近期，無論是美日加強封殺禁令，還是孟晚舟未能獲釋，來自中國通信龍頭企業(yè)華為的消息又一次刷屏。面對外界的不利因素，華為并沒有自亂陣腳，反倒充滿必勝的決心，通過媒體公開了公司對下一代通信技術(shù)的相關(guān)布局：華為已經(jīng)在參與6G相關(guān)預(yù)研工作，并預(yù)研6G以用毫米波段為主，正處于場景挖掘和技術(shù)尋找階段。

業(yè)界指出，面對外界的持續(xù)打壓，華為的發(fā)展部署是上一代、開發(fā)一代、預(yù)研一代，這將會對中國本土通信行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生引領(lǐng)作用。

5G、6G的核心技術(shù)——毫米波

5G通信相比以往4G通信的優(yōu)勢有很多，最直觀的無疑是“高速率傳輸”。已知5G的傳輸速度將提高4G的10倍甚至100倍，那么6G的理論下載速度將有望達到5G的100倍，也就是每秒1TB！從4G到5G再到6G，為何傳輸速度能實現(xiàn)成百倍級的提升呢？這背后涉及一個關(guān)鍵技術(shù)：毫米波(mmWave)。 在移動通訊發(fā)展的幾十年以來，最為常用的頻段是6GHz以下的Frequency range 1（FR1），頻率范圍是450MHz到6GHz，俗稱為厘米波。直到5G網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，人們對于帶寬提出更高的要求，通信頻段必然向“高速率傳輸”的方向延伸。根據(jù)3GPP 協(xié)議，5G NR支持兩大頻段：一是6GHz以下的FR1，二是24.25GHz至52.6GHz頻率范圍的Frequency range 2（FR2）。因為FR2波長已經(jīng)縮小至毫米級，所以稱之為毫米波頻段。 相較于6GHz以下頻段，毫米波頻段擁有豐富的頻譜資源，在載波帶寬上具有巨大優(yōu)勢，可實現(xiàn)400MHz和800MHz的大帶寬傳輸，通過不同運營商之間的共建共享，實現(xiàn)超高速率的數(shù)據(jù)傳輸。同時，毫米波波長短，所需元器件尺寸較小，便于設(shè)備產(chǎn)品的集成化和小型化，符合當(dāng)下終端市場的主流需求。因此從2019年開始，毫米波技術(shù)逐漸登上民用市場的舞臺中心，承擔(dān)起提供更優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的重任。

全球厘米波和毫米波波段部署

圖片來源：Qorvo官網(wǎng) 實際上，毫米波通訊技術(shù)過去主要應(yīng)用在軍工領(lǐng)域，是一類使用短波長電磁波的特殊雷達技術(shù)。得益于5G、6G通訊的快速迭代，毫米波才得以打開民用市場，成為全球通信產(chǎn)業(yè)的一大發(fā)展方向。2019年伊始，毫米波相關(guān)的產(chǎn)品及政策訊息頻傳，技術(shù)進展速度超過預(yù)期。甚至連華為創(chuàng)始人任正非也為該技術(shù)“站臺”，他曾公開表示：“華為在5G技術(shù)方面的成功，是因為押中厘米波；而6G的毫米波是大方向！” 值得一提的是，華為在毫米波技術(shù)的布局時間更早。2017年6月第三屆東京灣全球5G峰會期間，華為聯(lián)合NTT DOCOMO首次完成基于3GPP 5G新空口的39GHz高頻技術(shù)測試，實現(xiàn)了三方實時4K高清視頻會議。2018 年2 月，華為和加拿大運營商Telus在溫哥華測試28GHz系統(tǒng)，提供固定無線寬帶接入業(yè)務(wù)。同年10月，華為就打通了全球首個基于3GPP的5G毫米波商用Firstcall，這標(biāo)志著基于3GPP的5G毫米波網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈已成熟，中國的5G毫米波應(yīng)用開始揚帆起航。2019年8月，華為展示了使用折疊屏手機HUAWEI Mate X通過毫米波技術(shù)與基站通信在線播放4K高清視頻，是全球首家使用折疊屏手機在真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下打通5G毫米波端到端通信的廠家。 來到2020年中旬，關(guān)于6G毫米波布局的好消息紛至沓來。近期，華為中國運營商業(yè)務(wù)部副總裁楊濤公開透露，華為已經(jīng)在參與6G相關(guān)預(yù)研工作，已預(yù)研6G以用毫米波段為主，正處于場景挖掘和技術(shù)尋找階段。據(jù)華為預(yù)計，在2030年的時候，將會出現(xiàn)一些6G方面的使用情況，目前華為也在積極地參與這方面的工作。 不過，目前5G毫米波的技術(shù)布局仍有許多瓶頸，需要通信龍頭企業(yè)帶領(lǐng)其本土供應(yīng)鏈一起突圍。例如，毫米波技術(shù)的落地應(yīng)用仍面臨頻譜規(guī)劃、國產(chǎn)高頻器件產(chǎn)業(yè)能力、系統(tǒng)測試方案等眾多亟待解決的問題和技術(shù)挑戰(zhàn)，都是毫米波產(chǎn)業(yè)必須攻破的技術(shù)瓶頸。

多國押寶毫米波，競爭格局基本成型

5G商用將在2020年迎來高峰，6G預(yù)研也已提上日程，提前布局毫米波技術(shù)的上下游產(chǎn)業(yè)鏈公司或迎來機遇。 從現(xiàn)階段的5G毫米波格局來看，美國、韓國、日本等國家已陸續(xù)完成5G毫米波頻譜的劃分與拍賣，5G商業(yè)部署前景明朗，產(chǎn)業(yè)鏈較為集中。他們在毫米波部署初期，大多數(shù)的國家將注意力都集中在26GHz和28GHz這兩個頻段上，在這兩個頻段上投入的資源也是最多的。 與此同時，包括美國的Verizon、T-Mobile，日本NTT，韓國KT在內(nèi)的多個運營商已經(jīng)在本土開始測試和應(yīng)用毫米波5G系統(tǒng)，取得積極進展。例如2018年1月，美國T-Mobile、Nokia和Intel也在華盛頓測試28GHz高頻系統(tǒng)，主要將高頻通信用于向用戶提供固定無線寬帶接入業(yè)務(wù)；又例如2018年2月，韓國電信（KT）在平昌東奧會上實現(xiàn)28GHz的5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，采用是北美運營商的V5G系統(tǒng)，等等。 至于中國，通信行業(yè)也開始從系統(tǒng)應(yīng)用角度考慮5G毫米波部署和應(yīng)用問題。去年中國移動曾透露，已完成5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)的驗證，計劃在2020年實現(xiàn)5G毫米波的商用部署。但坦白地說，國內(nèi)目前相關(guān)研究還比較分散，尚未形成明確的5G毫米波移動通信系統(tǒng)應(yīng)用方向和部署方案。其阻力主要來自三方面： 1. 中國毫米波頻譜規(guī)劃尚未明確，需要政府盡快明確毫米波頻譜規(guī)劃，加速毫米波產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。 2. 我國5G毫米波產(chǎn)業(yè)鏈成熟度落后于5G低頻，也落后于美國、歐洲等國際先進水平。表現(xiàn)在毫米波設(shè)備形態(tài)單一、功能和性能尚不滿足5G組網(wǎng)需求，以及5G毫米波芯片和終端型號較少、覆蓋種類和形態(tài)不夠豐富這兩個方面。其中，阻礙因素主要來自于高頻器件，主要包括：高速高精度的數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、高頻功率放大器、低噪聲放大器、濾波器、集成封裝天線等等。 3. 低成本、高可靠性的封裝及測試等技術(shù)短缺。傳統(tǒng)移動通信射頻測試是以傳導(dǎo)測試為主，而5G毫米波測試只能采用以暗室環(huán)境下的OTA測試方法。目前，測試場地成本、測試效率以及測試準(zhǔn)確度等都是OTA測試方案需要考慮并給出解決方案的問題。 盡管整體產(chǎn)業(yè)起步較晚，但中國5G毫米波產(chǎn)業(yè)逐步迎頭趕上，有望開啟一個巨大的增量市場。去年底產(chǎn)業(yè)咨詢公司TMG預(yù)計，到2034年在中國使用毫米波頻段所帶來的經(jīng)濟受益將產(chǎn)生約1040億美元的效應(yīng)，這大約占亞太地區(qū)毫米波頻段預(yù)估貢獻值（預(yù)計將達2120億美元）的一半。

若具體到細(xì)分的垂直行業(yè)，制造業(yè)和水電等公用事業(yè)的貢獻度最大，占貢獻總數(shù)的62％；其次是專業(yè)服務(wù)和金融服務(wù)，占12％；信息通信和貿(mào)易，占10％；然后是農(nóng)業(yè)和礦業(yè)，最后是公共服務(wù)。長遠來看，隨著5G毫米波的使用不斷增長，這種經(jīng)濟優(yōu)勢加上5G毫米波的眾多潛在工業(yè)應(yīng)用，將為垂直行業(yè)對GDP的重大影響做出貢獻。

對此，推動毫米波產(chǎn)業(yè)本土化進程已經(jīng)迫在眉睫。有業(yè)者表示，移動通信行業(yè)亟需運營商發(fā)布明確信號，提出5G毫米波新空口系統(tǒng)未來的整體需求，明確設(shè)備、終端的開發(fā)計劃，推動毫米波產(chǎn)業(yè)鏈成熟化進程，為未來部署做好準(zhǔn)備。

盤點：5G毫米波的產(chǎn)業(yè)鏈

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，毫米波產(chǎn)業(yè)鏈由設(shè)備廠商、芯片廠商、終端廠商、天線廠商、垂直行業(yè)等部分構(gòu)成。下表格羅列了部分代表企業(yè)：

1.毫米波設(shè)備

從技術(shù)角度來看，毫米波基帶部分與5G低頻段設(shè)備具有相同成熟度，但是射頻相關(guān)的功能和性能較5G低頻段設(shè)備有較大差距。主設(shè)備方面，由于目前北美和日韓已經(jīng)開始部署毫米波系統(tǒng)，所以廠家設(shè)備頻段以北美和日韓頻段為主。設(shè)備可以支持基本功能，但是部分功能如波束管理、移動性等有待進一步完善。代表企業(yè)有：愛立信、諾基亞、中興等廠家。 從數(shù)據(jù)來看，帶寬和峰值速率方面，毫米波設(shè)備應(yīng)支持200MHz、400MHz單載波能力，應(yīng)支持多載波聚合，總帶寬800MHz的能力。毫米波設(shè)備應(yīng)支持64QAM 和256QAM調(diào)制方式，系統(tǒng)峰值傳輸速率應(yīng)達到10Gbps以上。 此外，設(shè)備需要提供靈活部署能力。相對于sub 6G設(shè)備，毫米波元器件的尺寸更小，單位面積可以部署更多的天線陣子或者毫米設(shè)備更容易小型化。設(shè)備需要進行優(yōu)化設(shè)計，減小微站和微AAU單元設(shè)備體積，進行美化設(shè)計便于隱蔽部署，提供多種方式的供電方案和回傳方案。

2.芯片

至于芯片，雖然全球范圍內(nèi)各大芯片廠商已經(jīng)發(fā)布5G 毫米波相關(guān)產(chǎn)品，但進度總體上落后于設(shè)備，主要集中在研發(fā)、測試階段，實際商用仍在推進中。 據(jù)不完全統(tǒng)計，市面上已有多款與毫米波技術(shù)相關(guān)的5G芯片。英特爾（Intel）于2017年11月發(fā)布了XMM 8060 5G多模基帶芯片，該芯片同時支持6GHz 以下頻段和28GHz毫米波頻段。高通已經(jīng)能夠提供商用的毫米波終端芯片X50和X55，天線模組QTM525。 至于高通的第二代5G NR調(diào)制解調(diào)器——驍龍X55 5G調(diào)制解調(diào)器，是一款7納米單芯片，支持5G到2G多模，還支持5G NR毫米波和6 GHz以下頻譜頻段。其中，全新的射頻前端解決方案包括QTM525 5G毫米波天線模組，可支持厚度不到8毫米的纖薄5G智能手機設(shè)計。目前全球已有20家OEM廠商開展相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)，全球18家運營商也正在利用X50 5G調(diào)制解調(diào)器進行移動試驗。 2019年初，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)已經(jīng)對摩托羅拉公司發(fā)布的5G模塊進行了認(rèn)證。該5G模塊配備了接近傳感器，其功能是在用戶臉部靠近手機之前，關(guān)閉4個毫米波天線模塊，減少輻射對用戶的影響；此外，如果接近傳感器檢測到手指擋住天線，該5G模塊將加強天線功率，實現(xiàn)更好地接收5G信號。 至于國內(nèi)企業(yè)，由于和而泰的子公司鋮昌科技是國內(nèi)微波毫米波T/R芯片領(lǐng)域，除少數(shù)國防研究所之外掌握核心技術(shù)的民營企業(yè)，在國內(nèi)具有較強的技術(shù)稀缺性，不僅在數(shù)據(jù)接口那里能補全，另外也能拓展一些高端的應(yīng)用。

3.天線

大規(guī)模天線技術(shù)（Massive MIMO）和波束賦形技術(shù)是毫米波系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此來自天線行業(yè)同樣值得關(guān)注。 通俗來講，天線就是一根具有指定長度的導(dǎo)線，因此它可以制造在PCB和FPC上。而由于設(shè)備的小型化和便攜化，留給天線的設(shè)計空間已經(jīng)很小，因此目前主流的方案就是使用FPC制造天線，即可折疊式天線。可折疊式天線就是由軟板制成，可以彎曲成任意的形狀，從而應(yīng)對人們對便攜設(shè)備尺寸和設(shè)計的更高要求。 由于毫米波波長的大幅度減小，帶來的問題是電磁波繞射能力變差，衰減變得異常明顯。因此為了改善衰減，提高傳輸速度，5G技術(shù)中將會采用MIMO多天線技術(shù)、beamforming波束賦形、以及空間分級復(fù)用等技術(shù)。

4.終端

不少業(yè)者預(yù)測。5G手機將帶動第一波毫米波產(chǎn)品的終端消費浪潮。 在商用終端方面，OPPO/VIVO/ZTE都曾預(yù)計2019年底將推出X55芯片樣機終端，商用終端預(yù)計2020年出現(xiàn)。而蘋果公司已經(jīng)在秘密展開毫米波技術(shù)的研究應(yīng)用，其支持毫米波的5G版 iPhone將在2020年12月或2021年1月推出，比普通版(支持Sub-6G頻段5G)至少晚三個月時間，足見毫米波技術(shù)商用的復(fù)雜程度。 還有消息稱，臺積電拿到了蘋果5G天線封裝訂單，而且專門針對5G毫米波系統(tǒng)集成。 不管以上多款手機能否如期推出，但這一系列消息都給關(guān)注5G毫米波應(yīng)用的業(yè)者帶來了小小的驚喜。 中國聯(lián)通認(rèn)為，面對豐富多樣的5G毫米波應(yīng)用場景，特別是園區(qū)專網(wǎng)場景，毫米波終端應(yīng)根據(jù)專網(wǎng)業(yè)務(wù)需求進行定制。根據(jù)5G毫米波應(yīng)用場景，毫米波終端包括公網(wǎng)專網(wǎng)混合終端、專網(wǎng)功能終端、定制化CPE，具體要求如下：公網(wǎng)專網(wǎng)混合終端，與5G終端融合設(shè)計，支持多模多頻，支持5G高低頻雙聯(lián)接和5G毫米波載波聚合能力。支持專網(wǎng)APP 應(yīng)用。終端其他能力需求與當(dāng)前公網(wǎng)終端相同。

5.場景應(yīng)用

5G毫米波的垂直應(yīng)用場景豐富多樣，無論是個人終端消費，還是工業(yè)制造業(yè)、醫(yī)療健康等市場，都還將催生大量應(yīng)用。這些創(chuàng)新包括增強型遠距醫(yī)療和教育、工業(yè)自動化、虛擬和擴增實境等等。 醫(yī)療方面，遠距離醫(yī)療可以通過毫米波頻譜支持的速度和低延遲功能，達到更精準(zhǔn)、快速的水平。包括感知網(wǎng)絡(luò)功能、利用永遠保持連接的遠距傳感器和穿戴式裝置提升預(yù)防醫(yī)學(xué)，以及遠距手術(shù)和“智能”儀器。 而在工業(yè)制造領(lǐng)域，新一代機械人、遠距物體操縱(遠距離精確控制機器)、無人機及數(shù)字化工業(yè)中心的其他實時控制應(yīng)用可望提高效率、降低成本、增強安全性，同時帶來產(chǎn)品和工藝創(chuàng)新。這是提升目前制造業(yè)智慧化水平參差不齊的有效手段之一。 自動駕駛運輸方面，5G毫米波將讓無人駕駛車彼此之間，以及與云端和實體環(huán)境通訊，從而建立高效率的公共交通網(wǎng)絡(luò)。未來，這些及許多其他創(chuàng)新使用案例預(yù)計將占5G創(chuàng)造的總體價值的25%。 此外，在企業(yè)及產(chǎn)業(yè)的角度來看，室內(nèi)、園區(qū)、碼頭等場景具有業(yè)務(wù)本地化屬性強、用戶接入數(shù)量大、流量集中突發(fā)性強的特點。毫米波技術(shù)提供的高速率大容量特點，將大幅度提升空口速率，對4K、8K、AR、VR、云游戲等大視頻類場景有巨大的提升，快速建立端到端業(yè)務(wù)，避免畫面卡頓和眩暈感。結(jié)合邊緣云技術(shù)，可將視頻和虛擬場景緩存到本地，快速建立環(huán)境與場景，減少業(yè)務(wù)巨大流量對運營商網(wǎng)絡(luò)的沖擊和壓力，適合于本地化緩存類業(yè)務(wù)。 值得提議的是，在毫米波通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推進過程中，供應(yīng)商應(yīng)充分考慮實際應(yīng)用場景特點，對毫米波傳播特性進行有效建模和系統(tǒng)鏈路評估，制定符合實際場景需求的毫米波應(yīng)用部署方案。