杨致远入局芯片，这条赛道正在迅速崛起

在硅谷，私有5G（private 5G，或称为“5G专网”）可谓是通信领域最火的概念，甚至连雅虎的前CEO杨致远也加入了一家致力于私有5G芯片初创公司（EdgeQ）担任联合创始人。本文将分析相关领域的前景和给半导体行业带来的新机会。

随着5G手机的普及，人们对于这项新的通信技术也不再陌生。对于大众消费者来说，5G手机相对于4G意味着更快的连接速度和更低的延迟，然而，一个常常被大众忽略的事实是，5G相对于4G真正的突破在于工业场景，而非手机这样的消费应用。5G标准的三大种类分别是eMBB（超高带宽），mMTC（海量接入）和uRLLC（超低延迟可靠接入），其中eMMB主要针对手机等场景，而mMTC和uRLLC主要针对工业场景。

在工业应用中，5G标准的海量接入和超低延迟都是极为重要的特性，并将会成为工业3.0的重要支柱。举例来说，在大量使用机器人协作的下一代智能工厂中，必须使用非常可靠且低延迟的无线网络才能满足机器人之间的互动，使用WiFi这样的无线网络无法满足网络覆盖，可靠性（在切换路由器的时候常常发生信号中断）和延迟（通常为几百毫秒）的需求，相对地使用低延迟（可以低至亚毫秒级）和高可靠性的5G则可以满足这些工业应用的需求。

与消费者应用（如手机）不同，工业应用中的客户往往都是大型企业，而每个企业大客户都对于5G网络有不同的需求，例如成本、延迟、覆盖等等，这也就引出了私有5G的概念：不同于使用技术参数完全一致的公用5G网络，而是针对每个企业客户的应用需求对于部署的5G网络做相关的定制化和优化，从而满足客户的需求；同时该私有5G网络并不与公有5G网络直接连通，因此也满足了企业客户对于数据安全性的需求。

目前，私有5G网络已经成为美国和欧洲最热门的通信领域之一。在美国，除了几大无线运营商都已经宣布入局之外，亚马逊也在去年推出了AWS 私有5G业务，而comcast等主流宽带运营商也宣布将推出相关业务。在欧洲，年初法国和德国政府刚刚宣布将为四个相关的私有5G技术项目拨款近两千万欧元；企业方面汽车巨头大众目前也正在和诺基亚合作，准备为大众在沃尔斯堡的总部搭建一个私有5G网络，而沃达丰则正在为保时捷在德国的工厂部署相似的私有5G网络。从目前的态势来看，欧洲国家由于有较为深厚的智能工业基础，在私有5G的应用方面较美国要领先一些；但是美国凭借其技术能力，在私有5G的技术研发领域并不落后，并且预计会在未来几年内更快地推动私有5G落地。

目光回到中国，中国地三大无线运营商也都推出了相应的私有5G（专网）建设方案（如中国移动的“尊享模式”等），相信私有5G也将会成为中国在智能工业领域未来发展一个非常重要的技术支柱。

软件无线电芯片将成为私有5G网络的技术支撑

如前所述，定制化是私有5G的一个核心需求，而这也对芯片的可编程性提出了新的要求，因为只有无线芯片拥有足够的可编程性，才能兼容不同用户的定制化要求。

为了满足这样的可编程需求，软件无线电（software-defined radio，SDR）将成为当仁不让的核心芯片技术。软件无线电技术对于无线通信芯片来说并不是新技术，大约在20多年前就已经提出，其主要的核心思想是尽可能让无线通信链路中的每一个环节都满足软件可配置，这样同一块芯片可以在不同的标准下复用。无线通信芯片一般可以分为前端和后端，其中前端负责射频信号和基带信号之间的互相转化，而后端则负责基带信号的进一步调制解调。软件无线电在概念推出的20余年中，一直没有找到完全切合需求的商用场景。例如，对于前端芯片，在过去的十年中，各大厂商（例如TI，ADI）等都把软件无线电前端芯片作为无线通信的未来进化形式来研发，并且也推出了多款芯片。这些软件无线电芯片在不少商用产品中得到了应用，但是基本没有哪个应用是非使用软件无线电不可的，使用这些芯片的主要原因还是出于成本、灵活性等考虑。而在后端，则基本没有真正的软件无线电芯片，在过去的20年中，大多数后端处理要么是直接推出针对标准的ASIC芯片（例如手机中的基带芯片），要么是先使用FPGA并且在标准稳定后转为ASIC（例如基站中的基带芯片）。而随着私有5G对于定制化需求的提升，我们认为软件无线电芯片真正遇到了一个有切实商用需求的场景，因此会得到长足的发展；而另一方面软件无线电技术作为私有5G的核心技术，也将进一步推动私有5G网络的发展。

从技术上来说，软件无线电前端芯片主要是兼容不同的频段，而后端则是处理不同的定制化协议。从目前来看，即使是私有5G，其频段也受到政府标准的限制，或者说相对比较固定，客户和运营商都没有很强的定制化空间；而后端则是定制化可能性较大的的领域。软件无线电后端芯片的“软件”化目前的主流想法是使用全软件的方法，直接使用处理器配合软件栈去做到真正的软件定义标准。随着OpenRAN等软件化通信技术的发展，该路径从技术成熟度上来说也是越来越高。最终的最佳芯片方案还是需要根据定制化的需求和成本来决定，如果需要快速且深度定制的方案，那么完全软件定制的方案有可能成为主流。

私有5G芯片竞争格局

如前所述，随着私有5G未来在工业应用中得到大量的应用，其芯片也将成为一个新的市场增长点。目前，该市场仍然处于早期阶段，虽然整个市场概念非常火热，而且众多芯片巨头都宣布要入局5G基站市场（例如Intel两年前宣布要大量投资布局5G芯片市场，Nvidia也在探索使用其GPU技术来加速5G基站的运算，甚至之前一直专注于手机市场的高通也在一年半前宣布要进入5G基站市场），但是具体的竞争格局，尤其是私有5G领域，还难以分出高下。同时，也有初创公司在积极布局这个市场，例如在本文开头提到的EdgeQ，该公司由高通前高管创立，专注于使用全软件技术做定制化的私有5G基站芯片（其芯片解决方案是“base-station-on-chip”，即芯片级基站），具体来说使用多核RISC-V方案配合开源的软件栈来实现完全由软件定义的基带基站芯片，并且可以和不同的前端芯片搭配来实现完整的方案。该公司获得了硅谷大量顶级风投的支持，也吸引了杨致远这样的人物加入。从欧美市场来看，究竟是传统芯片巨头还是新兴势力会赢得市场，还需时间检验。

另一方面，中国的基站技术一向发达，有华为等技术持续保持全球领先的公司。我们认为，随着私有5G网络愈加成熟，中国的芯片供应商也必将凭借其在基站通信和计算领域（例如，私有5G基站芯片的门槛主要在于通信技术以及处理器，而这两者华为都有足够的积累）的深厚积累获得一个很大的市场份额，并且在与国外公司的竞争中也不会落于下风。

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