在硅谷，私有5G（private 5G，或稱為“5G專網(wǎng)”）可謂是通信領(lǐng)域最火的概念，甚至連雅虎的前CEO楊致遠也加入了一家致力于私有5G芯片初創(chuàng)公司（EdgeQ）擔任聯(lián)合創(chuàng)始人。本文將分析相關(guān)領(lǐng)域的前景和給半導體行業(yè)帶來的新機會。
隨著5G手機的普及，人們對于這項新的通信技術(shù)也不再陌生。對于大眾消費者來說，5G手機相對于4G意味著更快的連接速度和更低的延遲，然而，一個常常被大眾忽略的事實是，5G相對于4G真正的突破在于工業(yè)場景，而非手機這樣的消費應(yīng)用。5G標準的三大種類分別是eMBB（超高帶寬），mMTC（海量接入）和uRLLC（超低延遲可靠接入），其中eMMB主要針對手機等場景，而mMTC和uRLLC主要針對工業(yè)場景。

在工業(yè)應(yīng)用中，5G標準的海量接入和超低延遲都是極為重要的特性，并將會成為工業(yè)3.0的重要支柱。舉例來說，在大量使用機器人協(xié)作的下一代智能工廠中，必須使用非常可靠且低延遲的無線網(wǎng)絡(luò)才能滿足機器人之間的互動，使用WiFi這樣的無線網(wǎng)絡(luò)無法滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可靠性（在切換路由器的時候常常發(fā)生信號中斷）和延遲（通常為幾百毫秒）的需求，相對地使用低延遲（可以低至亞毫秒級）和高可靠性的5G則可以滿足這些工業(yè)應(yīng)用的需求。

與消費者應(yīng)用（如手機）不同，工業(yè)應(yīng)用中的客戶往往都是大型企業(yè)，而每個企業(yè)大客戶都對于5G網(wǎng)絡(luò)有不同的需求，例如成本、延遲、覆蓋等等，這也就引出了私有5G的概念：不同于使用技術(shù)參數(shù)完全一致的公用5G網(wǎng)絡(luò)，而是針對每個企業(yè)客戶的應(yīng)用需求對于部署的5G網(wǎng)絡(luò)做相關(guān)的定制化和優(yōu)化，從而滿足客戶的需求；同時該私有5G網(wǎng)絡(luò)并不與公有5G網(wǎng)絡(luò)直接連通，因此也滿足了企業(yè)客戶對于數(shù)據(jù)安全性的需求。

目前，私有5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為美國和歐洲最熱門的通信領(lǐng)域之一。在美國，除了幾大無線運營商都已經(jīng)宣布入局之外，亞馬遜也在去年推出了AWS 私有5G業(yè)務(wù)，而comcast等主流寬帶運營商也宣布將推出相關(guān)業(yè)務(wù)。在歐洲，年初法國和德國政府剛剛宣布將為四個相關(guān)的私有5G技術(shù)項目撥款近兩千萬歐元；企業(yè)方面汽車巨頭大眾目前也正在和諾基亞合作，準備為大眾在沃爾斯堡的總部搭建一個私有5G網(wǎng)絡(luò)，而沃達豐則正在為保時捷在德國的工廠部署相似的私有5G網(wǎng)絡(luò)。從目前的態(tài)勢來看，歐洲國家由于有較為深厚的智能工業(yè)基礎(chǔ)，在私有5G的應(yīng)用方面較美國要領(lǐng)先一些；但是美國憑借其技術(shù)能力，在私有5G的技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域并不落后，并且預計會在未來幾年內(nèi)更快地推動私有5G落地。

目光回到中國，中國地三大無線運營商也都推出了相應(yīng)的私有5G（專網(wǎng)）建設(shè)方案（如中國移動的“尊享模式”等），相信私有5G也將會成為中國在智能工業(yè)領(lǐng)域未來發(fā)展一個非常重要的技術(shù)支柱。

軟件無線電芯片將成為私有5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支撐

如前所述，定制化是私有5G的一個核心需求，而這也對芯片的可編程性提出了新的要求，因為只有無線芯片擁有足夠的可編程性，才能兼容不同用戶的定制化要求。

為了滿足這樣的可編程需求，軟件無線電（software-defined radio，SDR）將成為當仁不讓的核心芯片技術(shù)。軟件無線電技術(shù)對于無線通信芯片來說并不是新技術(shù)，大約在20多年前就已經(jīng)提出，其主要的核心思想是盡可能讓無線通信鏈路中的每一個環(huán)節(jié)都滿足軟件可配置，這樣同一塊芯片可以在不同的標準下復用。無線通信芯片一般可以分為前端和后端，其中前端負責射頻信號和基帶信號之間的互相轉(zhuǎn)化，而后端則負責基帶信號的進一步調(diào)制解調(diào)。軟件無線電在概念推出的20余年中，一直沒有找到完全切合需求的商用場景。例如，對于前端芯片，在過去的十年中，各大廠商（例如TI，ADI）等都把軟件無線電前端芯片作為無線通信的未來進化形式來研發(fā)，并且也推出了多款芯片。這些軟件無線電芯片在不少商用產(chǎn)品中得到了應(yīng)用，但是基本沒有哪個應(yīng)用是非使用軟件無線電不可的，使用這些芯片的主要原因還是出于成本、靈活性等考慮。而在后端，則基本沒有真正的軟件無線電芯片，在過去的20年中，大多數(shù)后端處理要么是直接推出針對標準的ASIC芯片（例如手機中的基帶芯片），要么是先使用FPGA并且在標準穩(wěn)定后轉(zhuǎn)為ASIC（例如基站中的基帶芯片）。而隨著私有5G對于定制化需求的提升，我們認為軟件無線電芯片真正遇到了一個有切實商用需求的場景，因此會得到長足的發(fā)展；而另一方面軟件無線電技術(shù)作為私有5G的核心技術(shù)，也將進一步推動私有5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

從技術(shù)上來說，軟件無線電前端芯片主要是兼容不同的頻段，而后端則是處理不同的定制化協(xié)議。從目前來看，即使是私有5G，其頻段也受到政府標準的限制，或者說相對比較固定，客戶和運營商都沒有很強的定制化空間；而后端則是定制化可能性較大的的領(lǐng)域。軟件無線電后端芯片的“軟件”化目前的主流想法是使用全軟件的方法，直接使用處理器配合軟件棧去做到真正的軟件定義標準。隨著OpenRAN等軟件化通信技術(shù)的發(fā)展，該路徑從技術(shù)成熟度上來說也是越來越高。最終的最佳芯片方案還是需要根據(jù)定制化的需求和成本來決定，如果需要快速且深度定制的方案，那么完全軟件定制的方案有可能成為主流。

私有5G芯片競爭格局

如前所述，隨著私有5G未來在工業(yè)應(yīng)用中得到大量的應(yīng)用，其芯片也將成為一個新的市場增長點。目前，該市場仍然處于早期階段，雖然整個市場概念非常火熱，而且眾多芯片巨頭都宣布要入局5G基站市場（例如Intel兩年前宣布要大量投資布局5G芯片市場，Nvidia也在探索使用其GPU技術(shù)來加速5G基站的運算，甚至之前一直專注于手機市場的高通也在一年半前宣布要進入5G基站市場），但是具體的競爭格局，尤其是私有5G領(lǐng)域，還難以分出高下。同時，也有初創(chuàng)公司在積極布局這個市場，例如在本文開頭提到的EdgeQ，該公司由高通前高管創(chuàng)立，專注于使用全軟件技術(shù)做定制化的私有5G基站芯片（其芯片解決方案是“base-station-on-chip”，即芯片級基站），具體來說使用多核RISC-V方案配合開源的軟件棧來實現(xiàn)完全由軟件定義的基帶基站芯片，并且可以和不同的前端芯片搭配來實現(xiàn)完整的方案。該公司獲得了硅谷大量頂級風投的支持，也吸引了楊致遠這樣的人物加入。從歐美市場來看，究竟是傳統(tǒng)芯片巨頭還是新興勢力會贏得市場，還需時間檢驗。

另一方面，中國的基站技術(shù)一向發(fā)達，有華為等技術(shù)持續(xù)保持全球領(lǐng)先的公司。我們認為，隨著私有5G網(wǎng)絡(luò)愈加成熟，中國的芯片供應(yīng)商也必將憑借其在基站通信和計算領(lǐng)域（例如，私有5G基站芯片的門檻主要在于通信技術(shù)以及處理器，而這兩者華為都有足夠的積累）的深厚積累獲得一個很大的市場份額，并且在與國外公司的競爭中也不會落于下風。

來源：半導體行業(yè)觀察