射頻、連接性和軟件方面的進步對于提高物聯網 (IoT) 和工業物聯網實時嵌入式系統的功能和可擴展性至關重要。企業對更高運營效率以支持更高決策能力和更低成本的日益增長的需求正在將無線技術連接模型擴展到所有垂直市場，例如智能電網和智能城市。無線電架構、電路實現和半導體技術的新發展正在增強集成，以實現服務于消費和工業部門的新產品。

在與 Maurizio Di Paolo Emilio 的書面交流中，Keysight Technologies的 5G 項目經理 Roger Nichols 和汽車和能源解決方案負責人 Frederic Weiller 討論了無線/射頻市場相關技術的前景和挑戰。

M：功率射頻半導體技術已經存在于許多設備中，例如射頻功率放大器。您如何看待該技術的未來市場份額機會？

Roger Nichols：功率半導體的份額多年來一直在增長，橫向擴散金屬氧化物半導體 (LDMOS) 技術的早期工作現在發展到氮化鎵 (GaN) 使用的顯著增長。LDMOS 在早期技術中具有重要用途，可用于 1 GHz 以下的大量成本相對較低的應用。然而，砷化鎵 (GaAs) 是一種“射頻功率半導體”，如今幾乎每部為第 3 代及以后生產的手機都配備了 GaAs 射頻前端。因此，GaAs 的份額很大，并且在過去四年中一直相對穩定。

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GaN 用于移動基礎設施（蜂窩站點）功率放大器的增長，特別是在 2012-2015 年的大型 LTE [長期演進] 擴建中，牢固地確立了 GaN 在主流用途中的地位，相關的數量有助于降低成本用于更廣泛的商業通信用途。關于 5G 技術——尤其是那些需要“中頻”、3 至 7 GHz 功能的技術，當然還有那些需要在 24 至 52 GHz 的 FR2 頻段中運行的技術——是否能夠負擔得起使用更昂貴的射頻功率化合物半導體 (III-V)。所以問題是，體積的哪些部分是由硅和/或硅鍺 (SiGe)、GaAs 甚至 GaN 驅動的？答案將是一個混合體。

硅在工藝和封裝技術方面是最便宜和最成熟的。與構建放大器陣列相關聯的技術，每個與天線陣列中的天線子集相關聯，允許與單個放大器相關聯的單個元件不可能獲得的增益。基于硅的相控陣天線技術在某些 5G 應用中顯示出前景，即使在 FR2 頻段也是如此。但 5G 將推動對從低至 600 MHz 到至少 47 GHz 的頻段的投資。事實證明，3 至 7 GHz 之間的新商業無線電頻段的鏈路預算（發射器和接收器之間允許的射頻功率預算，以確保接收器具有足夠的信噪比）具有挑戰性，從而推動了對高效功率放大器的更多需求和低噪聲接收放大器。

毫米波 (mmWave) 網絡分析儀可讓您全面表征互連和有源設備，例如低于 6GHz 和毫米波頻率的放大器、混頻器和變頻器。

III-V 族技術，例如 GaAs 和 GaN，可以生產效率更高的放大器，因此盡管存在成本、產量和技術挑戰，但對這些技術的需求將會不斷增長。數十年來，是德科技一直致力于幫助我們的客戶設計和測試來自這些和其他流程的設備。我們擁有自己的 III-V 族射頻功率半導體制造和封裝技術，可用于我們自己的測試設備。隨著我們推進我們自己的流程和我們幫助我們的客戶做同樣的事情，我們希望這個 [活動] 作為一個不斷增長的機會繼續下去。

M : 電信部門正在接近采用 5G 無線標準。由于數據傳輸速度遠高于4G，這肯定會提高設備的效率。您如何衡量這項新興技術的潛力？大規模建立5G需要什么？

尼科爾斯：5G 的愿景遠不止數據傳輸速度的進步。“驚人的快”只是 5G 詞匯中已包含五年多的五個愿景短語之一。其他是“人群中的優質服務”、“超實時可靠的通信”、“最佳服務隨處可見”和“無處不在的事物通信”。其潛力不僅僅是超快的電影下載或更好的視頻游戲體驗。5G 的其他重點領域包括系統容量的大幅增加，不僅是為了增加用戶和設備的數量，而且是為了處理各種各樣的應用程序——從具有大量低數據需求連接的應用程序到那些連接較少但對數據速度要求很高的人。

更重要的是 5G 網絡的設計要靈活得多，網絡功能的大部分都在軟件中實現。這將允許對物理網絡進行虛擬“切片”，將不同的切片應用于不同的應用程序集。例如，網絡的一部分將用于傳統的移動寬帶用途，另一部分可能用于與促進自動化運輸相關的高可靠性或低延遲應用。潛力是更廣泛的企業和應用程序可以利用網絡并為網絡運營商及其各自的供應鏈開辟新的商業模式。

那么需要什么？建立新一代無線網絡有三個典型的重點領域。所有這些都基于政策和標準的基礎，這些政策和標準共同使技術得以建立和推廣。首先，需要構建網絡本身，而這必須在保持傳統網絡平穩運行的同時進行。其次，用戶，無論是人還是機器，都需要用戶設備和設備接入網絡。第三，必須開發和加強新應用的軟件和商業模式。總而言之，這些需要數年時間才能建立。

第一個商業“生產”5G 網絡于 2018 年底開通，未來幾個月還會有更多網絡。與所有前幾代人一樣，這些[部署] 僅從幾個有限的地理區域開始，并從那里開始發展。自 2013 年以來，是德科技一直與業界合作，推動 5G 的研究、開發、試驗和發布。我們很高興看到這些首批系統啟動并運行，并將繼續成為這一代發展的一部分。

M : 自動駕駛汽車的成功與傳感器——例如無線電探測和測距（雷達）和光探測和測距（激光雷達）——以及連接技術密切相關。5G 無線協議如何實現自動駕駛汽車之間增強的、更高效的連接？

Frederic Weiller：隨著自動駕駛、聯網汽車和 5G 的發展不斷獲得動力，無線通信技術在保持整個車輛、基礎設施和行人生態系統同步方面發揮著關鍵作用。為了提高道路安全并減少事故數量，隨著自動駕駛的出現，這可能變得更具挑戰性，迫切需要車輛觀察周圍發生的事情，預測即將發生的事情，相互溝通，并采取主動安全措施。

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汽車生態系統集成了多種無線技術，允許車輛無縫共享和接收信號，從而使道路更安全。這些技術包括：

高級駕駛輔助系統 (ADAS)，被稱為汽車的“大腦”。這些系統通過使用巨大的計算資源、傳感器融合、機器學習和路徑規劃來幫助自動化駕駛過程；

與雷達、LiDAR 和光學傳感器（相機）的傳感器融合；

集汽車以太網聯網、強大信號處理、高清地圖高精度導航、人工智能于一體的高速信息系統。

車對萬物（V2X）是一種無線通信系統，使車輛、路邊基礎設施和弱勢道路使用者能夠相互連接并相互通信。雖然專用短程通信 (DSRC) 已從早期開始受益，但該表顯示了蜂窩 V2X 如何不僅迎頭趕上，而且為未來做好準備。

蜂窩車聯網 (C-V2X) 目前基于 3GPP Release 14 LTE-A Pro 蜂窩調制解調器技術。今天，作為 C-V2X 的初始版本的 LTE-V2X 即將商用，它將允許車輛相互通信并與周圍環境進行通信。

審核編輯：劉清