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华为P50/Pro系列为何没有5G?手机通信基本原理解释

2021-07-31 09:15:57  来源:IT之家    

  7 月 29 日晚间,迟到了 4 个月的华为 P50/Pro 系列手机正式面向全球发布。

  和往年一样,华为 P50/Pro 系列在影像方面依然是吊打一众对手的存在,同时,该系列手机在性能、颜值、快充等方面也都是非常出色的水平 —— 除了一个缺憾。这个缺憾,就是不支持 5G。

  IT之家为大家报道过,华为 P50 全系搭载高通骁龙 888 4G 芯片,而华为 P50 Pro 则搭载高通骁龙 888 4G 芯片以及海思麒麟 9000 4G 芯片,不过骁龙 888 4G 版本的机型 9 月开售(包括华为 P50 和 Pro 的 888 版本)。

  发布会后余承东也亲口承认,华为 P50 系列手机将不会搭载 5G 技术。

  作为具有全球领先通信技术的华为,P50 系列竟然不能支持 5G,就好像《红楼梦》少了后 40 回,维纳斯断了一双臂膀,让人深感缺憾。

  但是,一定会有细心的小伙伴会问:

  华为 P50 系列先行发售的版本是搭载的是麒麟 9000 芯片,而麒麟 9000 是支持 5G 的。

  之前同样搭载麒麟 9000 芯片的华为 Mate 40 系列都支持 5G,怎么到了 P50 系列就不支持了呢?

  这里,IT之家有必要为大家解释一下。

  其实,要问华为 P50 系列为什么不支持 5G,大家的第一反应一定是:这和美国的制裁有关。这个回答对是对,但不能解答我们更深的疑惑,比如为什么麒麟 9000 到 P50 上就不能用 5G 了。

  其中的关节要从手机通信原理说起。

  上面这张图解释了手机通信的基本原理。

  手机天线在接收到无线信号(电磁波信号)后,经过选频网络剔除手机处理范围之外的电磁波信号(例如广播信号、对讲机信号等),留下手机信号。

  接着,手机信号传输到天线开关,根据接收到的信号频段,天线开关会“放行”相应频段的信号,这样可以避免不同频段之间信号的干扰。

  被放行频段的信号继续传输,下一站就是滤波器,滤波器的作用是将手机信号中的一些杂波信号滤除,留下纯净的通话信号。

  经过滤波后,手机信号会分成两路出来。在电路中经过一系列传输、滤波后,到这里信号会有明显的衰减,于是接下来,还会经过信号放大器,对信号强度进行放大。

  接下来,信号便会进入射频集成电路,信号在这里会经过混频,解调等,滤除高频载波信号,留下通话声音的模拟信号(基带信号),就是术语中的 IQ 信号。

  不过因为 I/Q 信号是模拟信号,而手机 CPU 能够处理的是数字信号,因此 IQ 信号在到达 CPU 前,还要经过 D/A 数模转换。而 CPU 对信号进行处理后,再转换为模拟信号,最终由手机听筒输出。

  在这个过程中,天线和射频集成电路之间的部分叫做射频前端,后面的步骤我们可以理解为基带干的事。

  就华为来说,此前他们已经能够实现基带、外设、电源管理以及软件上的技术突破,做到自给自足,这次的问题主要出现在射频前端。

  射频前端的构成非常复杂,正如我们刚才说的,主要由功率放大器 (PAs)、低噪声放大器 (LNAs)、开关、双工器、滤波器和其他被动设备组成。

  而且因为 5G 相比 4G 性能指标成倍增加,比如频段数大幅提升,让 5G 的射频前端复杂度达到了恐怖的级别。因此 ,射频前端在 5G 时代价值高涨,重要性甚至可以超过基带。

  而在射频前端中,又以滤波器为核心元器件。大家可以看下面这张图,滤波器在射频前端市场价值的比重达到 53%,重要性可想而知。

  其实射频前端的其他部件,我国能够一定程度上实现自给自足,比如国内的京信通信、信维通信和硕贝德都可以量产 5G 天线,像卓胜微、慧智微等也可以量产 5G 射频开关、PA 和 LNA 等部件,这些部件相对来说不是那么重要,我们的技术和产业能力足够使用。

  恰恰是最重要的滤波器,我国的产业链目前处于被卡脖子的状态。

  滤波器有声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)和声体波(Bulk Acoustic Waves,BAW)两种,目前我国 SAW 滤波器自给率仅为 5%,而 BAW 滤波器更是甚少有厂商能够实现量产出货,国内供给缺口大。能生产的部分滤波器也只能应用在中低端产品中。

  而从全球角度来看,目前滤波器市场基本被美日厂商垄断。数据显示,2018 年全球 SAW 滤波器市场几乎被日系厂商垄断,其中村田(Murata)占据 47% 的市场份额,TDK 东电化占比为 21%。

  BAW 滤波器日系厂商布局较少,目前美国的博通(Broadcom,AVAGO)一家就占了 87% 的市场份额,而 Qorvo 占据 8% 的市场份额。

  更重要的是,BAW 滤波器由于性能、技术等各方面的原因,是 5G 的首选。而且日系厂商像村田想做也得找美国的博通他们代工。

  然后,关键的问题来了:

  2021 年 4 月,美国开始了对华为的第四轮制裁,限制华为的器件供应商只要涉及美国技术的产品,就不允许供应给华为的 5G 设备。

  5G 射频芯片中的核心环节滤波器主要的技术就是来自美国,就这一步,就足以卡住我们的脖子,也直接导致华为 P50 系列的 5G 缺憾。

  由于制裁是今年 4 月开始的,所以在这之前的华为 5G 手机都没事,包括麒麟 9000 芯片,在华为 Mate 40 系列上就能用 5G,因为当时制裁令还没发布,而在 P50 系列上,就得将 5G 功能阉割。

  至于骁龙 888,整个是来自美国的,自然更不可能为华为提供 5G 功能了。

  说到这,就能解释为什么华为 P50 系列即便搭载麒麟 9000 芯片,也不能使用 5G 技术了,背后的残缺之憾,确实有些无奈。

  但是无奈之外,我们也要看到,我国在半导体行业的国产化替代之路正在积极开拓,就像这次的滤波器,其实华为海思已经在研究 SAW 滤波器,正逐步完善我们的产业链。相信假以时日,我们必能够通过自主研发,真正实现半导体全产业链的自给自足!

原标题:华为 P50/Pro 系列为何没有 5G?残缺版麒麟 9000 背后真相在此

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