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5G 爆发前夕,将渗透哪些领域?

2019-03-14 来源:CSDN  浏览:    关键词:5g

新的通讯规范将会改动整个行业的体系结构和展开方向,但这种改动不会立刻发作,也不一定以十分明显的方式发作。

5G 曾经被吹捧为许多细分市场的新的赋能者,它将给移动电话、自动驾驶、虚拟理想(VR)和物联网等行业带来机遇。

但是,这个新的无线通讯规范将在何时和将以何种方式影响这些细分市场,以及它将对半导体设计产生什么样的影响,目前尚有很多问题和不肯定性。

基于 5G 承诺的通讯速度的大幅度进步和延迟的大幅度降低,系统供给商必需在将数据处置放在本地或在云端之间作出决议。

这将对半导体体系结构产生严重影响,包括处置器和内存的片上吞吐量、I/O 速度、功率预算,以至电池大小等等。

此外,这些决议还将遭到 5G 基础设备接入和通讯频率的影响。

不过,这些事情可能要等到数年后才会发作。

一开端,大部分的 5G 应用将在低于 6GHz 的范围内,也就是和 4.5G 相当。

最大的受益者将是移动电话行业,它将在一段时间内依然是 5G 技术的最大消费者。

移动电话的规范和存储容量将会由于 5G 技术的不时引入而持续进化,它们将依然是 5G 技术的展开的重要资金来源。

下一个阶段的展开是在毫米波技术引进之时。

这时分最重要的变化将开端发作。

普通的阅历规律是,任何一项新技术想要胜利,必需提供10倍的增益,要么是性能进步、或功率降低、本钱降低、面积更小或者多种增益的组合。

只需在那个时分,5G 技术才会真正地大放光彩。

“5G 将在衔接性能方面提供显著的改进,其目的是比目前 4G 的衔接性能进步1000倍”。

Steven Woo 说,他是 Rambus 实验室担任系统和处置计划的副总裁、出色的发明家。

“除了带宽方面的改进,5G 还承诺了降低延迟和更好的掩盖范围。

”在毫米波技术的应用初期,设计本钱和硅晶元出货面积将会显著上升。

电力耗费将成为主要的问题,这取决于基础设备和它能接受的负荷压力,由于它们需求承担信号发送和信号抵达时的计算工作。

一个真正能从 5G 中受益的范畴是边缘计算,其中功耗是一个限制要素。

“我们希望 5G 的引入能使物联网边缘设备的功耗更低,由于平均来说 5G 拉近了它们与接入点的距离。

” Cadence 的产品营销总监 Neil Robinson 说:“这意味着与 4G 通讯所需求的更长距离相比,5G 通讯所需求的功耗更低”。

这样就翻开了一扇大门,让我们有才干处置比目前愈加复杂的处置流程和通讯计划。

Woo 说:“5G 将提供更高的带宽,这意味着越来越多的终端(endpoint)将会更容把它们的数据传输到相邻位置,在那里这些数据得以在本地处置。

”这意味着只需少量的,级别更高的数据/信息,才需求传输到云端处置。

但这种计划也会很快变得复杂。

“5G 所需的高带宽和多天线战略意味着,从实质上讲,它们需求更高的能耗。

”西门子仿真部门市场营销高级总监 Jean-Marie Brunet 指出。

“但是,人们普遍以为物联网的大部分将是机对机(M2M)通讯。

而机对机通讯方式比人工启动的物联网更容易预测,因而机对机实例的低功耗算法应该更高效,这种说法是有争议的。

”实践上的益处将随着不同的应用和区域有所不同。

“归根结底,5G 将使每比特功耗降低10倍到100倍,同时带来相当于10倍的带宽增幅,这些变化将在元器件的寿命方面产生净增益,并同时进步10倍的效果。

因运用方式的不同这些益处会有所不同。

”这能否足以影响架构?物联网边缘设备已开端将推理运算本地化,以避免与向云端传输大量原始数据而带来的带宽影响。

“更高的带宽和更低的延迟将使在云端中止推理运算变得更容易,假如我们需求这样做的话。

” Cadence 的 Robinson 说。

“但是,隐私、安全、延迟和功耗问题可能会让这种方式变得不适合。

”Cadence 的 Tensilica IP 产品管理和营销高级总监 Lazaar Louis 也回应了这些担忧。

“对隐私战争安问题的担忧将会使推理运算继续留在边缘设备中止,”他说。

“将传感器搜集到的信息传送到云端会耗费能量,因而在边缘设备中止推理运算,能够俭省在边缘设备上耗费的能量。

”Rambus 实验室的 Woo 同意这一说法。

“更高的带宽可能不能扫除在边缘设备上中止推理运算的必要性,但它们将允许更大数量的物联网设备相互衔接,使基础设备能够跟上不时增长的物联网设备的需求,并使其捕获和传输的数据量不时增长。

”VR(虚拟理想)和AR(增强理想)虚拟理想(VR)碰到了难题。

假如没有更高的数据速率,设备供给商将很难消弭晕眩不适感,这大大地限制了 VR 的运用。

毫米波技术能够辅佐处置这个问题。

固然毫米波信号不能经过墙壁,只能在相对较短的距离内工作,但 VR 耳机和控制器的距离通常只需几英尺远。

“与以前运转同一款游戏的 4G 产品相比,高分辨率的 8K 游戏流媒体肯定会更快地将电池的电量耗光。

” Brunet 招认 “但是这并不是 5G 构成的,而是由于更高级的 CPU 和显现设备。

在毫米波频率下,关于空中下载(OTA)的功耗需求,收发器的功耗将会以加速度级地增加。

”自动驾驶需求将许多技术分离在一同,5G 就是其中之一。

“更低的延迟为具有自主驾驶才干的联网车辆带来了益处,在这种状况下,响应时间至关重要,特别是在高速公路的行驶速度下。

”Woo说道。

“5G 掩盖范围的改进,加上增强的本地处置才干,将允许在数据产生的终端设备左近对数据中止聚合和处置,从而减少数据传输。

减少长距离的数据传输关于 5G 来说是一个重要的益处,由于它能够同时改进了延迟和功耗。

”汽车很可能成为通讯枢纽。

“汽车将是微型发射器,” Robinson 说。

“和往常的 802.11p(V2V)和4G/OnStar(V2X)面临的状况相似,5G 也面临着来自电视网络的阻挠,他们希望运用曾经分配给 V2V(车辆对车辆)的相同频段。

他们宣称,自动驾驶不需求 V2V,在路上运用 V2X(车辆对一切)就能够来了解其他车辆的存在/企图。

”这个观念得到其他人的同意。

“车辆到一切(V2X)将主导通讯,车辆将成为具有很多发射器的移动网络,在许多状况下,每个功用域都有多个发射器。

” Brunet 说:“V2X 将是完成安全的关键要素,由于激光雷达或雷达基本看不到拐角处,而 5G 能够依据拐角处的反射将这种完成变得可能。

”到底是从其他车辆还是从路边的信息中得到这些信息,往常尚没有明白的答案。

“汔车能取得的信息越多,它们就越能在自动驾驶体验方面做出更好的决议。

” Cadence 公司的 Louis 指出。

“更先进的自动驾驶将得益于和其他车辆/基础设备的 V2X 通讯,例如道路规划和车道变卦辅助。

”新的通讯才干也可能带给我们今天还没有想到的益处。

“联网车辆只是众多可能受益的设备之一。

” Woo 说。

“更高的带宽和更高的掩盖率,再加上更强的本地处置才干,将辅佐车辆与周围环境以及本地地图数据中止通讯,从而在未来完成道路导航。

今天的联网汽车曾经捕获了大量的数据,其中一些信息被传送到云端。

估量汽车将继续展开而成为信息枢纽,由于它们能够作为乘客设备的衔接点(就像手机能够作为智能手表和健身设备等外围设备的衔接点一样),并与其他车辆中止点对点通讯,以交流像车道变化之类的预期行动,以及交通状况和风险信息。

”今天大多数 5G 的完成都还只是原型,而且并不是一切的问题都曾经得四处置。

例如,5G 能够提供每秒10到20千兆位的传输速度,但数字系统必需具备相应的工作速度才干受益于 5G 的高速度。

假如为了降低本钱而依然运用旧的工艺节点生成数字信息,这可能使得能运用的工艺节点变得有限,或者我们需求更先过的封装处置计划。

“这是摩尔定律的一个分离,它减慢了速度,同时增加了芯片的复杂性和所需求的工艺的复杂性。

” Rambus 的产品管理高级主管 Frank Ferro 表示:“你不需求做一个大型的 ASIC,你必需问一下合成它能否更划算。

做两个更小的 ASIC 或重新运用你曾经中止了大量投资的混合信号器件能否更低价?假如你曾经在高速工艺技术上中止了投资,你想继续扩展范围吗?或者,您能够运用现有的技术,加上接口技术,而不用每次更改工艺节点时都开发 SerDes 呢?“同样,不同的产品范畴可能会得出不同的结论。

“我不知道 5G 节点的希冀值。

” Robinson 说道。

“这将归结为每个产品或公司的本钱评价。

最大的限制是当模仿模块需求以某种方式与数字模块集成时。

这可能会由最终产品尺寸、本钱和功耗限制来决议的。

物联网的边缘设备是一个极端,它的高度集成是关键。

由于对边缘设备的性能请求通常较低,他们也可能运用较旧的节点技术来降低本钱。

而 V2X、用户设备和基础设备,由于他们较大的尺寸和较高的价钱,通常都运用单独的芯片。

”在思索规范时,存在下游效应。

“一切都是由带宽需求或数据需求驱动的。

” Rambus 印度设计中心高级主管 Sunil Bhardwaj 说。

“制造更快的系统的需求不时都存在,这既包括工艺流程(这需求数字范畴的鼎力支持),也包括芯片能够以多快的速度将数据传输到其他芯片和系统。

这就是规范不时展开的缘由,而这些必要的需求正推进着数字和模仿电路突破限制以抵达更高的速度。

运用较旧的工艺节点来支持一些现代规范是十分艰难的。

你不可能经过运用昨天的数字技术来得到更高的数据传输速率。

”5G 需求大量复杂的工艺流程。

“经过将复杂性转移到数字芯片,并兼容不完善的原始模仿特性,能够显著减少模块的大小和功耗”。

Synopsys 的产品营销经理 Manuel Mota 说: “将模仿模块(如超高速数据转换器和天线阵列)紧缩到十分微小的区域的才干是推进 5G 通讯等新市场细分的关键要素。

以前只需运用外部大功率芯片才干访问 Multi-GHz 操作和信号带宽,这不契合与电池供电和手持设备相关的小尺寸和低功率请求。

”关于 5G 及其对各种细分市场的影响,还有很多未知要素。

很明显,它有可能招致细分市场的体系结构被重新思索,以及发明在过去看来不可能的全新应用范畴。

但在基础设备层面和移动电话行业,许多代价昂扬的工作必需完成,才干使这项技术适用于其他范畴。

移动电话是消费者继续置办的昂贵商品,并由附加在其商业方式之上的效劳提供支持。

在这一点上,没有其他市场能显著地推进这项技术。

汽车行业也答应以助 5G 的展开一臂之力,但它能提供的支持应该只需手机行业的一小部分。

此外,往常还没有明白的商业方式能够让车辆为基础设备和数据付费,而它们是自动驾驶成为可能的基础。

物联网边缘节点的本钱较低,但整个投资需求经过所能提供的效劳证明。

所致使少在一开端,5G 的影响将主要是针对手机的。

但其将带来的严重改造将远远超出我们的想象。

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