從5G到NBIoT，從物聯(lián)網(wǎng)到可穿戴，看似平靜的2017年IC市場能蘊藏幾多波瀾？

連續(xù)兩年增速不超過 2%，這在半導體產(chǎn)業(yè)成型以后的幾十年時間中并不多見。智能手機增速放緩以后，半導體產(chǎn)業(yè)還沒有等來可以推動行業(yè)進入新發(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（VR）、增強現(xiàn)實（AR），還是去年大熱的人工智能（AI）與無人駕駛，對于半導體產(chǎn)業(yè)的拉動效應(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。

僅靠詩與遠方，是無法推動這個 3000 億美元級別市場再度加速的。多家機構(gòu)對 2017 年預(yù)估都頗為正面，不過 2017 年半導體市場的增長，推動力并非有新決定性應(yīng)用，而是由于庫存波動造成的價格上漲。 作為電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)， 半導體集成電路產(chǎn)品開發(fā)周期長，生命周期長，電子系統(tǒng)硬件設(shè)計基本都需要等核心芯片出樣片以后才能進行開發(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)品才不會一上市就過時。

雖然，從下游應(yīng)用來看，2017 年可能不會有太多的驚喜。但半導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行了探討，是管窺 2017 市場前景的一個極好的機會。

5G 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四個特點
4G 部署成熟以后，通信業(yè)處于一個空檔期。在 2020 年商業(yè)化之前的時間表，工信部還沒有給出，因此運營商都在提 4.5G 或 Pre 5G 的概念。但國外對 5G 的商用化進程相對較快，美國、韓國和日本都計劃在 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

在研討會上，美國國家儀器（NI）中國區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理姚遠談了對于 5G 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四點看法：通信發(fā)展是就是帶寬發(fā)展史；5G 天文數(shù)字進入量的設(shè)備，對于測試提出了嚴峻考驗；5G 技術(shù)中，時延決定應(yīng)用場景是否現(xiàn)實；只有通過原型設(shè)計來進行足夠的技術(shù)路線驗證，來能真正實現(xiàn) 5G 技術(shù)。

姚遠表示，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，用戶體驗越好。經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，移動通信速率已經(jīng)從 GSM 時代的 9.6kbps（千位每秒）發(fā)展到 4G LTE 時代的 100Mbps（百萬位每秒），通信帶寬的不斷發(fā)展，才促進了移動設(shè)備的大發(fā)展，并改變了用戶的通信習慣，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），同時接入的設(shè)備數(shù)是 4G LTE 技術(shù)的 100 倍，在高速移動環(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，姚遠表示，通過與諾基亞等公司合作，在 2015 年，就在 NI 平臺上實現(xiàn)了 10Gbps 通信速率的系統(tǒng)。

Gartner 估計 2020 年接入的設(shè)備會超過 500 億臺，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 時代將會面臨的問題，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。通過原型平臺進行相關(guān)的算法驗證與方案測試就是最常見的方法之一，這正是 NI 的強項。針對這些挑戰(zhàn)，姚遠也各舉一例進行解釋。

802.11ax、藍牙與 NBIoT
像蜂窩移動通信技術(shù)一樣，包括 Wi-Fi 和藍牙在內(nèi)的各種無線連接技術(shù)也在不停的演進。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。

事實上，對于無線連接技術(shù)最終用戶而言，標準林立并不是好事，縱使開發(fā)人員用盡九牛二虎之力去優(yōu)化用戶體驗，當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。

當然，相比有線連接，無線連接優(yōu)點最突出的優(yōu)點就是突破了線束束縛，這使其在部署網(wǎng)絡(luò)時較少受到空間限制，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)楊學賢

雖然在看得到的未來，無線技術(shù)標準組織各不相讓的情形不會有太大改善，用戶的抱怨也不會讓各標準組織有不統(tǒng)一就毀滅（One World or None）的緊迫感。但實際做產(chǎn)品與方案的廠商，還是在推動各種技術(shù)的相互融合，在這次會議上，賽普拉斯（Cypress）亞太區(qū)物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用總監(jiān)楊學賢重點介紹了 Cypress 的嵌入式設(shè)備無線互聯(lián)平臺（Wirless Internet Connectivity for Embedded Devices，簡稱 WICED），該平臺上就提供很多無線復(fù)合接入方案，例如 Wi-Fi 加藍牙的芯片及藍牙加 Zigbee 的芯片。

在介紹 WICED 平臺之前，楊學賢先講解了 Wi-Fi 與藍牙技術(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)，可同時接入多個用戶，最高速率達 10.53Gbps，與前五代相比，在車站、機場與體育場等人流密集場所，每個用戶的平均數(shù)據(jù)吞吐量提升四倍。

相比舊規(guī)范，新推出的藍牙 5 規(guī)范在性能上實現(xiàn)了“2、4、8“的提升，即傳輸速率是藍牙 4.2 的 2 倍，達到 50Mbps，低功耗藍牙（即 BLE）傳輸速率也相應(yīng)翻倍，達到了 2Mbps；傳輸距離是舊標準的 4 倍，約為 240 米左右；廣播數(shù)據(jù)吞吐量是舊標準的 8 倍。藍牙 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。

楊學賢告訴與非網(wǎng)記者，WiFi 和藍牙各有優(yōu)點，WiFi 便于保持網(wǎng)絡(luò)暢通，提供寬帶鏈路，藍牙則功耗低，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)注的一個方向，華為海思高級分析師王志國對 NBIoT 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的前景進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 的芯片樣片就會出來，由于 NBIoT 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)引入了傳統(tǒng)電信運營商，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，運營商與通信設(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)射功率等級的推出也是值得關(guān)注的一個方向。

用戶設(shè)備功率等級（User Equipment Power Class，簡稱 PC）對用戶終端設(shè)備的最大發(fā)射功率進行了規(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，移動通信標準組織 3GPP 僅規(guī)范了一種用戶設(shè)備功率等級，即功率等級 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。手機發(fā)射功率越小，對同區(qū)域內(nèi)其他手機的干擾越??；手機發(fā)射功率越小，其耗電量越低，待機時長與通話時間就越長。

但發(fā)射功率越小，可覆蓋范圍也就越小，尤其是移動通信頻譜逐漸向高頻遷移，由于高頻無線信號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）頻段的信號覆蓋區(qū)域會更小。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)，這往往會造成接入或切換失敗。

要改善上述兩個問題，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，導致小區(qū)邊緣用戶的業(yè)務(wù)體驗還有待提高。

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的另外一個方法是提升發(fā)射功率。據(jù) Qorvo 中國區(qū)移動產(chǎn)品銷售總監(jiān)江雄介紹，用戶設(shè)備功率等級 2（PC2）的概念在 2015 年時提出，2016 年 3GPP 開始 PC2 標準制定工作，目前標準已經(jīng)凍結(jié)。預(yù)計在 2017 年年中時，美國運營商 Sprint 就會推出全球首個支持 PC2 的商用化產(chǎn)品，到 2018 年中國移動也將推出 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，增加覆蓋率就不需要像以往一樣增加很多基站了，“這對運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增加，從而影響移動設(shè)備的續(xù)航時間？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。

我們其中的一個方案就是說我們是整個的工藝的提高，這個工藝提高背后實際上是 GaAs 技術(shù)的提升，功率提升的時候?qū)嶋H電流并不會增加很多的，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，電流表現(xiàn)很好。因為采用的是 TDT 技術(shù)，所以并沒有看到電流明顯增加。另外我們還會采用 ET 技術(shù)應(yīng)對電流提高的問題，以達到省電的目的?！?/p>

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 32.8%，中國增速達 52.9%。IDC 估計，廣義可穿戴設(shè)備在中國的出貨量，接下來了三四年將達到 8000 萬 -1 億。預(yù)測 2020 年全球出貨量會達到 2.37 億，中國出貨量會達到 0.83 億。

ADI 公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝

王勝認為，可穿戴設(shè)備發(fā)展將經(jīng)過三個階段。第一階段是單一應(yīng)用，包括基礎(chǔ)的運動及體征數(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 公司在運動、心率等傳感器，低功耗解決方案等具體方案設(shè)計領(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（VR）設(shè)備發(fā)展得不盡如人意原因眾多。但視頻信號如何傳輸也是一個大問題。以 HTC VIVE 為例，定價高端以及線纜復(fù)雜，體驗好、價格貴、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)圖像抖動甚至斷續(xù)的問題?，F(xiàn)在，USB Type-C 有可能解決這個問題。

硅谷數(shù)模(Analogix)半導體產(chǎn)品經(jīng)理胡偉寧就提出了這樣的觀點。“只用一根線就可以實現(xiàn) VR 體驗?！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、數(shù)據(jù)信號和充電，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 手機上使用。

他認為，基于目前一些硬件的限制，VR 頭盔想要實現(xiàn)無線還有一定的距離，比如技術(shù)不夠成熟、功耗達不到需要的要求。而用智能手機，通過 USB Type-C 接口去連接 VR 頭盔會是更快普及的方案，因為手機很普及，相應(yīng)的 VR 頭盔價格較便宜，便攜性也高。目前已有主流手機廠商和硅谷數(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 接口也可能會有相應(yīng)的行業(yè)標準，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，達到單眼 3K*3K 的分辨率，未來 4K 的分辨率也可以實現(xiàn)。

USB Type-C 接口肯定是未來智能手機的一個趨勢，而對于 VRAR 設(shè)備，胡偉寧認為也需要跟手機端相對應(yīng)，因此肯定是也要用 USB Type-C 接口。以連接手機的 VR 頭盔為例，VR 頭盔本身可以是簡單的處理器+PCB+屏幕，還可以用手機通過 USB Type-C 為頭盔供電，因此設(shè)計也不需要考慮電池的分量，因此重量會比較輕。

2017 年，半導體市場究竟是風平浪靜還是波瀾起伏，讓我們拭目以待。