無(wú)線(xiàn)/射頻市場(chǎng)相關(guān)技術(shù)的前景和挑戰(zhàn)。

M：功率射頻半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)存在于許多設(shè)備中，例如射頻功率放大器。您如何看待該技術(shù)的未來(lái)市場(chǎng)份額機(jī)會(huì)？

Roger Nichols：功率半導(dǎo)體的份額多年來(lái)一直在增長(zhǎng)，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體 (LDMOS) 技術(shù)的早期工作現(xiàn)在發(fā)展到氮化鎵 (GaN) 使用的顯著增長(zhǎng)。LDMOS 在早期技術(shù)中具有重要用途，可用于 1 GHz 以下的大量成本相對(duì)較低的應(yīng)用。然而，砷化鎵 (GaAs) 是一種“射頻功率半導(dǎo)體”，如今幾乎每部為第 3 代及以后生產(chǎn)的手機(jī)都配備了 GaAs 射頻前端。因此，GaAs 的份額很大，并且在過(guò)去四年中一直相對(duì)穩(wěn)定。

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GaN 用于移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施（蜂窩站點(diǎn)）功率放大器的增長(zhǎng)，特別是在 2012-2015 年的大型 LTE [長(zhǎng)期演進(jìn)] 擴(kuò)建中，牢固地確立了 GaN 在主流用途中的地位，相關(guān)的數(shù)量有助于降低成本用于更廣泛的商業(yè)通信用途。關(guān)于 5G 技術(shù)——尤其是那些需要“中頻”、3 至 7 GHz 功能的技術(shù)，當(dāng)然還有那些需要在 24 至 52 GHz 的 FR2 頻段中運(yùn)行的技術(shù)——是否能夠負(fù)擔(dān)得起使用更昂貴的射頻功率化合物半導(dǎo)體 (III-V)。所以問(wèn)題是，體積的哪些部分是由硅和/或硅鍺 (SiGe)、GaAs 甚至 GaN 驅(qū)動(dòng)的？答案將是一個(gè)混合體。

硅在工藝和封裝技術(shù)方面是最便宜和最成熟的。與構(gòu)建放大器陣列相關(guān)聯(lián)的技術(shù)，每個(gè)與天線(xiàn)陣列中的天線(xiàn)子集相關(guān)聯(lián)，允許與單個(gè)放大器相關(guān)聯(lián)的單個(gè)元件不可能獲得的增益?；诠璧南嗫仃囂炀€(xiàn)技術(shù)在某些 5G 應(yīng)用中顯示出前景，即使在 FR2 頻段也是如此。但 5G 將推動(dòng)對(duì)從低至 600 MHz 到至少 47 GHz 的頻段的投資。事實(shí)證明，3 至 7 GHz 之間的新商業(yè)無(wú)線(xiàn)電頻段的鏈路預(yù)算（發(fā)射器和接收器之間允許的射頻功率預(yù)算，以確保接收器具有足夠的信噪比）具有挑戰(zhàn)性，從而推動(dòng)了對(duì)高效功率放大器的更多需求和低噪聲接收放大器。

毫米波 (mmWave) 網(wǎng)絡(luò)分析儀可讓您全面表征互連和有源設(shè)備，例如低于 6GHz 和毫米波頻率的放大器、混頻器和變頻器。

III-V 族技術(shù)，例如 GaAs 和 GaN，可以生產(chǎn)效率更高的放大器，因此盡管存在成本、產(chǎn)量和技術(shù)挑戰(zhàn)，但對(duì)這些技術(shù)的需求將會(huì)不斷增長(zhǎng)。數(shù)十年來(lái)，是德科技一直致力于幫助我們的客戶(hù)設(shè)計(jì)和測(cè)試來(lái)自這些和其他流程的設(shè)備。我們擁有自己的 III-V 族射頻功率半導(dǎo)體制造和封裝技術(shù)，可用于我們自己的測(cè)試設(shè)備。隨著我們推進(jìn)我們自己的流程和我們幫助我們的客戶(hù)做同樣的事情，我們希望這個(gè) [活動(dòng)] 作為一個(gè)不斷增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)繼續(xù)下去。

M : 電信部門(mén)正在接近采用 5G 無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。由于數(shù)據(jù)傳輸速度遠(yuǎn)高于4G，這肯定會(huì)提高設(shè)備的效率。您如何衡量這項(xiàng)新興技術(shù)的潛力？大規(guī)模建立5G需要什么？

尼科爾斯：5G 的愿景遠(yuǎn)不止數(shù)據(jù)傳輸速度的進(jìn)步?！绑@人的快”只是 5G 詞匯中已包含五年多的五個(gè)愿景短語(yǔ)之一。其他是“人群中的優(yōu)質(zhì)服務(wù)”、“超實(shí)時(shí)可靠的通信”、“最佳服務(wù)隨處可見(jiàn)”和“無(wú)處不在的事物通信”。其潛力不僅僅是超快的電影下載或更好的視頻游戲體驗(yàn)。5G 的其他重點(diǎn)領(lǐng)域包括系統(tǒng)容量的大幅增加，不僅是為了增加用戶(hù)和設(shè)備的數(shù)量，而且是為了處理各種各樣的應(yīng)用程序——從具有大量低數(shù)據(jù)需求連接的應(yīng)用程序到那些連接較少但對(duì)數(shù)據(jù)速度要求很高的人。

更重要的是 5G 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要靈活得多，網(wǎng)絡(luò)功能的大部分都在軟件中實(shí)現(xiàn)。這將允許對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬“切片”，將不同的切片應(yīng)用于不同的應(yīng)用程序集。例如，網(wǎng)絡(luò)的一部分將用于傳統(tǒng)的移動(dòng)寬帶用途，另一部分可能用于與促進(jìn)自動(dòng)化運(yùn)輸相關(guān)的高可靠性或低延遲應(yīng)用。潛力是更廣泛的企業(yè)和應(yīng)用程序可以利用網(wǎng)絡(luò)并為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商及其各自的供應(yīng)鏈開(kāi)辟新的商業(yè)模式。

那么需要什么？建立新一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有三個(gè)典型的重點(diǎn)領(lǐng)域。所有這些都基于政策和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，這些政策和標(biāo)準(zhǔn)共同使技術(shù)得以建立和推廣。首先，需要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)本身，而這必須在保持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行。其次，用戶(hù)，無(wú)論是人還是機(jī)器，都需要用戶(hù)設(shè)備和設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。第三，必須開(kāi)發(fā)和加強(qiáng)新應(yīng)用的軟件和商業(yè)模式。總而言之，這些需要數(shù)年時(shí)間才能建立。

第一個(gè)商業(yè)“生產(chǎn)”5G 網(wǎng)絡(luò)于 2018 年底開(kāi)通，未來(lái)幾個(gè)月還會(huì)有更多網(wǎng)絡(luò)。與所有前幾代人一樣，這些[部署] 僅從幾個(gè)有限的地理區(qū)域開(kāi)始，并從那里開(kāi)始發(fā)展。自 2013 年以來(lái)，是德科技一直與業(yè)界合作，推動(dòng) 5G 的研究、開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)和發(fā)布。我們很高興看到這些首批系統(tǒng)啟動(dòng)并運(yùn)行，并將繼續(xù)成為這一代發(fā)展的一部分。

M : 自動(dòng)駕駛汽車(chē)的成功與傳感器——例如無(wú)線(xiàn)電探測(cè)和測(cè)距（雷達(dá)）和光探測(cè)和測(cè)距（激光雷達(dá)）——以及連接技術(shù)密切相關(guān)。5G 無(wú)線(xiàn)協(xié)議如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車(chē)之間增強(qiáng)的、更高效的連接？

Frederic Weiller：隨著自動(dòng)駕駛、聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)和 5G 的發(fā)展不斷獲得動(dòng)力，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在保持整個(gè)車(chē)輛、基礎(chǔ)設(shè)施和行人生態(tài)系統(tǒng)同步方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。為了提高道路安全并減少事故數(shù)量，隨著自動(dòng)駕駛的出現(xiàn)，這可能變得更具挑戰(zhàn)性，迫切需要車(chē)輛觀(guān)察周?chē)l(fā)生的事情，預(yù)測(cè)即將發(fā)生的事情，相互溝通，并采取主動(dòng)安全措施。

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汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)集成了多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)，允許車(chē)輛無(wú)縫共享和接收信號(hào)，從而使道路更安全。這些技術(shù)包括：

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)，被稱(chēng)為汽車(chē)的“大腦”。這些系統(tǒng)通過(guò)使用巨大的計(jì)算資源、傳感器融合、機(jī)器學(xué)習(xí)和路徑規(guī)劃來(lái)幫助自動(dòng)化駕駛過(guò)程；

與雷達(dá)、LiDAR 和光學(xué)傳感器（相機(jī)）的傳感器融合；

集汽車(chē)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、強(qiáng)大信號(hào)處理、高清地圖高精度導(dǎo)航、人工智能于一體的高速信息系統(tǒng)。

車(chē)對(duì)萬(wàn)物（V2X）是一種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，使車(chē)輛、路邊基礎(chǔ)設(shè)施和弱勢(shì)道路使用者能夠相互連接并相互通信。雖然專(zhuān)用短程通信 (DSRC) 已從早期開(kāi)始受益，但該表顯示了蜂窩 V2X 如何不僅迎頭趕上，而且為未來(lái)做好準(zhǔn)備。

蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng) (C-V2X) 目前基于 3GPP Release 14 LTE-A Pro 蜂窩調(diào)制解調(diào)器技術(shù)。今天，作為 C-V2X 的初始版本的 LTE-V2X 即將商用，它將允許車(chē)輛相互通信并與周?chē)h(huán)境進(jìn)行通信。

審核編輯：劉清