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2019年中國會話初始協議(SIP)發展前景分析:5G將顯著提升手機對SiP的需求[圖]

2019年11月27日 14:43:58字號:T|T

    SIP(SessionInitiationProtocol)是一個應用層的信令控制協議。用于創建、修改和釋放一個或多個參與者的會話。這些會話可以是Internet多媒體會議、IP電話或多媒體分發。會話的參與者可以通過組播(multicast)、網狀單播(unicast)或兩者的混合體進行通信。

    SIP與負責語音質量的資源預留協議(RSVP)互操作。它還與若干個其他協議進行協作,包括負責定位的輕型目錄訪問協議(LDAP)、負責身份驗證的遠程身份驗證撥入用戶服務(RADIUS)以及負責實時傳輸的RTP等多個協議。

    隨著計算機科學技術的進步,基于分組交換技術的IP數據網絡以其便捷性和廉價性,取代了基于電路交換的傳統電話網在通信領域的核心地位。SIP協議作為應用層信令控制協議,為多種即時通信業務提供完整的會話創建和會話更改服務,由此,SIP協議的安全性對于即時通信的安全起著至關重要的作用。

    手機輕薄化和高性能需求推動系統級整合:手機用戶需要性能持續提升和功能不斷增加,及攜帶的便利性,這兩個相互制約的因素影響著過去10多年智能手機的更新換代過程。電子工程逐漸由單個組件開發到集成多個組件,再邁向系統級整合,提升性能,節省空間,并優化續航能力。

    當前大范圍采用SiP的手機僅有iPhone,5G手機將集成更多射頻前端等零部件,在5GSub-6方案中,更先進的雙面SiP獲得運用。在5G毫米波方案中,集成陣列天線和射頻前端的AiP模組將成為主流技術路線。高通已經商用5G毫米波天線模組AiP標準品,每部手機采用三個該模組。天線的效能因手機的外觀設計、手機內部空間限制及天線旁邊的結構或基板材質不同,會有很大的差異。標準化的AiP天線模組很難滿足不同手機廠商的不同需求,蘋果等廠商有望根據自己手機的設計開發自有的訂制化AiP天線模組。僅僅蘋果的AiP需求有望在3年后達到數十億美元。在未來,SiP有望整合基帶等更多的零部件,進一步提升手機的集成度。高通已成功商業化QSiP模組,將應用處理器、射頻前端和內存等400多個零部件放在一個模組中,大大減少主板的空間需求。QSiP工藝也大幅簡化手機的設計和制造流程、節省成本和開發時間,并加快整機廠的商業化時間。

    一、5G手機

    2019年全球智能手機出貨量預計會持續下滑,約為14億臺。其中5G智能手機670萬臺,到2023年,有望達到40130萬臺。

中國三大運營商5G套餐預約人數

數據來源:公開資料整理

2019年7-9月中國5G手機出貨量累計值

數據來源:公開資料整理

2019-2023年5G手機市場份額占比預測

數據來源:公開資料整理

    至2019年10月16日,華為已經和全球領先運營商簽定60多個5G商用合同,40多萬個5GMassiveMIMOAAU發往世界各地。而從世界范圍來看,主流國家的電信運營商大多計劃在2019-2020年期間開始部署5G網絡并逐步推出商用服務,國內也已于2019年Q3順利完成5G技術研發第三階段測試,并正式進入5G產品研發試驗階段,國內運營商也已經在2019年初正式啟動5G規模組網試點工程招標。

世界范圍內主流國家都計劃在2019-2020年間部署并推出5G服務

國家
5G部署規劃時間點
中國
中國移動計劃2019年推出5G服務,中國聯通/中國電信計劃2020年推出
日本
NTT計劃2020年東京奧運會推出5G網絡,軟銀計劃2020年之前部署5G
韓國
SK電訊、韓國電信、LGUplus都計劃2019年3月推出5G服務
澳大利亞
Optus計劃從2019年初開始部署5G固定無線網絡,Telstra計劃2020年實現
5G全面部署
美國
AT&T、Verizon計劃2018年在部分城市推出商用5G服務,T-Mobile計劃2019
年開始部署,Sprint計劃2019年推出商用5G
加拿大
Telus計劃在2019-2020年之間部署5G
英國
EE/BT計劃2019年推出5G服務,沃達豐、O2計劃2020年開始推出
德國
德國電信計劃2020年進行5G部署,西班牙電信計劃2021年開始在德國部署
法國
Orange計劃2020年之前部署,SFR計劃2019年部署,2020年推出商用服務

數據來源:公開資料整理

    預測,2019年,5G手機出貨量能達到1000萬臺,占手機出貨量的0.6%,2020年將迎來爆發性增長而達到2.3億臺,并將在2023年超過9億臺,占手機出貨量一半。

    二、SiP應用

智能手機是SiP主要應用領域

數據來源:公開資料整理

    3GHz以下可用于公眾移動通信的低頻段已基本被前幾代通信網絡瓜分完畢,且頻段分散,無法提供5G所需的連續大帶寬,因而5G必然向更高的工作頻段延伸。目前世界范圍內對于5G的頻譜已基本達成共識,3~6GHz中頻段將成為5G的核心工作頻段,主要用于解決廣域無縫覆蓋問題,6GHz以上高頻段主要用于局部補充,在信道條件較好的情況下為熱點區域用戶提供超高數據傳輸服務,例如對于26GHz、28GHz、39GHz毫米波應用也逐漸趨向共識,5G的頻段分為Sub-6和毫米波兩個部分。

    手機射頻模塊主要實現無線電波的接收、處理和發射,關鍵組件包括天線、射頻前端和射頻芯片等。其中射頻前端則包括天線開關、低噪聲放大器LNA、濾波器、雙工器、功率放大器等眾多器件。從2G時代功能機單一通信系統,到如今智能機時代同時兼容2G、3G、4G等眾多無線通信系統,手機射頻前端包含的器件數量也越來越多,對性能要求也越來越高。

通信技術升級增加手機中射頻前端器件數量

數據來源:公開資料整理

    5G手機需要前向兼容2/3/4G通信制式,本身單臺設備所需射頻前端模組數量就將顯著提升。預測,5G單部手機射頻半導體用量將達到25美元,相比4G手機近乎翻倍增長。其中接收/發射機濾波器從30個增加至75個,包括功率放大器、射頻開關、頻帶等都有至少翻倍以上的數量增長。器件數量的大幅增加將顯著提升結構復雜度,并提高封裝集成水平的要求。

單部5G手機所需射頻器件數量將顯著提升

數據來源:公開資料整理

    5G的頻段分為Sub-6和毫米波兩個部分,Sub-6部分信號的性能與LTE信號較為相似,射頻器件的差異主要在于數量的增加,毫米波部分則帶來射頻結構的革命性變化。SiP技術將在5G手機中應用日益廣泛,發揮日益重要的作用:1)第一步:5G需要兼容LTE等通信技術,將需要更多的射頻前端SiP模組;2)第二步:毫米波天線與射頻前端形成AiP天線模組;3)第三步:基帶、數字、內存等更多零部件整合為更大的SiP模組。

    由于現在僅僅韓國、北美等少數地區支持毫米波頻段,在三星、華為、小米、Oppo、Vivo等已發布的5G手機中,僅有三星GalaxyS10支持5G毫米波信號。隨著更多地區開始支持毫米波頻段,毫米波將成為5G手機的標配。

    通信技術的持續升級推動射頻相關器件的不斷整合,SiP技術的提升為這種更高程度的整合提供了技術保障。在2GGMS時代,射頻前端采用分立式技術,天線也置于機身外。單面SiP技術在3GWCDMA時代開始獲得應用,射頻前端中的收發器開始模組化(FEM),功放(PA)仍然獨立存在,天線開始集成到機殼上。在4GLTE時代,射頻器件數量成倍增長,FEM與PA進一步集成,天線也開始采用FPC工藝。在5GSub-6階段,頻段數量20個以上,射頻器件數量繼續增長,更先進的雙面SiP獲得運用。在5G毫米波階段,毫米波的波長極短,信號容易衰減,天線和PA等射頻前端器件需要盡可能靠近,集成陣列天線和射頻前端的AiP模組將成為主流技術路線。

移動射頻前端模組封裝趨勢

數據來源:公開資料整理

    三、SiP趨勢

    高通已成功商業化QualcommSnapdragonSystem-in-Package(QSiP)模組,QSiP將應用處理器、電源管理、射頻前端、WiFi等連接芯片、音訊編解碼器和內存等400多個零部件放在一個模組中,大大減少主板的空間需求,從而為電池、攝像頭等功能提供了更大空間。同時,QSiP工藝也大幅簡化手機的設計和制造流程、節省成本和開發時間,并加快整機廠的商業化時間。

    為了保障QSiP的順利量產,高通與環旭在2018年2月成立合資公司,以運用環旭及日月光集團在SiP領域的技術積累和量產經驗。2019年3月,華碩發布兩款采用QSiP的手機ZenFoneMaxShot和ZenFoneMaxPlusM2。

    高通在持續拓展自身的產品線以擴大市場空間,已從早期的基帶和應用處理器拓展至射頻前端、電源管理、藍牙、WiFi、指紋識別等豐富的產品線,但不少新產品缺乏突出的競爭力。通過SiP技術高通可以用優勢突出的基帶等芯片捆綁一些弱勢芯片,從而實現各種不同芯片的打包銷售,擴大了自身的市場空間。

2012-2019年全球SIP電話終端出貨量趨勢

數據來源:公開資料整理

2012-2019年SIP中國市場SIP市場規模及預測

數據來源:公開資料整理

2012-2019年全球SIP市場收入趨勢及預測

數據來源:公開資料整理

2012-2019年中國市場占全球的市場份額比例幾乎不變

數據來源:公開資料整理

    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國SIP電話終端市場專項調查及發展趨勢分析報告

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