5G小基站芯片，国产还要追多久？

【蜂耘网  通信系统】根据工信部的数据，截至2021年8月底，我国建成5G基站已经超过100万个，占全球的70％以上，5G终端连接数超过了4亿，中国已经是全球最大的5G市场。单在2021年前6个月，5G基站就新建了19万个。到2030年，预计我国5G基站数量将达到1500万个。

随着5G基站的建设，5G应用场景正由设想步入大规模落地阶段。基站产业链上游需要大量芯片及模组，小基站的渗入与普及，无疑成为半导体产业的另一片“沃土”。

5G对小基站需求明确

根据3GPP（第三代移动通信标准）的规范标准，无线基站可以分为4类，分别是宏基站、微基站、皮基站和飞基站，业内普遍将除宏基站外的微基站、皮基站和飞基站统称为小基站。

▲5G 时代基站类型，由半导体产业纵横整理

▲宏基站和皮基站。来源：pixabay、爱立信

随着5G网络的持续建设，5G业务场景开始从室外转向室内，市场也更倾向在室内场景中使用小基站。由于此前工信部发布的四大运营商运营频段中，5G频段分布在2515MHz～4900MHz之间，频率高则波长短。在传输中信号衰减程度更大，在遇到有障碍物的地方，其辐射范围会变得很小。

▲中国运营商5G频谱。来源：中国银河证券研究院

实际上，小基站并不是5G时代的专属，早在4G时代就已有相关部署。不过，由于4G时代宏基站可以承载70％以上的流量，小基站的使用量不多。在4G基站向5G基站的过渡中，受到国家相关网络建设限制，小基站成为必要补充，尤为需要强调的是室内网络建设方面。目前，中国5G网络布局形成了“宏基站基础、小基站补充”的局面。小基站可以填补由于土地空间不足、预算不够带来的空白。

▲一种5G小基站在楼层中的使用。来源：比科奇

因为小基站的独特作用，有望迎来属于自己的市场机会。市场研究机构Dell＂Oro则预测，未来5年全球小基站市场规模将达到250亿美元。另根据ABI research预测，2021年全球室内小基站市场规模将达18亿美元。

与消费级不同，小基站芯片需要高程度的成熟性和高可靠性。目前，由于FPGA和ASIC的特性拥有不同的使用场景和特性，因此5G小基站的核心主控芯片以FPGA和ASIC芯片的SoC占据主流市场。。行业内相关人士认为，从4G小基站到5G小基站，需要亟待突破是核心主控芯片，特别是高算力、低功耗的集成数字芯片作为专用主控芯片。无独有偶，一些行业人士也曾分析，如果把一个5G小基站拆解，其中最为昂贵的是一颗价格高达600美金左右的FPGA主控通用芯片，超过了小基站上其他芯片的金额总和。

三大玩家，瓜分5G小基站芯片“天下“

许多大厂从4G基站芯片方案开始，已经占据了绝大市场，这种强势的市场地位也延续到了5G基站中。目前，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。

2019年，英特尔联合中国移动研究院在“MWC19上海（世界移动通信大会）”推出了全球首款商用5G开放平台小基站，开启了新一轮行业商用产品革新。在这款小基站中，英特尔使用了Xeon处理器以及其FPGA产品，联合打造的云上小基站其应用覆盖了室内5G场景。

▲英特尔FlexRAN解决方案。来源：英特尔

英特尔为5G小基站设计的平台中，RRU（远端射频单元）基于英特尔Arria10 FPGA，Arria10 FPGA和SoC串行收发器提供宽带、低延时、低功耗的选择，可以支持开发高速通信系统，非常适合无线基站。英特尔目前基于Flex RAN的端到端解决方案，已经被绝大多数5G小基站广泛采用。

▲Arria10 FPGA图示。来源：英特尔

在恩智浦的5G小基站产品中，SoC以及可编程基带也是其主打领域。目前，恩智浦已经拥有两款用于5G小基站的通信处理器——LS1046A和LS1026A多核处理器。两个处理器将四核和双核64位Arm Cortex－A72与数据包处理加速和高速外设相集成。而在可编程基带处理器领域，LS1043A处理器是恩智浦推出的第一款面向嵌入式网络的四核64位Arm处理器，提供超过10 Gbps的性能。

▲恩智浦的5G小基站方案示意图。来源：恩智浦官网

Layerscape LA1200则是恩智浦推出的可编程基带处理器5G－NR固定无线边缘接入和3GPP基础设施设备。LA1200通过PHY／基带处理，为O－RAN功能拆分选项、专有应用和增值差异化，目前该产品仍处于样品阶段。

▲毫米波和Sub－6 GHz基带处理器示意图。来源：恩智浦官网

高通公司在5G领域展现出强烈的热情，其2018年公布的FSM100xx是经典5G小基站芯片方案，也是首个5G新空中介面（5G NR）解决方案。这款ASIC芯片采用10nm制程，可以同时支持毫米波和Sub－6GHz频段，且既可以支持非独立组网（NSA）模式，也可以支持独立组网（SA）模式。

▲FSM100xx。来源：高通

去年年底，高通宣布与诺基亚达成采购协议，为其提供新型5G室内小基站芯片组——FSM100xx 5G RAN，这次采购成为高通在5G RAN市场的重大胜利。

今年6月28日，高通技术公司再次宣布推出其第2代面向小基站的高通5G RAN平台（FSM200xx），首个符合3GPP Release 16规范的5G openRAN平台。其支持的eURLLC等特性，能够提供工厂自动化、关键任务型机器设备控制所需的低时延和链路可靠性。

▲高通FSM200XX。来源：OFweek

国内已步入量产阶段

国内5G小基站架构通常为分布式的BBU＋交换机＋RRU三级，其中以华为Lampsite、中兴Qcell的为代表的有源室分系统成为5G室内主流，而两者的小基站芯片均使用ASIC，且并未公开。

▲BBU＋交换机＋RRU三级架构。来源：中兴官网

华为pRRU使用独家自研的ASIC“超宽带”芯片，于2019年正式商用了5G LampSite 100MHz带宽产品。电信行业咨询机构GlobalData将LampSite评为室内小站领域（Enterprise Small Cell）的“leader”，连续三年摘得桂冠。去年，华为使用自研芯片推出5G LampSite 200MHz pRRU，可支持多频，对新建室内场景可实现4G／5G一体化部署。5G LampSite 300MHz 支持 C－Band单频，可支持运营商共建共享。

▲小站评级。来源：GlobalData《Small Cell Portfolio》

除华为和中兴之外，部分半导体创业公司也瞄准了这个市场，开始崭露头角。

比科奇微电子就是其中之一。6月9日，比科奇微电子完成近亿元Pre B轮融资。这家总部在杭州的公司主营业务之一是为5G小基站设备商提供openRAN标准的SoC。目前，比科奇已经推出PC802小基站芯片，PC802可用于5G一体化和分布式、拓展式小基站，支持URLLC。这款芯片使用了RISC－V架构，近期推出的ORANIC 5G板卡嵌入了4颗PC802，可提供四个25G以太网SFP连接器。

▲ORANIC 5G板卡，嵌有4颗PC802芯片。来源：比科奇

在2021中国北京国际通信展上，思朗科技正式发布了两款5G小基站芯片UCP1002和UCP4008。思朗科技称UCP1002芯片是首款自主内核的5G小基站芯片，去年7月，UCP1002 流片。UCP系列芯片基于MaPU技术以及“同心圆”本源模型，使用自研AppAISArc指令体系，成为国产小基站芯片的亮点产品。同时在本次通信展上，思朗科技宣布推出主要面向企业级应用场景的UCP4008芯片，公司称这将是国内首款企业级5G小基站芯片。

▲UCP系列芯片。来源：思朗科技

2020年，中国已经成为5G最大的市场，去年全中国的5G连接数超过2亿。但是，5G小基站上游芯片起步较晚，与中游众多的通信厂商和下游众多应用场景比较，国产化程度低，参与者少成为亟待解决的问题。

广阔市场已经打开

如上所说，英特尔、恩智浦、高通三大巨头分别采用FPGA、Arm多核架构和ASIC芯片，而国内则看重ASIC和RISC－V架构。ASIC定制化强，且功耗更低，性能更强，成为国内主要玩家的首选架构。而RISC－V架构因其开源的特性，成为国内玩家的“新宠”。

据半导体产业纵横测算，国内5G小基站的市场规模至2025年或超过250亿元。相关机构曾估算国内到2025年预计5G小基站达1000万个左右，如果按小基站市场平均价格2500元估算，保守估计国内市场规模或超250亿人民币。

“诱人”的市场前景在前，如何在竞争格局中逆流而上，成为国内公司必须面临的课题。相比国外厂商，国内公司更加了解中国市场，可以打造性能、功耗俱佳的产品以及安全可靠的生态。有目标就不怕路远，5G小基站芯片等待星光中的赶路人。

（蜂耘通讯行业网  责任编辑：尧光）