5G手機

多射頻系統共存及抗干擾設計面臨新挑戰 從射頻的角度來看，5G技術先進性的原因之一是因為5G通訊設備工作在更高的頻率，擁有更多頻寬。根據3GPP的定義，5G包括了如下圖所示的兩個頻譜範圍，分別是Sub-6GHz和毫米波(mmWave)頻段，在每個範圍內又細分了數十個頻段號，分配給不同國家的不同電信運營商使用。 以中國為例，中國移動得到了2515MHz~2675MHz和4899MHz~4900MHz兩個頻段，中國電信得到了3400MHz~3500MHz頻段，而中國聯通則被分配到了3500MHz~3600MHz頻段，放眼全球則各個電信運營商頻段的分配就更加複雜。 不同頻段在5G通訊設備裡，都對應著特定的射頻前端系統的硬體支援，對於5G通訊設備而言，如何在擁擠而複雜的頻譜環境中讓自己不被其他頻段設備干擾就成為了設計師必須要考慮的問題。 此外，5G移動終端設備除了支持5G通訊制式以外，還必須向下相容老的移動通訊制式，比如2G GSM、3G WCDMA/CDMA2000/TDSCDMA、4G TD-LTE/FD-LTE等在未來相當長時間內仍然會繼續提供服務，所以隨著通訊技術的不斷發展，通訊設備上務必會搭載越來越多種類的通訊系統(圖1)。 圖1　典型5G手機的手機模擬模型 比如華為推出的Mate 30 Pro 5G手機，便採用了最先進的5G天線設計，機身共有21根天線，搭載了包括5G、4G、3G、2G、Wi-Fi、BT、GPS、NFC等在內，多達8種無線通訊系統，這些系統在單獨工作的時候不會產生干擾問題，但當不同的通訊系統同時工作的情況下，產生的互調/交調頻譜分量或者雜訊信號很可能被抬高，導致某些極度敏感的無線系統(比如GPS)被嚴重干擾到無法正常工作。 5G通訊技術下，物聯網應用場景大量爆發，除了移動通訊設備外，在汽車、工業設備，國防設備等平台上也會搭載包括5G通訊在內的導航、探測、通訊、測控、數傳等眾多射頻系統，豐富多樣的系統特性包括了複雜的調製類型、超寬的頻率範圍、豐富的功率電平等。 這些平台上往往包含數十個射頻發射設備，這些發射設備中的倍頻器、混頻器、功率放大器等由於諧波洩漏、雜散輻射等會產生大量的交調產物，而擴頻調製、調頻工作等使雜散輻射頻譜大量增加。 同時這些平台上還包括了相當數量的射頻接收設備，這些接收設備的工作頻段各有不同，其敏感頻率(如鏡像頻率、諧波頻率等)也各有不同，隨著軟體無線電、數位化中頻、寬頻接收等技術的採用，使這些接收系統受到干擾的潛在風險大大增加，這些複雜的電磁干擾以及與電磁頻譜相關的軍事力量、設備、系統和平台的影響，成為決定整體系統和平台效能至關重要的因素。 射頻系統抗干擾模擬方案需具備五大要素 ANSYS射頻系統抗干擾模擬方案提供了一個複雜射頻環境中電磁干擾模擬的資料管理與分析的整體框架，將尖端的模擬引擎與多保真參數化模型相結合，實現對任何環境下共址干擾的準確預測，如運載平台、通訊基地台以及個人電子設備的共存和靈敏度降低等。並且針對不同傳真度登記的已知數據，可以進行不同層級的模擬分析。 這套模擬解決方案的設計理念是允許設計師在設計早期階段就開始模擬，直至整個系統設計完成後的維護階段。在設計和整合的早期就可定位出共址干擾問題，當定位出干擾問題，在對設備或系統進行否認和修改之前，便可以在軟體中進行改善策略的探索對比，從而說明客戶節省大量成本。 射頻系統共址及抗干擾模擬解決方案，所需要注重的能力包括以下幾個方面。 內建無線電模型庫和RF部件庫 多通訊系統共存情況下的射頻抗干擾模擬的第一步是對射頻系統的建模，射頻系統包含了收發機、濾波器、雙工器、放大器、混頻器、天線等諸多元件，能夠支援用戶方便快捷地實現射頻系統建模成為抗干擾模擬工具的重要技術要求。 ANSYS EMIT內置了多種通用的無線電模型庫(圖2)，包括GSM、CDMA、WCDMA、LTE、GPS、Wi-Fi、藍牙、VHF/UHF通訊、SINCGARS、CDL等許多通用的無線電模型，使用者可以直接調出使用。對於實現特殊功能的定制化無線電模型，客戶也可以通過參數化輸入對其發射頻譜和接收頻譜進行定義，也可通過導入測試資料的方式實現對未知無線電模型的建模。 圖2　EMIT內建的無線電模型庫以及可擴充的無線電模型 EMIT軟體中的無線電模型(Radio)可以是收發信機(Tranceiver)、發射機(Transmitter)或接收機(Receiver)，一個無線電模型中可以定義多個頻段(Band)，EMIT可對每個頻段配置相應的頻率、功率電平、調製方式等無線系統參數。對於發射機頻譜可以配置頻譜類別、發射功率、近端相位雜訊、遠端相位雜訊、諧波、雜散等指標，對於接收機頻譜則可以配置帶內敏感度閾值、混頻器產物、帶外雜散、飽和電平等參數。 ANSYS EMIT是用於複雜環境中射頻干擾(RFI)模擬的軟體。EMIT與ANSYS HFSS緊密配合，將射頻系統干擾分析與產業領先的電磁模擬相結合，能夠對天線到天線耦合進行建模，能夠可靠地預測多天線環境(具有多個發射器和接收器)中的RFI影響。眾所周知，在測試環境中診斷複雜環境內的RFI非常困難而且成本高昂，但是，利用EMIT的動態連結結果視圖，就可以通過圖形化信號跟蹤和診斷總結功能顯示干擾信號的源頭以及其到達接收器的路徑，從而快速確定任何干擾的根源。一旦找到干擾原因，EMIT就能快速評估各種RFI緩解措施，從而實現解決方案優化。 除了對無線電模型的快速參數化建模外，EMIT還內置包含濾波器、多工器、環形器、隔離器、功分器、放大器、線纜等在內的全面RF部件庫，這些寬頻部件模型可以生成搭建射頻系統所用的模組，這些部件模型可以利用EMIT內置參數化模型指定指標，或者通過其他模擬工具或測量獲得的特性資料生成模型。射頻系統模型中用到的無線電模型、RF部件和天線等模型的定義可保存在EMIT部件庫中以供將來使用，也可以共用給其他用戶使用。 支援多種傳真度的天線耦合模型 射頻系統的干擾路徑主要基於各系統天線之間的空間耦合，所以天線耦合資料成為決定射頻系統抗干擾模擬準確性的重要組成部分。對於設計初期的系統共存模擬驗證工作而言，該階段一般尚不具備搭載通訊系統的平台設備模型以及各系統天線的具體設計模型，所以此時並不能通過傳統電磁場模擬工具得到天線耦合資料。 而EMIT有多種天線耦合資料的定義方式，提供包括恒定耦合、路徑損耗、路徑損耗+增益、以及S參數等在內的多傳真度天線耦合資料供使用者選擇，耦合資料的精度隨之增加。 定耦合是指天線耦合量為使用者設定的與頻率無關的常數，用於系統設計初期的天線耦合度指標分配。路徑損耗天線模型的耦合量為基於自由空間內天線之間的路徑損耗，用於在設計初期考慮天線放置的不同位置對干擾程度的影響。 EMIT還可以考慮自由空間內天線之間路徑損耗以及相對方向上的增益計算得到的耦合量，用於獲悉天線設計類型之後的更準確的天線耦合資料提取，最準確的方法則是通過測試或電磁場模擬得到的寬頻S參數資料用於表徵耦合量，此資料充分考慮搭載通訊系統平台和天線的相互影響，適合用於系統設計完成後的最終抗干擾性能模擬驗證(圖3)。 圖3　EMIT多傳真度的天線耦合數據模型 EMIT內置了多種近似天線耦合模型，用於在具備更精確的天線隔離資料之前進行系統共址的抗干擾分析，在缺乏特定耦合資料的情況下，EMIT也可以用來計算避免產生干擾所需的天線間的耦合量。 快速準確的天線耦合模擬演算法 為了實現更準確的系統抗干擾模擬，使用者需要用到更準確的天線耦合資料來實現對射頻系統的建模，EMIT能夠導入天線測試資料作為耦合模型，支援使用工業標準Touchstone檔案格式描述的寬頻多埠隔離資料，而無需將所有的資料容納在單個Touchstone檔中，因為EMIT會將所有待考慮天線間的多組資料自動整合在一起。 EMIT還可以與ANSYS高頻電磁場模擬工具HFSS聯合工作，使用其商業化的電磁求解器對多天線、大尺寸的問題進行快速準確求解得到天線耦合資料。 HFSS具有的增強彈跳射線法(SBR+)求解器，利用射線追蹤技術求解天線在載入到大型平台上以後的輻射性能和耦合資料，而且SBR+在傳統的彈跳射線法基礎上添加了多種改良演算法，可以計算以前SBR演算法無法求解的邊緣電流修正、入射波衍射、陰暗區電流分佈、以及平台表面爬行波等各方面的影響，是業界最精準的射線法求解工具，可以輕鬆得到多副天線的互耦資料。 除了演算法層面，HFSS作為專業的電磁場模擬軟體還具有其他方面的巨大優勢，整合了天線設計庫，包含有數十種實際工程中常見的天線種類，使用者可以直接方便快捷地調用各種天線形式，還具備其他射線追蹤工具所不具備的物理模型，擁有與業界主流三維MCAD軟體的介面，準確高效地實現大型平台模型的導入匯出。 軟體具有強大的圖形介面，可以直觀地瞭解天線在大型平台上的輻射場圖，以及表面電流的分佈情況等。絕大多數任務都在不超過8G記憶體下完成求解，再配合HPC，利用硬體多核CPU和GPU加速，實現快速模擬得到結果。 考慮多射頻系統所有干擾因素 EMIT的1對1收發系統模擬對一對單獨Tx/Rx通道進行模擬，同時包括了收發系統相關的元件(如濾波器、電纜、放大器等)和天線的耦合度(ATA)，最後計算出接收機Rx的射頻干擾冗餘度(圖4)。 圖4　以EMIT功率流分析模擬射頻系統干擾 EMIT寬頻射頻干擾冗餘度模擬結果如圖5所示，上面的線條為接收機的敏感度閾值，該線條代表了接收機的寬頻敏感度指標。 圖5　接收通道寬頻射頻干擾冗餘度模擬結果 由於接收通道上混頻器的非線性效應，所以不僅接收帶內的干擾信號會影響靈敏度，在帶外某些頻點的干擾信號與接收混頻器進行高階互調，產生的互調產物也可能落在接收帶內，從而引起接收機敏感度惡化，所以接收通道需要同時考慮頻道內和頻道外干擾信號對靈敏度的影響。 圖5下面的線條是從發射系統耦合至接收埠的頻譜分量，低於上方敏感度閾值的頻點表示不會對接收機靈敏度造成干擾，而對超過閾值的頻點則是引起接收通道性能惡化的來源。 EMIT還能計算帶內的峰值射頻干擾餘量。由於混頻器、放大器等通道上的多個非線性器件，導致經過多次複雜交調互調後可能落在接收帶內的干擾信號譜非常豐富，如果分別考慮這些信號對接收敏感度的影響，從上面的寬頻射頻冗餘度結果來看都不會對接收系統靈敏度造成干擾。 但是，這些信號疊加起來產生的頻道內雜訊電平就很有可能超過接收機敏感度閾值，造成靈敏度惡化。所以如圖6所示，EMIT的頻道內峰值射頻干擾餘量則把多個落在接收帶內的干擾信號疊加起來，觀察是否超越了接收機閾值。 圖6　頻道內峰值射頻干擾餘量  EMIT還可以模擬當多個發射系統同時工作時，在多通道之間產生的有源互調交調產物，這些產物主要來源於兩個方面。 第一是多發射機同時工作，產生的發射頻譜耦合到接收機後與接收通道上的射頻前端非線性器件(如低雜訊放大器、混頻器等)產生的交叉調試。 第二是不同發射通道之間的互調，發射頻譜耦合到其他發射通道中，與其他通道內的非線性元件(如功率放大器、隔離器等)發生互調，得到的互調產物會由該發射通道往外二次耦合至接收通道，從而影響接收機靈敏度。 直觀的結果顯示和干擾診斷功能 EMIT提供不同層級的直觀結果顯示，通過場景矩陣結果可快速查看平台上哪個射頻系統受到了干擾，而通過電磁干擾邊限圖(圖7)，則可以完整的獲得收發通道的寬頻干擾情況，並能夠自動識別每種類型干擾的根源。 圖7　多射頻系統干擾模擬結果的可視化呈現 利用結果分組篩檢程式，用戶很容易從結果中排除特定類型的干擾(如共通道干擾)，這樣便可以看到最關心問題的結果，從結果的角度快速定位出干擾因素，從而可建議採取合適的改善措施。 EMIT的快速“what if”分析功能可以快速評估可用的干擾改善措施。例如，在調頻系統干擾分析中，可以從庫中快速拖放一個可調濾波器加入接收機通道，從而可以立即評估該濾波器的干擾改善效果。 在EMIT先進的介面下，通過高層級和低層級的分析匯總，以及內置的自動化診斷功能，用戶可以輕而易舉地把射頻系統間的干擾情況顯現出來。 常見的射頻系統抗干擾模擬案例介紹 汽車 如今，汽車總體通常搭載多個無線通訊系統，這些通訊系統的天線往往被放置得比較靠近，天線之間的相互耦合會帶來共址干擾問題，惡化部分敏感系統的接收性能，甚至使其功能徹底喪失，這就使得在汽車上的多通訊系統共址干擾影響的研究十分必要。 使用HFSS對各個天線進行三維空間輻射場性能模擬，將通過模擬得到的各天線輻射場結果搭載在汽車的相應位置上，使用HFSS的增強彈跳射線法求解器計算得到考慮汽車平台效應的各天線之間的寬頻耦合S參數結果。 圖8是汽車天線模擬結果的可視化結果。左側矩陣圖的最右側一列則反映了三個發射通道同時工作時的受干擾情況，對GPS接收設備而言，每個發射系統單獨工作時都不會影響其敏感度，但是三個發射系統同時打開後，矩陣中的深色單元框表示GPS接收設備受到干擾了。而右圖顯示出影響GPS頻道內敏感度的雜散頻譜以及其來源。 圖8　EMIT軟體多射頻系統抗干擾分析結果 為了消除受擾影響，在VHF收發機和FM接收系統通道都加上帶通濾波器，可以濾除帶外雜散的影響，也可以減小不同發射通道間的互調產物，改善GPS接收帶內敏感度。 圖9為使用抗干擾方案後的抗干擾分析結果，所有矩陣單元都變回淺色，這表明所有干擾效應都已被消除。 圖9　添加抗干擾方案後的分析結果，干擾問題不復存在 無人機與基地台 5G時代，萬物互聯，無人機的使用將會越來越普及，在給人們生活帶來便利的同時，無人機作為工作在複雜電磁環境裡的設備可能對其他設備產生干擾，也可能被其他高功率發射的設備(如同通訊基地台)干擾，設計師需要知道無人機和基地台需要至少保持多遠的距離，才能確保無人機能夠正常工作而不被基地台干擾。 EMIT可以對基地台和無人機兩個系統的所有發射和接收通道進行建模，通過功率流的分析方法對接收系統是否受擾進行模擬，生成如圖10所示的豐富的結果報告。 圖10右上方的矩陣圖清晰地顯示LTE基地台的發射信號對C2接收通道產生了干擾，而且當LTE基地台和無人機視頻下載系統兩個發射通道同時工作時會使GPS接收通道的靈敏度冗餘量不足(矩陣中用粗線框起的儲存格所示)。 圖10　EMIT對無人機和基地台共存時的射頻系統干擾模擬結果 在圖10的正上方的系統交互框圖中，EMIT用線條明確指出了干擾的源頭和產生的路徑，對C2接收機造成的干擾來源於900MHz的LTE基地台發射系統，基地台的發射功率經過基地台與無人機之間的天線耦合進入了C2接收機的接收通道，直接惡化了接收機的靈敏度。 圖10正下方的頻譜曲線則顯示了造成干擾的所有頻點，以及造成干擾的雜訊類型，此案例中對C2接收機的干擾是因為LTE基地台的發射功率超過了接收機的頻道外飽和電平。 為解決該干擾問題，直接在系統原理圖裡通過簡單拖曳的方式，在C2接收機通道前端添加帶通濾波器，元件的頻道內損耗、頻道外抑制度等指標都可參數化定義，也可通過導入實際濾波器S參數的形式對其進行配置，重新模擬即可在矩陣中觀察到，C2接收機通道的干擾問題已被解決(圖11)。 圖11　快速實施抗干擾對策，以解決干擾問題 以上案例展示了利用模擬的必要性，在日益互聯的世界中，無線系統的數量激增，其發生干擾和性能劣化的可能性也隨之增加。工程師可以在設計過程的早期階段評估盡可能多的備選方案，然後評估設計空間以優化關鍵設計參數。通過利用專業模擬軟體在研發早期階段確定有可能發生干擾的位置，企業能夠避免干擾問題，減少後期修復問題的成本和降低風險。 (本文作者任職於Ansys)

2019年底至2020年1月期間，原先預期2020上半年迎來5G換機潮，未料新型冠狀病毒(COVID-19)疫情延燒，造成世界行動通訊大會(MWC 2020)取消、各國供應鏈暫停及消費市場萎縮等衝擊，消費者的購買態度疲弱，5G通訊相關供應商的布局因疫情按下暫停鍵，減少大規模的布建行動，導致換機潮延後，資策會MIC下修5G手機2020年的銷售預估至2億台，IDC研究經理高鴻翔(圖1)則提出2020年的市場觀察重點在於目前占5G手機銷售市場三分之二的中國。中國最早經歷疫情嚴重的高峰期，現階段積極復工並加速布建5G，在2020下半年5G手機的市場表現中扮演要角。 圖1　IDC研究經理高鴻翔說明，中國的內需市場是2020下半年的5G手機觀察重點 上半年買氣傾向觀望　5G建設速度趨緩 回顧5G手機發展所面臨的挑戰，可由市場供給與需求兩方面分析。供給端的生產技術方面，5G手機增加射頻零組件，同時得要滿足體積小、降低耗電等條件，收訊則須完成Sub-6GHz及毫米波兩種頻段的商用化及布建。除克服技術門檻之外，仍須考量生產成本，才能將成本與售價控制在一定的範圍之內。資策會MIC資深產業分析師韓文堯(圖2)表示，5G手機的技術與方案已經成熟，品牌/晶片/通訊設備商皆積極推動產業邁進，不只提供中階以下5G晶片，散熱、耗電與訊號等問題都已解決。在技術逐步成熟的前提下，面對COVID-19疫情，5G建設趨緩但供應鏈並未完全停滯。 圖2　MIC資深產業分析師韓文堯表示，疫情爆發後，初估5G手機銷售由2.6億台下修到2億 需求方面，4G智慧型手機的技術更新已經趨緩，難有突破性亮點吸引消費者換機，因此5G功能作為新一波的手機賣點，受到供應商大力推廣。然而5G手機的專屬應用尚在發展階段，消費者不一定需要5G功能，加上受COVID-19疫情影響，消費者的購買以防疫民生用品或遠距上班/上課所需的平板與筆電為主；在整體市場因經濟緊縮造成消費者購買力下降的情況下，上述的採買順序顯示必需品排擠消費者更換手機的預算，導致2020上半年5G手機的買氣處於觀望階段。 5G手機銷售遞延　生產鏈受停工影響 Gartner分析師呂俊寬(圖3)說明，5G手機銷售現面臨遞延，換機潮將延後到今年Q4。原本預期要換機的消費者仍會購買5G手機，只是購買的時間點晚於預期，因此雖然2020上半年5G手機市場的成長不如預估，但換一角度看待，換機遞延同時代表服務或App開發商擁有更多時間研發並優化相關產品，營運商也有餘裕完善基地台的布建。甚至當新機購買時程延後且更多品牌廠商推出5G手機時，上半年處於觀望的消費者可能受到吸引，在下半年換機時從原本的4G手機改為選擇當時最新的5G型號。 圖3　Gartner分析師呂俊寬認為，5G手機銷售現面臨遞延，換機潮將延後到今年Q4 韓文堯指出，COVID-19疫情爆發前預測2020年5G手機將銷售2.6億台，疫情爆發後則初步估計將下修到2億台。而COVID-19影響全球經濟，5G手機的銷售則取決於各國疫情的恢復程度。近日歐美市場的疫情嚴重，許多州封閉、半導體IDM大廠停工，可能影響5G手機的生產鏈。東南亞則是半導體封測重鎮，因此疫情尚未受到控制，為被動元件的生產帶來風險；中國則進入復甦階段，因此大部分的零組件在中國疫情緩解後，已陸續恢復生產。 整體而言，就韓文堯觀察，上半年只要能出貨，手機品牌廠商還是會持續拉貨，但是目前進到第二季尾聲，全球的疫情控制程度還不明確，所有的預估將會隨疫情調整，無法提供太明確的數字，然而若是第三季的疫情仍不樂觀，未來拉貨的需求則會大幅下降，可能導致再次下修5G手機的市場預期。 從Sub-6GHz/毫米波窺探廠商布局 觀察5G手機市場成長趨勢，能夠從支援頻譜理解近期5G晶片廠商的布局策略。Sub-6GHz成本低、覆蓋廣，是目前5G通訊設備支援主流頻段；毫米波相較之下成本較高且覆蓋率低，目前只有高通(Qualcomm)提供5G手機的毫米波晶片。從台灣今年初各家電信的頻譜標售結果，可見台灣電信商瞄準的即是Sub-6GHz的使用市場。日本及韓國原訂今年布建毫米波，但因東奧延期與需求低落而減緩布建規畫；美國也以發展毫米波為主要目標，但基於毫米波低覆蓋及高成本的特性，使得美國的5G服務昂貴且普及率低。 韓文堯認為，今年的5G手機中預計90%將支援Sub-6 GHz，僅有10%左右支援高頻毫米波。針對晶片研發，各家廠商策略不同。其中高通率先推出同時支援Sub-6GHz及毫米波的晶片，其他廠商皆以開發Sub-6GHz為主，但也未放棄發展毫米波晶片，第一波推出5G手機的廠商如三星(Samsung)，即採用高通的解決方案(圖4)。三星、海思、紫光展銳也將研發自家的毫米波晶片，且研發腳步未受COVID-19拖延，廠商將照原定計畫於今年推出毫米波產品，因此未來毫米波的使用率可能上升。毫米波的應用趨勢可以美國為觀察重點，其中又以電信廠商Verizon推動毫米波最為積極。美國的電信營運商原本規畫今年年中買下Sub-6GHz頻譜，或者使用現有的4G頻段連接5G網路，若未來Sub-6GHz的覆蓋率增加，毫米波的必要性將下降。然而對Verizon而言，毫米波的網速才能真正與4G網路區隔，因此將主力聚焦在毫米波的服務上。 圖4　第一波推出5G手機的廠商如三星，即採用高通的毫米波解決方案 疫情打亂品牌競合　中國市場為觀察重點 COVID-19打亂市場預期，也改變5G手機品牌商之間的競合關係。韓文堯認為，當前市場對華為的發展相對有利。2019年爆發中美貿易戰，受到美國禁令限制，華為無法使用Google，因而可以預期華為在歐洲的市場將衰退，由其他品牌接收華為市佔率，因此蘋果(Apple)、三星等品牌原本預估在歐洲的銷售成長。然而COVID-19爆發至今，中國最先經歷疫情巔峰，而目前恢復速度較歐美快速，提供華為競爭過程的喘息機會。 在全球手機市場皆衰退的情況下，相比疫情發生前只有華為的5G手機銷售受貿易戰影響，現在其他廠商也因疫情而成長受限，提供華為另類競爭機會。其他中國5G手機品牌，如小米、OPPO等，現階段則為了降低風險並平衡各地市場，主力開發線上銷售管道。 中國趕在歐美之前積極部署5G基礎建設，成為5G手機內需龐大的市場，許多廠商也都在中國生產5G手機所需的零組件，目前疫情逐漸受到控制並復工，緩步復甦的情況能夠降低COVID-19對5G手機供應鏈的衝擊。同時，中國政府在疫情爆發後，亟欲恢復經濟成長，5G手機即是方法之一。高鴻翔分析，現階段中國的內需市場占全球5G手機消費的三分之二，因此2020下半年的5G手機市場有三個觀察重點。一是中國政府推動的力度，包含補助與政策等；二則為中國消費者在疫情發生後的消費能力；第三個次要觀察點則是當5G手機需求增加後，零組件的供應是否足夠。 綜觀5G手機市場，呂俊寬進一步補充，雖然疫情造成5G換機潮延遲，但是2021年的5G銷量將會持續成長。目前購機風潮因疫情而趨緩，疫情反而可視為給予5G手機一個良好的起點與發展空間，讓效能及成本的考量找到更適合的平衡點，提供更符合市場需求的產品。

5G手機成為各大行動晶片供應商進軍5G行動商機的首座灘頭堡，而為讓消費者享受到最佳的5G行動體驗，同時又兼具尺寸小、功耗低、高效能等特點，聯發科、高通、華為、三星等大廠，相繼在2019年發布5G SoC解決方案；眾多5G SoC方案問世，代表5G部署腳步不停邁進，也意味著各大行動晶片供應商在5G行動市場的競爭更趨激烈。 聯發科強打高速/AI特點 搶攻5G行動商機，聯發科開響第一槍，在2019年Computex展會期間宣布推出最新款5G系統單晶片。此一5G系統單晶片為採用7nm製程的多模數據機晶片，能夠為首批旗艦型5G智慧手機提供強勁的動能。 據悉，該款5G SoC內置5G數據機「Helio M70」(圖1)，縮小了整個5G晶片體積。該產品包含Arm最新的Cortex-A77 CPU、Mali-G77 GPU和聯發科先進的獨立AI處理單元(APU)，可充分滿足5G功率與性能要求，提供超快速連接以及更佳的使用者體驗。同時，該產品採用節能型封裝，此設計優於外掛5G數據機晶片的解決方案，能夠以更低功耗達成更高的傳輸速率，為終端手機廠商打造全面的超高速5G解決方案。 圖1　聯發科在2019年Computex展會期間鳴槍起跑，宣布推出最新5G系統單晶片。 該款多模5G行動平台適用於5G獨立與非獨立(SA/NSA)組網架構Sub-6GHz頻段，支援從2G~4G各代連接技術，以便使用者在全球5G逐步完成部署之前，享有無縫連接高品質的網路體驗。 聯發科技總經理陳冠州表示，該款晶片的所有功能均以滿足首批旗艦型5G終端產品而設計。業界、手機品牌客戶和消費者對5G有很高的期望，而此行動平台憑藉其更優秀的架構和影像功能，以及強大的AI和超高速5G連線速度，將協助終端裝置有強大的功能，為消費者帶來更佳的用戶體驗。 聯發科指出，該行動平台已於2019年第三季向主要客戶送樣，首批搭載該行動平台的5G終端產品最快將在2020年第一季問市。目前該公司已與領先的電信公司、設備製造商和供應商合作，以驗證其5G技術在行動通訊設備市場的預商用情況。 此外，聯發科同時與5G元件供應商及全球營運商在射頻技術領域(RF)展開密切合作，以迅速為市場帶來完整、基於標準的優化5G解決方案。在RF技術中合作的企業包括OPPO、Vivo，以及射頻供應商思佳訊(Skyworks)、Qorvo和村田製作所(Murata)。多家企業將共同合作，打造適用於纖薄時尚智慧手機的5G先進模組解決方案。 華為以小體積/高效能作為賣點 繼聯發科在2019 Computex展會期間發布5G SoC之後，2019德國柏林消費電子展(IFA)也成為各大手機晶片供應商輪番發布5G SoC之地。首先是華為於2019 IFA上發表全新麒麟990 5G SoC晶片(圖2)，並已宣布量產，且該公司旗下最新款旗艦手機Mate 30已搭載此一5G SoC。 圖2　華為新推出的麒麟990 5G SoC晶片強調小體積、高運算效能。 該款晶片是華為推出的全球首款旗艦5G SoC，並宣稱是業界最小的5G手機晶片方案。該產品基於7nm+EUV製程，將5G Modem整合到SoC晶片中，達到面積更小，功耗更低。 毫無疑問地，該款5G SoC也支援NSA/SA雙架構和TDD/FDD全頻段，滿足不同網路、不同組網方式下對手機晶片的硬體需求；而基於Balong 5000高效的5G聯接能力，麒麟990 5G在Sub-6GHz頻段下可實現2.3Gbps峰值下載速率，上行峰值速率達1.25Gbps。 此外，該產品還採用創新的NPU雙大核+NPU微核架構，以打造強大的AI演算能力。NPU大核可針對高運算場景實現卓越的性能，而NPU微核執行超低功耗應用，充分發揮全新NPU架構的智慧運算能力。 至於GPU搭載16核Mali-G76，全新系統級的Smart Cache實現智慧分流，可以有效節省頻寬、降低功耗。在遊戲方面，麒麟990 5G升級Kirin...

國際研究暨顧問機構Gartner預測，2019年個人電腦(PC)、平板和手機等裝置全球出貨量將下滑3.7%，其中目前全球使用中的手機數量超過50億支，在歷經多年成長後，智慧型手機市場已經接近轉折點。2019年智慧型手機銷售量將下滑3.2%，面臨該裝置市場歷來最大跌幅。 Gartner資深研究總監Ranjit Atwal表示，由於新功能的吸引力有限，讓消費者選擇延長智慧型手機的使用年限。Android和iOS的頂級機種使用壽命在2019年底前將繼續延長，主要原因在於這些手機的品質和技術功能都已大幅提升，消費者多認為其具有值得使用兩年以上的高價值。 消費者正面臨接受新技術和應用的瓶頸，Ranjit Atwal認為，除非裝置能提供特別的新用途、效率或體驗，否則使用者不容易有升級手機的需求。 而具備5G連網功能的手機，市占率將從2020年的10%增加到2023年的56%。Ranjit Atwal指出，主流手機廠商將希望透過5G連網技術，帶動既有4G手機的換機潮。不過，未來五年內全球推出商用5G網路的通訊服務供應商(CSP)將不到一半。 Ranjit Atwal進一步補充，目前已有十幾家服務商在多個市場推出商用5G服務。為確保智慧型手機銷售再度上揚，手機供應商已開始強調5G的性能特色，例如高速、網路可用性和強化的安全防護。一旦供應商推出具體計畫，讓服務更符合預期的初期表現效能，我們認為2023年5G手機占有率將達到所有手機銷售量的一半以上。2020年智慧型手機市場可望在5G帶動下恢復成長，成長率為2.9%。

Mollenkopf指出，5G的快速發展，一部分跟消費者希望有更快的傳輸速度有關，另一部分則是電信營運業者的大力推動，5G有兩大優勢特別受到電信業者的青睞。 首先，相較於4G，5G傳輸更有效率。Mollenkopf說明，5G使電信業者能夠因應持續上升的無線影音傳輸需求，滿足消費者對行動影音服務的龐大胃口；不僅如此，5G網路傳輸影片成本大約是現今技術的30分之1，且5G標準可以與新的無線電頻寬相容，提供更多創新服務，有時還能與有線寬頻競爭。 其次，5G將能串聯所有事物，讓各行各業實現數位化，像是以安全的方式遠端操控裝置，這是行動技術首次符合產業需求，不僅適用於消費者，各產業如醫療保健、教育、智慧城市等領域都能導入5G技術。 Mollenkopf指出，消費者和產業對於數據的需求正在急劇上升，若電信業者沒有良好的5G部署策略，將會在這波5G浪潮中處於落後的位置，且永遠無法追趕上領先者。而高通在這波5G浪潮中，扮演的不單單是單純的晶片製造/供應商，而是研發基礎技術的企業，不僅和各行業分享各種標準，也會提供支援的晶片，藉此發展能讓產業大規模應用的無線技術。 簡而言之，Mollenkopf認為，5G使電信業者能滿足大量數據傳輸需求，有了5G之後，消費者可以擁有更好的行動裝置體驗，不論是軟體更新、行動串流媒體、隨時更新個人社群等。到了2020年，5G將更加無處不在，不購買5G手機對消費者而言將是件困難的事情。 行動通訊晶片供應商高通執行長Steve Mollenkopf表示，5G讓消費者享有更快速的傳輸體驗，2020年消費者很難不買5G手機。  

5G風潮席捲全球，其傳輸速度比4G快上許多，可望提升各種行動設備的使用體驗。對此，高通(Qualcomm)執行長Steve Mollenkopf日前參加「Brainstorm Tech」研討會時表示，5G讓消費者享有更快速的傳輸體驗，到了2020年，Brainstorm Tech會議再度召開時，預計多數參與的人士將會擁有5G手機，「明年不買5G手機是件困難的事情，」5G將更無處不在。 Mollenkopf指出，5G的快速發展，一部分跟消費者希望有更快的傳輸速度有關，另一部分則是電信營運業者的大力推動，5G有兩大優勢特別受到電信業者的青睞。 首先是5G更有效率。Mollenkopf說明，5G使電信業者能夠因應持續上升的無線影音傳輸需求，滿足消費者對行動影音服務的龐大胃口；不僅如此，5G網路傳輸影片成本大約是現今技術的30分之1，且5G標準可以與新的無線電頻寬相容，提供更多創新服務，有時還能與有線寬頻競爭。 其次，5G將能串聯所有事物，讓各行各業實現數位化，像是以安全的方式遠端操控裝置，這是行動技術首次符合產業需求，不僅適用於消費者，各產業如醫療保健、教育、智慧城市等領域都能導入5G技術。 Mollenkopf指出，消費者和產業對於數據的需求正在急劇上升，若電信業者沒有良好的5G部署策略，將會在這波5G浪潮中處於落後的位置，且永遠無法追趕上領先者。而高通在這波5G浪潮中，扮演的不單單是單純的晶片製造/供應商，而是研發基礎技術的企業，不僅和各行業分享各種標準，也會提供支援的晶片，藉此發展能讓產業大規模應用的無線技術。 簡而言之，Mollenkopf認為，5G使電信業者能滿足大量數據傳輸需求，有了5G之後，消費者可以擁有更好的行動裝置體驗，不論是軟體更新、行動串流媒體、隨時更新個人社群等。到了2020年，5G將更加無處不在，不購買5G手機對消費者而言將是件困難的事情。 消費者對於影像傳輸的需求持續攀升。  

因應未來智慧手機、行動裝置AI、5G應用，三星(Samsung)宣布開始量產12Gb LPDDR5行動DRAM，此一DRAM將針對未來智慧手機中的5G和AI功能進行優化；另外，三星也計畫在本月稍晚開始大規模量產12GB LPDDR5的封裝(Package)，每個封裝中都包含8個12Gb晶片，以滿足高階智慧手機製造商對更高性能和容量的需求。 三星DRAM產品與技術執行副總裁Jung-bae Lee表示，透過大量生產基於三星第二代10nm製程製造的12Gb LPDDR5，三星將能為全球客戶及時推出5G旗艦智慧手機。未來三星將持續致力於推出下一代行動儲存技術，以提供更高的性能和容量，推動行動高端儲存市場的成長。 據悉，採用第2代10nm製程的12Gb LPDDR5 DRAM，其傳輸速度為5,500Mbps，比現有的LPDDR4X傳輸速度(4,266Mbps)快上1.3倍；並結合新電路設計、強化時脈、搭配低功耗特性等，新款DRAM的功耗大幅降低，和前一代相比下降了30%，在極快的傳輸速率下也能確保長期性能穩定。 三星指出，基於上述優勢，開始量產的12Gb LPDDR5 DRAM可以使下一代旗艦智慧手機充分利用5G和AI功能，如超高清影片錄製和機器學習，同時大大延長電池壽命。 另一方面，為了達到更靈活的生產管理目標，三星目前正考慮將12Gb LPDDR5生產線移至韓國平澤市(Pyeongtaek)，不過這還需取決於全球客戶的需求；同時，繼推出12Gb LPDDR5行動DRAM後，三星也計畫於2020年開發16Gb LPDDR5行動DRAM，以鞏固其在全球儲存市場的優勢。 三星宣布量產12Gb LPDDR5因應AI、5G應用。