第一家芯片商研发6G！6G到底有多抢手？

2020-07-24 09:10

文章导读

最近联发科发布了Q2季度及上半年的业绩报告，随着天玑系列5G处理器的大量出货，联发科的营收创造了45个月来的新高。现在完善5G芯片布局的同时，联发科也悄悄开始计划6G 研究了，已经在诺基亚老家芬兰的研究中心展开合作。

诺基亚是全球通讯技术巨头，所以芬兰也在网络技术上拥有得天独厚的优势，联发科除了总部台湾的研发中心之外，在芬兰也设有研究中心，在当地进行5G 、 LTE－A 、 IMS 、 3GPP 等最新无线通讯技术研发，及支援欧洲电信客户测试，合作伙伴包括芬兰官方、研发、学术单位，以及诺基亚等知名通讯大厂。
在6G 研发上，芬兰政府与当地的大学也早就在研究中了，计划也是2030年商用化，不过目前所有6G 研发单位还都是处于起步阶段，没有明确的技术指标呢。5G、6G的核心技术——毫米波

6G通信技术，是5G技术的延伸，其传输能力相比较5G有望提升100倍，网络延迟也有望从毫秒降到微秒级。6G 技术不仅包含 5G 涉及的人类社会、信息空间、物理世界（人、机、物）这 3 个核心元素，还包含第四维元素——灵（Genie）。Genie存在于虚拟世界体系，不需要人工参与即可实现通信和决策制定。6G技术以 AI、边缘计算和物联网为基础，实现智能应用与网络的深度融合，实现虚拟现实、虚拟用户、智能网络等功能，为移动用户提供多媒体、联网的全天候服务信息服务。

5G通信相比以往4G通信的优势有很多，最直观的无疑是“高速率传输”。已知5G的传输速度将提高4G的10倍甚至100倍，那么6G的理论下载速度将有望达到5G的100倍，也就是每秒1TB！从4G到5G再到6G，为何传输速度能实现成百倍级的提升呢？这背后涉及一个关键技术：毫米波（mmWave）。

在移动通讯发展的几十年以来，最为常用的频段是6GHz以下的Frequency range 1（FR1），频率范围是450MHz到6GHz，俗称为厘米波。直到5G网络的全面覆盖，人们对于带宽提出更高的要求，通信频段必然向“高速率传输”的方向延伸。根据3GPP 协议，5G NR支持两大频段：一是6GHz以下的FR1，二是24．25GHz至52．6GHz频率范围的Frequency range 2（FR2）。因为FR2波长已经缩小至毫米级，所以称之为毫米波频段。

相较于6GHz以下频段，毫米波频段拥有丰富的频谱资源，在载波带宽上具有巨大优势，可实现400MHz和800MHz的大带宽传输，通过不同运营商之间的共建共享，实现超高速率的数据传输。同时，毫米波波长短，所需元器件尺寸较小，便于设备产品的集成化和小型化，符合当下终端市场的主流需求。因此从2019年开始，毫米波技术逐渐登上民用市场的舞台中心，承担起提供更优质网络的重任。

6G的关键技术应用

6G的关键技术应用主要有6个方面：物联网，量子通信，人工智能，大规模MIMO技术，激光和可见光通信，THz通信。

其中THz通信技术凭借其极高的数据传输速率、安全性等一系列优势，将为人类提供从纳米通信到卫星通信的覆盖全球的应用服务。接下来，介绍THz通信技术的应用场景，

1、THz纳米级应用

纳米级场景两个典型应用是纳米网络、片上及片间通信。纳米网络将许多纳米机器人连接到一个网络，应用于环境传感和人体医学等领域。此外，在每个芯片中加入越来越多的计算核心来实现计算能力的纵向扩展是目前提高算力主要方法。为了实现核心间公共数据共享并同步其活动，THz将为芯片间的这种通信提供快速、可靠的服务。

2、THz无线接入服务

THz通信可进一步提高多媒体应用服务质量，如视频格式Super Hi－Vision的分辨率为7680×4320，需要超过24 Gbit／s的数据速率。此外，THz通信可以支持如拓展现实、全息通信这类数据量极大且对时延要求极高的新兴业务。考虑到如公共建筑入口、商场大厅、赛事场馆等人流量数据量极大的场所，THz通信同样可以满足其需求。当用户具有高速移动性时，THz还可以支持高速移动通信，如自动驾驶。

3、THz超大容量回程

6G时代，在蜂窝基站之间（回程）或蜂窝基站与远程电台之间（前端）进行数Gbit／s的通信，将会带来巨大的回程容量。THz技术凭借极大的数据传输速率（峰值传输数据速率达到1 Tbit／s），将成为解决回程链路100 Gbit／s标准容量的有效方案之一。

4、THz安全通信

解决窃听以及干扰攻击是保证用户通信隐私及安全的关键。幸运的是，THz的高定向窄波束的存在和极宽的通信带宽使得窃听和干扰极难发生。在民用领域，特定的应用包括从带有无线身份验证的自动取款机进行数据下载的kiosk系统，利用THz技术的有限通信范围和窄波束保证了消息的机密性。

5、THz空间通信

在太空没有THz吸收损耗，因此THz频段下的卫星通信传输速度快、传输距离远，且THz通信终端具备小型化的优点，使得THz空间通信极具前景，如实时太空观景。

各国争相研究6G

为了在2030年前后实现6G技术，各国已经开始采取行动。中国政府2019年11月宣布将成立2家6G研发机构。芬兰的大学和政府下属机构也启动了6G研发项目。在韩国，三星电子和LG电子在2019年分别设立了研究中心。
在5G方面，美韩从2019年4月开始投入商用。在日本国内，NTT docomo等大型通信运营商将从2020年春季开始依次推出5G服务。5G将在今后走向普及，不过各国已经瞄准了5G之后的下一代技术。
韩国

韩国是全球首个开启5G商用的国家，三星则是韩国最大的5G解决方案和设备供应商。在5G领域，三星已在芯片组、核心网络、终端设备、无线解决方案等领域拥有完整的端到端优势。凭借强大的技术研发能力，三星也成为全球重要的5G标准工作主导者和推动者。国际专利数据公司IPlytics今年2月发布的5G SEP（核心必要专利）榜单显示，三星以2795件位居前列。

三星在通信领域取得的领先位置与市场地位，很大程度上也源自其尖端的应用科技和完善的产业链布局，无论是芯片、AI，还是物联网（IoT），显示技术，三星在各个环节均储备了过硬的技术与产品。不间断的研发努力，也让三星在前瞻性的细分领域取得了大量专利成果。

此前三星发布了6G 白皮书，指出6G 则必须满足三个要求 —— 性能、架构及可信赖性，指出6G商用在2030年，其峰值速率将达到1000Gbps，延迟低至100us。据悉，三星早在去年5月份就成立高级通信研究中心，开始针对6G做准备。现在发布的《下一代超连接体验》白皮书就6G技术与社会的大趋势，新的服务、新的需求、候选技术及预期时间表等方面介绍了6G。三星认为，6G时代，人和机器是6G网络的主要用户，后者将提供更高级的服务，包括真正的沉浸式扩展现实XR、高保真移动全息图像、数字复制等等。

中国

早在去年底，6G技术研发工作启动会在北京召开。会议宣布成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组，这标志着我国6G技术研发工作正式启动。近日，华为中国运营商业务部副总裁杨涛透露，华为目前已经在参与6G相关预研工作，将用毫米波段为主，目前处于场景挖掘和技术寻找阶段。
华为创始人任正非曾在采访中指出6G技术研究的重要性。他表示，华为的6G是和5G开发是并行的。6G是毫米波，6G真正规模化使用对于华为公司还很早，但华为会领先6G。据其在接受采访时的表述，他预计6G技术十年后才会开始投入使用。在接受央视采访时，华为技术有限公司常务副总、消费者终端部门CEO余承东谈到了华为6G技术，余承东表示华为已经在研发6G，估计还需要10年时间，目前正处于技术研究、标准研究阶段。
虽然5G网络还没有开始普及，对于6G的研究产业链各方已经着手开始，第六代的移动通讯标准的最大需求是促进“人－机－物”深度智慧融合，完成天地互连，预计其理论最快的下载速度可以达到每秒1TB。
日本

据日经新闻报道，瞄准5G之后的下一代通信技术，各国的开发竞争已经启动。日本计划官民合作，制定2030年实现通信速度是5G的10倍以上的“后5G”（6G）技术的综合战略。在5G开发方面慢人一步的日本力争实现赶超。日本总务省将在1月内设立官民研究会，由东京大学校长五神真担任主席、总务相高市早苗直接管辖。还邀请NTT和东芝的相关人士，在6月之前汇总6G的性能目标和政策支持等综合战略。计划通过政府预算等推动相关技术开发。
日本总务省在4月发布的着眼于6G时代的综合战略“Beyond 5G”的基本计划中，提出了充满野心的目标。内容是将推动日本企业的基站等基础设施的全球份额从目前的2％提高至30％，包括单独和企业联盟等在内的相关专利的份额从5．5％提高至10％，力争卷土重来。总务省称，日本的目标是：在2025年，完成6G主要技术的研发；在2027年，开始6G技术的试验；在2030年，正式启用6G技术。为了实现这一目标，日本政府除了提供补助资金之外，还将优化一系列税收政策，为企业创造良好的研发环境。同时，由国立情报通信研究机构为中心，组建产学研一体化的联合研发组织，主导世界标准的建立。
但是，现实很严峻，在5G领域，中国的华为、欧洲的诺基亚、爱立信在通信基站，已经拥有了世界80％的市场。毫无疑问，这一势头也将延续到6G时代。日本要从中去分得更多的羹，显然不是一件容易的事。