5G 通信已經成為人們生活的部分，其中具備高速率、高容量、低延時的5G 毫米波逐漸成為關注的重點，基站側和終端側的設備（如圖.1）蘊含了巨大的毫米波前端芯片市場，引起了業界廣泛的布局和投入。業界為5G 毫米波通信提供了多種芯片方案（GaAs/GaN毫米波前端方案和Si/GeSi基毫米波前端方案）和部署方案，呈現百花齊放、各家爭鳴的特點。盡管如此，5G毫米波部署因為應用體驗差、經濟效益低阻力重重，行業急需要一種性能全面優異且成本實惠的芯片方案和部署方案來解決5G 毫米波通信的基礎芯片難題，以便5G毫米波通信產生更好的經濟效益，更好的滿足人們的預期。

圖.1  5G 毫米波鏈路設備和輻射鏈路示意圖

        深圳市晶準通信技術有限公司（以下簡稱“晶準通信”）面向5G 毫米波通信應用，在5G毫米波MMIC進行了理論探索和產品研制，提出了兼顧性能、成本以及具備現實產業基礎的GaAs基異構芯片方案，即化合物基電路實現完整的射頻鏈路，Si基電路實現控制與能源管理功能。晶準通信成功實現了GaAs基工藝的業界最佳的單位面積功能集成度和最佳性能集成度，這一標志性突破將極大的降低面向5G 毫米波通信和毫米波雷達的化合物基毫米波芯片成本以及尺寸，具有巨大的潛在經濟效益。

        晶準通信將成為第一家具備向業界提供5G 毫米波通信高性能基站和終端設備所需的毫米波芯片或AIP模塊的公司，其產品組合將支持5G 毫米波網絡部署中所有的毫米波鏈路。

        晶準通信的第一次流片就較為成功的驗證了新方案路線的MMIC產品可行性，并向行業伙伴和潛在用戶送樣。目前所完成的產品驗證包括5G毫米波TR 前端芯片（如圖.2所示）、毫米波功率放大器（PA）、毫米波低噪聲放大器 （LNA）、毫米波高功率開關（HP_SPDT）、毫米波小尺寸開關（LP_SPDT）等，其中5G毫米波TR 前端芯片的尺寸為行業同功能GaAs TR MMIC尺寸的1/4 以下。晶準通信將5G毫米波相關的產品功能的尺寸降低至現有市場商用產品尺寸的1/10~1/4，將成本做到接近Si/GeSi基毫米波芯片的成本，同時保持數倍于Si/GeSi基毫米波芯片的性能，打破了GaAs 在MMIC應用以來數十年功能集成度和性能集成度難以提升的行業瓶頸，并為GaAs等化合物基毫米波芯片相對Si/GeSi基毫米波芯片在普通商用領域展現出[敏感詞]的優勢。

        晶準通信將向5G 通信設備商伙伴提供集成4通道、8通道（支持雙極化）的5G 毫米波MMIC芯片（如圖.2所示）。預期8通道芯片JC1101（如圖.2所示）封裝尺寸約5*6 mm^2 , 輸出功率P-1大于24 dBm , 接收噪聲系數小于 3dB ，支持雙極化和波束獨立賦形。

圖.2  8通道芯片JC1101芯片架構與以及TR芯片被集成示意圖

        晶準通信將向5G 通信終端設備商伙伴提供AIP模組（如圖.3所示）。AIP集成變頻、波束賦形、天線等功能，增強方案下AIP單通道輸出功率P-1大于17 dBm （可支持14 dBm標準方案）, 接收噪聲系數小于 3dB ，支持雙極化和波束獨立賦形。3個AIP模塊可以構建支持手機毫米波通信系統。該設計將可提高5G毫米波通信的輻射距離，提高通信容量，并支持能耗優化。AIP的設計值可低于現今N77/79頻段功率放大器的功耗，預期提供[敏感詞]37 dBm 的EIRP值，以及大約-14 dB/K的接收靈敏度，可以適配不同基帶。

圖.3  AIP模塊以及應用于5G 毫米波終端或小基站設備示意圖

        為了更直觀的分析晶準通信異構方案在5G毫米波部署網絡中體現的積極意義，在關于毫米波通信的兩個維度進行了對比分析：一個是通信鏈路（上行鏈路與下行鏈路）中的性能收益（如圖.4所示）；另一個是5G 毫米波網絡部署的經濟效益（如圖.5所示）。

        對比分析選擇了行業中輸出功率能力[敏感詞]的GeSi BiCMOS 毫米波產品（某公司4通道波束賦形芯片：輸出功率20 dBm）來構建基站設備，同時參考較為優秀的Si CMOS 芯片構建終端AIP，共同構成業界典型的部署案列，為組合1；基于晶準通信已獲得產品（驗證）性能用于構建組合2。（本文對所述參考對象的產品來自學術界相關論文（與產品相關聯），數據如有錯誤，歡迎指正修改。）組合1與組合2的對比分析結果和毫米波鏈路性能收益如圖.4所示，可見，基于組合2方案部署的毫米波信號鏈路在通信上行鏈路和下行鏈路都取得優異性能提升，大大提升了毫米波網絡部署的經濟效益。

圖.4  不同方案的5G毫米波通信鏈路的性能對比

        在構建用于5G毫米波通信的單極化相控陣天線中，對于輻射EIRP  為64 dBm (P-1) 的基站天線設備，僅需要晶準痛惜TR芯片約64通道（對應JC1101芯片約16顆）, 在大規模量產下，相應的裸片生產成本低于1000 元，低于同樣性能（EIRP輻射值）下Si/GeSi 基工藝的裸片總成本；在基站設備的其他部分，有效天線面積可以縮小至25%（相對Si基毫米波方案基站），波束算法成本、電源管理成本、電力能耗也將顯著的降低。晶準通信的芯片方案將極大的有利于毫米波信號覆蓋的改善和鏈接穩定性。晶準通信的毫米波AIP模塊將滿足中終端設備商對成本和應用便利的訴求。

        如圖.5所示，晶準通信的芯片方案從產業基礎、最佳能源效率、最小部署難度、部署成本等角度看，將成為更為優異的選擇，在此筆者不進行詳細描述。

圖.5  晶準通信毫米波芯片方案具有的潛在經濟效益

        綜合上述，晶準通信在毫米波MMIC芯片的產品突破將極大的降低5G 毫米波基站的成本，為毫米波移動通信網絡的部署提供具有顯著經濟效益，利于5G 毫米波通信的應用領域的拓展和大規模部署。在可預見的將來，毫米波通信的每比特硬件成本和每比特能耗將降低至現有已部署網絡的1/100以下, 并將遠低于Sub-6方案。

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