由“大”到“小”：基站芯片如何走？

近日，中国移动2022科技周暨移动信息产业链创新大会在线上线下同步召开，在中信科移动技术总监冯亮的演讲中，我们对基站芯片的发展有了更为清晰的认知。

制程工艺下的“壁垒”

5G基站芯片范围十分广泛，包括CPU、FPGA、交换芯片、电源芯片、时钟芯片等。据冯亮介绍，不同于消费级芯片对制程工艺的尖端需求，5G基站对芯片工艺的整体要求并不高，可以全环节自主可控，而工艺要求高的核心器件，抗风险能力弱，需要广泛的设备厂家支持。

《通信产业报》全媒体记者了解到，目前基站芯片提供商主要是高通、英特尔、华为、中兴通讯，各自又整合细分芯片供货商。由于基站芯片涉及基带、射频、滤波器、存储、电源等多个细分领域，产品的成熟度和性能需要技术和资源的积累，各大厂商也非单打独斗，都要依赖产业链。


2019年，华为发布全球首款5G基站核心芯片华为天罡，该芯片采用的是台积电的7nm工艺，在集成度、算力、频谱带宽等方面，首次在极低的天面尺寸规格下, 支持大规模集成有源PA(功放)和无源阵子。

2020年9月，中兴通讯副总裁、MKT及方案政企部总经理李晖就对外表示，在5G无线基站、交换机等设备的主控芯片上，中兴自研的7nm芯片已实现市场商用，5nm也已经进入实验阶段。

冯亮指出，基站商用产品数字器件工艺要求等级高，目前集中在16nm及以上工艺，高端CPU芯片和高端FPGA芯片已达到7nm、10nm工艺，在CPU、FPGA和基带SoC市场，我国整体能力和集成度相对国际产业仍存在差距，这需要业界联合对核心器件群培育，降低单一供货厂家的风险，拉动5G基站芯片全产业链提升。


需求下的“新赛道”

根据3GPP组织的规划，无线基站分为4类，分别是宏基站、微基站、皮基站和飞基站，这主要是根据功率进行划分，宏基站体积较大、功率最大，覆盖范围最大，飞基站功率最小，覆盖范围最小。

与宏基站相比，小基站能够深入室内在弱信号和盲区内做定点的深度覆盖，此外，在一些人流密集或是数据流量传输需求大的热点区域，小基站还能帮助宏基站分担流量负荷，提升系统容量，而面向ToB场景，小基站不仅能用于增强室内网络覆盖能力，也能与边缘计算等技术相结合，为垂直行业提供更好的服务能力。

在小基站市场，通过历次省级运营商小基站公开集采可见，京信通信、中国信科、瑞斯康达、佰才邦、共进电子等均有中标，华为、中兴通讯、爱立信、上海诺基亚贝尔等大型设备商也都有相关产品在国内主要市场布局。

然而，从小基站芯片的占有率来看，国产化程度并不高。5G小基站芯片仍被国际大厂垄断，博通退出该市场之后，英特尔、恩智浦、高通成为三大玩家。

究其原因，由于基站芯片的成熟度和高可靠性和消费级芯片不同，从开始试用到批量使用起码需要两年以上的时间，并且5G小基站需要采用高算力、低功耗的集成数字芯片作为专用主控芯片，但大多数公司采用的是通用FPGA。无论是投入还是技术，都有较高门槛。

同时，在小基站芯片领域，如何在软硬件平衡方面进行取舍，比如哪些特性要用硬件实现，哪些特性要用软件实现，以便后续迭代，都需要依赖研发人员的开发经验和能力。

在演讲中，冯亮也谈到了5G小站的演进思路。随着运营商5G扩展型小基站集采临近，5G小站即将迎来规模化商用，5G小站平台的产品成本和功耗是制约未来发展的关键，底层芯片自主可控方案对于小站技术演进和产业链战略安全，具有重要意义。

冯亮指出，5G小站BBU的演进方向是通用器件向专用器件发展、分立式器件向一体化器件发展，网络处理单元 (NPU)、物理层处理单元 (PHY)等关键单元是重点突破方向。


值得一提的是，除集采外，运营商小基站的自研道路也正持续推进。

“中信科移动对于运营商布局小基站自研建设也在持续关注，并且参与了部分前瞻性的研究规划工作，在技术路线、产品化需求等方面保持开放合作。”中信科移动 移动通信事业部副总经理王志勇认为，运营商自研小基站也反映出行业对5G小基站应用前景看好，可深化创新技术积累，提升自身的技术能力，在垂直行业应用方面，可形成整体解决方案，提升行业应用的竞争力，在产业链方面，可促进产业链上下游企业的良性发展，实现关键网络设备自主可控。

开放合作永在路上

芯片是通信产业的基石，我国在十四五规划中明确了“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑，进一步明确要重点布局高端芯片产业，而5G基站芯片正是其中之一。

在后摩尔时代，集成电路产业正快速进入一个大变革的时代。芯片是信息产业的核心，是支撑经济社会发展的基础性、战略性、先导性产业，也是全球化最彻底的产业。

然而，在通信行业整体供应链风险的背景下，如何保证产品方案的关键芯片和组件供应能力对于产业链显得尤为重要。

对此，专家建议，产业链亟需打通“产学研用”四个环节，汇聚融通产业链上下游合作伙伴的优势资源，力提升产业创新能力，实现高水平自立自强，并发挥产业各方力量，形成产学研用强大合力，持续深化国际交流合作，构建互利共赢的发展环境。

无疑，中国芯片产业的发展离不开全球产业的合作和支持，全球芯片产业发展也离不开中国的有力参与。坚持开放合作，积极参与全球化产业合作是芯片产业发展的根本动力。