5G基帶芯片的幾大設計難點

2019年2月26日，紫光展銳發了首款5G基帶芯片春藤510，據官方報道，這款芯片采用臺積電12nm制程工藝，可實現2G/3G/4G/5G多種通訊模式，符合最新的3GPPR15標準規范，支持Sub-6GHz頻段，是一款高集成、高性能、低功耗的5G基帶芯片。

近段時間，5G基帶芯片密集發布，此前幾天，高通也宣布推出第二代5G基帶芯片驍龍X55，當時電子發燒友觀察（ID：elecfanscom）發布過一篇《五大廠商5G基帶芯片全對比》的文章，就已經全面介紹了目前全球5G基帶芯片的發布情況，今天這篇文章就來談談，5G基帶芯片在設計上存在哪些難點。

先說多頻段兼容帶來的設計復雜度，3GPP制定的5GNR頻譜有29個頻段，據了解這些頻段，既包含了部分LTE頻段，也新增了一些頻段。而且各個國家和地區的頻段也不相同，所以芯片廠商需要推出的5G基帶芯片，需要是一個在全球各個區域都能使用的通用芯片，即可以支持不同國家和地區的不同頻段，多頻兼容就增加了在芯片在設計上的難度。

3GPP指定的5GNR支持的頻段包括兩大頻率范圍，6GHz以下頻段（450MHz-6.0GHz)和毫米波頻段（24.25GHz-52.6GHz），支持毫米波頻段，是5G技術上的一大創新點，此前發布的高通驍龍X55和華為巴倫5000都表示可以支持毫米波頻段。下面是5GNR支持的頻段范圍：

FR1(450MHz–6000MHz)：

FR2：

5G技術最大創新點，支持毫米波（5GNR支持的毫米波范圍24.25GHz-52.6GHz）也成了5G基帶芯片的一個設計難點。毫米波是高頻波，帶寬大，傳輸速度快，但是波長很短，信號容易受到干擾，所以必須要改善射頻（RF）天線模塊效能，才能有較好的表現，據了解近日紫光展銳剛發布的5G基帶芯片春藤510就沒有實現支持毫米波的功能。

支持的模式數增加也使得設計難度有所增加，5G基帶芯片需要同時兼容2G/3G/4G網絡，目前國內4G手機所需要支持的模式已經達到6模，到5G時代將達到7模。中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商的4G/3G/2G網絡包括TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM。

為什么需要兼容多模，就拿4G時代來說，如果用戶購買一部支持6模的手機，便可以支持TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、CDMA(EVDO、2000)、WCDMA、GSM，涵蓋中國電信、中國聯通、中國移動的4G/3G/2G網絡，用戶可以再不更換手機的情況下，隨意更換運營商。另外，初期階段運營商在網絡搭建上還沒完成，一部搭載5G基帶芯片的5G手機，雖然可以支持5G網絡，但是在某些5G網絡還未搭建完善的區域，還是需要4G網絡支持使用。

整體而言，5G時代對于數據傳輸量和傳輸速率的要求都非常高，除了上述提到的幾點，像5G基帶芯片內建的DSP能力是否足以支持龐大的資料量運算，芯片在滿足足夠的運算效率時牽涉到的系統散熱問題等都其中的設計難點。