隨著5G時代到來，移動互聯網和物聯網業務將成為移動通信發展的主要驅動力，同時，移動智能終端也將定義為個人移動計算平臺，要求能夠實時處理各種計算、商務、應用和娛樂需求。因此，5G時代的移動智能終端芯片要在計算架構、網絡連接架構、控制系統架構的軟硬件設計方面不斷升級和更新，滿足5G新技術對芯片兼容能力、傳輸速度、低功耗性能等方面的性能要求。

巨大發展機遇

高速視頻和語音通話、超高清視頻、增強現實、自動駕駛、移動醫療、物聯網、智能制造、智慧城市等各種新興應用將不斷涌現，高速語音圖像識別與傳輸、智能感知、海量數據處理、深度學習、窄帶物聯網（NB-IoT）等多類技術創新加速，推動軟硬件的性能需求不斷提升。

2020年以后，5G將主導通信網絡市場發展。國際技術標準迭代的契機推動芯片研發不斷加速，企業面對5G技術轉折點紛紛加快進行技術儲備，抓緊僅剩的2~3年時間進行技術儲備。系統集成商與運營商加快關鍵技術研究及樣機驗證。芯片設計廠商競相推動5G關鍵技術組件成型，致力于成為2020年第一批5G商用芯片提供商。

2016年10月，高通宣布推出業界首個5G調制解調器芯片驍龍X50，并預計于2017年下半年開始出樣，2018年上半年推出首批商用終端。今年年初英特爾已發布了它的5G基帶方案并預計下半年小量試產，隨后，三星也發布了它的5G射頻芯片并預計明年可以提供商用芯片。國內，華為海思成立的5G專項組已經做了大量的終端芯片技術準備，借助與華為5G網絡設備的同步優勢，能夠更快地形成聯調效應，預計2019年推出相關產品。展訊也早就參與了國家5G標準的制定工作，成立了專門的5G研發團隊，預計在2019-2020年之間推出符合5G標準的商用射頻芯片。

技術演進路線

從技術特征、標準演進和產業發展的角度分析，5G時代技術發展存在4G演進空口和5G新空口兩條技術路線。

4G演進技術路線是基于4G框架在幀結構、多天線、多址接入等方面引入增強型新技術，如小型化基站相關技術、3D-MIMO、增強型CoMP、增強型中繼、FDD和TDD的融合等，在保證兼容4G體系的同時進一步提升系統性能，在一定程度上滿足5G場景與速率、時延等性能指標需求。例如將MIMO技術升級成為Massive MIMO，其中天線配置從16x16增長至256x256，從而帶來無線網絡覆蓋和傳輸速度的提升。

5G新空口技術路線主要是面向新場景和新頻段進行全新的空口設計，包括6GHz以下的低頻新空口技術和6GHz以上的高頻新空口技術。這些新空口技術不需考慮與4G框架的兼容性，通過新的技術方案設計和引入創新技術來滿足5G業務需求及挑戰，特別是高頻段及物聯網場景需求。

5G頻譜影響芯片通信帶寬

5G網絡與4G網絡最根本的變革是頻段的擴展。5G網絡在中低頻段形成有效地網絡覆蓋，對用戶進行控制、管理并保證基本的數據傳輸能力，而高頻段與低頻段聯合組網，為用戶提供高速數據傳輸。6GHz以下低頻段是以現有LTE-A作為5G無線電接入網絡的基礎，而從6GHz到100GHz的高頻率則需要進行體系架構、無線組網、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發與利用等關鍵新技術的探索。

根據通信原理，在頻譜利用率不變的情況下，增加帶寬可以實現數據傳輸速率的增長。無線通信最大信號帶寬大約是載波頻率的5%左右，因此載波頻率越高，可達到的芯片信號帶寬也越大。由于各國的空余頻段與技術基礎不同，使得選取與主推的5G頻段不盡相同。例如，美國聯邦通信委員會主推28GHz（27.5～28.35GHz）、37GHz（37～38.6GHz）和39GHz（38.6～40GHz）頻段，并將現有57～64GHz非授權頻段擴展至71GHz，能夠體現出以高通為代表的一批美國芯片設計企業的技術方向。而我國提倡中低頻段的應用，意向頻段主要包括3.3～3.6GHz、4.4～4.5GHz、4.8～4.99GHz等中低頻段，以及25GHz和39GHz的高頻段，主推頻段不同從而直接影響到海思、展訊等國內通訊芯片廠商的技術研發與國外有所差異。

新空口技術決定芯片發展新方向

隨著每一代移動通信出現，空中接口關鍵技術均會發生革命性躍變，如從模擬至數字、從FDMA至TDMA、從CDMA至OFDM等。5G新空口技術（5G New Radio）是由國際5G標準化組織3GPP選定的，用于規范新的5G無線空中接口，其目標是將數據傳輸速率、網絡容量、時延、可移動性、能量效率和覆蓋能力提高到一個全新水平。5G新空口技術要充分利用可用頻譜，實現低、中、高頻段的組網覆蓋，因而需要軟硬件的不斷適應和升級。

新型多址技術和先進調制編碼

5G通信中，超高數據吞吐率的關鍵是超寬帶信號調制（通常認為達到500MHz以上），要實現在有限的頻帶內傳輸更多的信息，就要基于新的基帶芯片多址技術和信號編碼技術。

新型多址技術通過疊加傳輸，不僅可以提升用戶連接數，還可以有效提高系統頻譜效率，同時還可以有效降低傳輸時延。除LTE采用OFDMA（正交頻分多址）技術外，新型多址技術還包括SCMA（稀疏碼多址接入技術）、PDMA（圖樣分割多址接入技術）、MUSA（多用戶共享接入技術）、NOMA（非正交多址接入技術）等。

先進調制編碼采用高階的調制方式和更高的碼率，能夠在大帶寬和信道好的條件下提供較高的頻譜效率和碼長，保障5G傳輸的高速率需求。較為知名的編碼方式有華為主推的控制信道Polar Code（極化碼）和高通主推的數據信道LDPC（低密度奇偶校驗碼）。

新載波和天線技術的多頻多模結構

高速數據傳輸和高密度連接都是5G技術的核心目標，其關鍵技術主要針對射頻傳輸技術和網絡技術。為滿足5G技術目標，基于濾波器組的多模多頻射頻芯片需要使用物理層新技術，其中典型代表一方面是大規模天線技術，另一方面是新型多載波技術。

大規模MIMO技術是利用發射端的多個天線各自獨立發送信號，同時在接收端用多個天線接收并恢復原信息的天線系統。由于使用多天線系統，信號的傳輸路徑增多，從而實現空間復用，能夠有效地提高系統的頻譜效率和可靠性。同時，通過將波束集中在很窄的范圍內大幅度降低干擾和發射功率，從而提高功率效率。

新型多載波技術，包括F-OFDM技術、UFMC技術和FBMC技術等。它們都是通過優化濾波器的設計，實現頻帶的更高效利用，因此，對應了不同的濾波器硬件設計。

全雙工網絡技術

全雙工（full-duplex）無線通信技術被認為是5G通信中極具潛力的進一步挖掘頻譜資源的技術之一。與傳統的時分雙工（Time-Division Duplexing，TDD）或者頻分雙工（Frequency-Division Duplexing，FDD）方式不同，全雙工技術旨在能夠允許設備間同時進行雙向數據傳輸，因此全雙工技術理論上可以使得無線頻譜資源利用率翻倍，同時同頻全雙工還能對無線網絡的物理層設計帶來極大的好處。同頻全雙工技術主要面臨的問題在于同頻段同時收發產生的巨大自干擾。目前，通過模擬端干擾抵消、數字端干擾抵消和天線抵消等技術手段，已經使得同頻全雙工通信成為可能。另外，同頻全雙工技術面臨的另一個技術挑戰在于對MIMO系統的支持，對于多天線系統，自干擾消除的復雜度將隨著系統天線數目增加而急劇增加，因此導致系統設計面臨巨大困難。

毫米波技術對射頻芯片提出要求

毫米波是指波長在毫米數量級的電磁波，其頻率大約在30GHz～300GHz之間。5G移動通信需要的高傳輸速率、高網絡容量需要更多的頻譜資源來提供支持，而毫米波通信技術因其頻譜資源豐富、方向性強等特點是5G移動通信重要的技術方向之一。

在毫米波通信系統中，因毫米波信號的傳播損耗較高，使得射頻芯片要對微弱信號具有較高的靈敏度。同時，為保證CMOS器件對微弱的毫米波信號能快速響應，還需增大芯片的工作電流，從而使得芯片功耗增加。另一方面，因毫米波信號波長接近或小于設備導線的長度，可能出現線路阻抗不匹配時的“傳輸線效應”，發生信號反射、干涉、衰減、疊加等各種信號畸變，極大地影響信號的傳播。因此在設計射頻芯片時必須考慮毫米波傳輸線效應，才能確保芯片正常工作。

措施建議

加強組織領導，健全協調保障機制

加強國際標準建設、技術研發合作，知識產權保護、試點應用推廣等領域的指導、組織和實施工作。健全移動智能終端芯片產業發展相關的協調和推進機制，重點加強在5G標準和頻率上的合作，支持相關機構與各國的溝通與對話，保障移動智能終端芯片產業化的快速推進。

加大技術研發力度，實現核心技術突破

發揮設備制造企業、網絡運營商等在國際標準制定和研發中的支撐作用，積極推動建立以企業為主體，產學研聯合的技術創新體制。發揮科研單位和高校在基礎研究中的帶動作用，建立有效的協同機制，支持5G移動智能終端關鍵核心技術尤其是芯片、關鍵元器件等薄弱環節的研發和產業化。同時，加大標準制定和知識產權保護的力度，構建自主知識產權體系，加強我國在5G通信領域的核心競爭力。

推進產業鏈創新協同

統籌規劃5G通信產業的重大專項工程，加強與工業互聯網、物聯網等應用領域的融合創新研究，整合終端制造、芯片研發、網絡設備制造等產學研資源，開展關鍵技術產品研發與應用示范驗證。推進公共服務平臺建設，支持電信企業、互聯網企業與行業用戶加強合作，積極探索新技術、新業態和新模式，為產業發展提供共性技術研發、知識產權、人才培訓、市場推廣等方面的支撐服務。
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