5G RedCap或助推基站放量增长，高速ADC机会巨大
来源:电子发烧友网发布时间:2023-03-263081浏览
询问 AI电子发烧友网报道（文/李宁远）国际移动通信标准权威组织3GPP每一次Release都为移动通信产业指明了技术演进的方向。在R17版本冻结后，5G 应用也不再局限于局部试点，逐渐向各行业全流程各个环节开始渗透，整个产业开始加速成熟。
在R17里，RedCap这一技术引起了大家的注意。5G RedCap也被称为轻量化5G，旨在通过减少终端带宽、收发天线数量、降低调制阶数等方式，降低现有5G终端的高成本和功耗，以更契合的方式推进5G在大规模应用里的商业普及应用。
比如在最大带宽上，FR1频段基于NR UE的100MHz带宽，将RedCap UE支持的最大带宽缩减到了20MHz，以匹配业务需求相对低的5G终端通信；在天线能力上，RedCap UE的天线数量降为可最低支持1T1R；最大调制阶数也由256QAM降为最低64QAM。
进入2023年，轻量化5G产业正在迅速落地。移远通信不久前就推出了轻量化5G RedCap模组Rx255C系列，助力5G拓展至更多应用领域；紫光展锐与中兴通讯也完成了5G R17 RedCap关键技术实验室验证；中国联通在2023MWC世界移动通信大会期间，也发布了全球首款通用型5G RedCap商用模组NX307。
在5G轻量化初期，模组价格在200元左右，规模化商用后，价格将进一步下探。高性价比的模组产品无疑会进一步激发5G基站市场规模的增长。
5G基站的硬件架构决定了设备形态与性能，进而影响5G网络的服务能力，5G基站的大规模部署将带动其中模组核心芯片、核心器件的增长。基带芯片、数字中频芯片、收发信机芯片、ADC/DAC、功放、滤波器等等核心芯片与器件都将受益5G基站市场的增长迎来大量需求。
其中，ADC模数转换芯片无疑是决定5G基站通信能力的重要一环。从3G到4G，再到目前火热的5G通信，模拟信号转换精度要求变化相对来说不大，但带宽要求越来越大，5G的发展给ADC芯片设计的精度和速度两个部分要求越来越高。5G通信下，普遍的便携式终端如手机需要160+MSPS，12bits的ADC芯片，基站里面则需要250MSPS-1GSPS，14-16bit的ADC芯片。
根据Tech Insight的数据，当前ADC芯片的主要下游需求为通信设备，一直是占据大份额的第一市场，高于汽车电子也高于工业。单个5G基站的ADC芯片使用就高达两位数。据工信部数据，截至2022年底，我国累计建成并开通5G基站231.2万个，基站总量占全球60%以上。5G轻量化带来的便捷优势，将进一步加速5G基站的大规模落地，带给ADC成长的空间巨大。
5G和轻量化5G对ADC的需求集中在高速ADC上，其中以流水线型ADC为主，以及一部分SAR ADC。流水线型ADC主攻高速，是高速数据转换系统常客，SAR ADC则是性价比高，性能比较灵活。
先看国际头部厂商在5G高速ADC上的进展。在TI的高速ADC列表里，处于供货状态且速率在250MSPS以上的料号就有127个，还不包括处于预发布的高速ADC。仅去年下半年时间，TI就发布了4款高速ADC新品，其中最低速率1500MSPS（ADC34RF52），最高10400MSPS（ADC12DJ5200-EP）。这些高速ADC在高速之余，在噪声、功耗、尺寸等其他性能上继续做着提升。针对特定应用，比如5G基站建设、激光雷达等高速ADC应用，TI也有专门开发相应的模拟前端来适配相关应用。
ADI目前处于供货状态且速率在250MSPS以上的料号有82个。最新的料号于一年前发布，AD9213系列，标准的10.25 GSPS高速ADC。并在其中实现了动态范围和线性度性能的结合，同时功耗有进一步降低。ADI针对5G设计，有着全频谱系统设计复杂射频架构的能力，提供提供出色的高性能、低功耗高速ADC的同时还能提供5G相关的智能算法，在整个5G基站信号链设计上积累深厚。
目光转向国内市场，目前国内ADC厂商也会围绕一些专用市场开发专用ADC，比如5G基站ADC、手机BMS ADC、储能BMS ADC、激光雷达AEF ADC等等。在这种专用的新兴市场里，国产ADC机会还是非常大的。比如做轻量化5G基站ADC，在国内能锁定中兴或者华为就有很大优势。
5G基带SOC需要高速ADC来转换接收到的射频信号，华为作为国内5G先行者，在高速ADC上研发一直比较神秘，没有太多相关信息流出，但是技术已经具备自研的实力。除了华为海思，在高速ADC赛道上，国内也有不少厂商取得了不俗的成绩。
芯佰微电子旗下ADC产品以高速为切入点，推出了不少高速ADC产品，覆盖SAR、Pipeline、Sigma-Delta架构。目前250MSPS速率以上的产品已有5个料号，其中最高ADC采样速率已经可以达到1500MSPS（CBM08AD1500QP，8bits）。
图源：芯佰微电子
同样拥有超高速ADC产品线的迅芯微电子也致力于高速ADC国产化，有着不错的技术优势，在保持技术优势的同时在向集成化ADC芯片拓展，同时推进原型芯片的量产以此来满足国内5G基站、光通信等领域的需求。
被振华电子并购的云芯微电子对标ADI的AD96XX、AD92XX系列也推出了7款250MSPS速率以上的ADC芯片，目前主要应用于通信，雷达市场。
灵矽微电子2020年推出的ADC产品，在不牺牲传统低功耗ADC的功耗利用率的前提下将速率做到了1GSPS （8bit），并已经成功流片。据悉正在向将向1GSPS 14bit等更高端的方向进行迭代，并继续布局5G通讯场景。
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在R17里，RedCap这一技术引起了大家的注意。5G RedCap也被称为轻量化5G，旨在通过减少终端带宽、收发天线数量、降低调制阶数等方式，降低现有5G终端的高成本和功耗，以更契合的方式推进5G在大规模应用里的商业普及应用。
RedCap规模化商用渐近
轻量化5G技术简单来看，就是为了实现简化网络设备与终端设备的复杂度，降低设备的整体成本，降低能耗。轻量化后的5G支持较低复杂程度的5G设备，在带宽、功耗、天线设计和成本方面均介于eMBB和LPWAN之间，有效均衡5G大宽带、高速率、广连接、低时延之间的能力，满足差异化行业联网需求。比如在最大带宽上，FR1频段基于NR UE的100MHz带宽，将RedCap UE支持的最大带宽缩减到了20MHz，以匹配业务需求相对低的5G终端通信；在天线能力上，RedCap UE的天线数量降为可最低支持1T1R；最大调制阶数也由256QAM降为最低64QAM。
进入2023年，轻量化5G产业正在迅速落地。移远通信不久前就推出了轻量化5G RedCap模组Rx255C系列，助力5G拓展至更多应用领域；紫光展锐与中兴通讯也完成了5G R17 RedCap关键技术实验室验证；中国联通在2023MWC世界移动通信大会期间，也发布了全球首款通用型5G RedCap商用模组NX307。
在5G轻量化初期，模组价格在200元左右，规模化商用后，价格将进一步下探。高性价比的模组产品无疑会进一步激发5G基站市场规模的增长。
5G基站的硬件架构决定了设备形态与性能，进而影响5G网络的服务能力，5G基站的大规模部署将带动其中模组核心芯片、核心器件的增长。基带芯片、数字中频芯片、收发信机芯片、ADC/DAC、功放、滤波器等等核心芯片与器件都将受益5G基站市场的增长迎来大量需求。
其中，ADC模数转换芯片无疑是决定5G基站通信能力的重要一环。从3G到4G，再到目前火热的5G通信，模拟信号转换精度要求变化相对来说不大，但带宽要求越来越大，5G的发展给ADC芯片设计的精度和速度两个部分要求越来越高。5G通信下，普遍的便携式终端如手机需要160+MSPS，12bits的ADC芯片，基站里面则需要250MSPS-1GSPS，14-16bit的ADC芯片。
根据Tech Insight的数据，当前ADC芯片的主要下游需求为通信设备，一直是占据大份额的第一市场，高于汽车电子也高于工业。单个5G基站的ADC芯片使用就高达两位数。据工信部数据，截至2022年底，我国累计建成并开通5G基站231.2万个，基站总量占全球60%以上。5G轻量化带来的便捷优势，将进一步加速5G基站的大规模落地，带给ADC成长的空间巨大。
5G需要怎样的高速ADC
众所周知，在ADC这条赛道上，TI和ADI不论在高速高精产品的性能上，还是在全球的市占率上，都是一骑绝尘。而且我们知道，模拟芯片是一个高毛利率长生命周期的赛道，尤其注重芯片的可靠性和稳定性。这意味着ADC这类模拟芯片在一类新场景新应用里验证的时间会比较长，切入客户方案之后，迭代周期也会比较长。国内领先的ADC厂商上在技术上和这两家国际巨头也有2-3代的差距，仍处于学习和追赶的阶段。5G和轻量化5G对ADC的需求集中在高速ADC上，其中以流水线型ADC为主，以及一部分SAR ADC。流水线型ADC主攻高速，是高速数据转换系统常客，SAR ADC则是性价比高，性能比较灵活。
先看国际头部厂商在5G高速ADC上的进展。在TI的高速ADC列表里，处于供货状态且速率在250MSPS以上的料号就有127个，还不包括处于预发布的高速ADC。仅去年下半年时间，TI就发布了4款高速ADC新品，其中最低速率1500MSPS（ADC34RF52），最高10400MSPS（ADC12DJ5200-EP）。这些高速ADC在高速之余，在噪声、功耗、尺寸等其他性能上继续做着提升。针对特定应用，比如5G基站建设、激光雷达等高速ADC应用，TI也有专门开发相应的模拟前端来适配相关应用。
ADI目前处于供货状态且速率在250MSPS以上的料号有82个。最新的料号于一年前发布，AD9213系列，标准的10.25 GSPS高速ADC。并在其中实现了动态范围和线性度性能的结合，同时功耗有进一步降低。ADI针对5G设计，有着全频谱系统设计复杂射频架构的能力，提供提供出色的高性能、低功耗高速ADC的同时还能提供5G相关的智能算法，在整个5G基站信号链设计上积累深厚。
目光转向国内市场，目前国内ADC厂商也会围绕一些专用市场开发专用ADC，比如5G基站ADC、手机BMS ADC、储能BMS ADC、激光雷达AEF ADC等等。在这种专用的新兴市场里，国产ADC机会还是非常大的。比如做轻量化5G基站ADC，在国内能锁定中兴或者华为就有很大优势。
5G基带SOC需要高速ADC来转换接收到的射频信号，华为作为国内5G先行者，在高速ADC上研发一直比较神秘，没有太多相关信息流出，但是技术已经具备自研的实力。除了华为海思，在高速ADC赛道上，国内也有不少厂商取得了不俗的成绩。
芯佰微电子旗下ADC产品以高速为切入点，推出了不少高速ADC产品，覆盖SAR、Pipeline、Sigma-Delta架构。目前250MSPS速率以上的产品已有5个料号，其中最高ADC采样速率已经可以达到1500MSPS（CBM08AD1500QP，8bits）。
图源：芯佰微电子同样拥有超高速ADC产品线的迅芯微电子也致力于高速ADC国产化，有着不错的技术优势，在保持技术优势的同时在向集成化ADC芯片拓展，同时推进原型芯片的量产以此来满足国内5G基站、光通信等领域的需求。
被振华电子并购的云芯微电子对标ADI的AD96XX、AD92XX系列也推出了7款250MSPS速率以上的ADC芯片，目前主要应用于通信，雷达市场。
灵矽微电子2020年推出的ADC产品，在不牺牲传统低功耗ADC的功耗利用率的前提下将速率做到了1GSPS （8bit），并已经成功流片。据悉正在向将向1GSPS 14bit等更高端的方向进行迭代，并继续布局5G通讯场景。
小结
5G为代表的通讯领域一直是ADC芯片重要的增量市场，同时也是占据最大份额的第一市场。在轻量化5G步入大规模落地阶段后，又将进一步推动5G模组5G基站对高端ADC尤其是高速ADC的需求。
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