准备5 g

5克被吹捧为新的推动者对许多细分市场,包括手机、汽车、虚拟现实和物联网。但是有很多疑问和猜测这新的无线标准何时和如何影响不同的细分市场,它将有什么影响在半导体设计。

承诺的数量级提高通信速度和低延迟,系统之间的供应商将需要决定是否处理数据在本地或在云中,多少应该做。在半导体结构产生重大影响,通过选择处理器和内存芯片上的吞吐量、I / O速度、功率预算甚至电池大小。此外,这些决策将会影响访问权5克基础设施和通讯的频率。

它可能是几年前的这一切发生的时候,。最初,5 g的推出将在sub-6GHz范围,相比4.5克。最大的受益者将是手机行业,仍将是最大的消费技术有一段时间了。手机将继续定义标准和驱动器体积,他们仍将是这项技术最大的资金来源。

这是下一阶段的发展,介绍了毫米波技术时,最重要的变化开始发生。一般的经验法则是,任何新技术获得成功就必须提供一个10倍的收益,可以在形式的性能,功率降低,减少了成本,小区域或许多属性的组合。这里5 g将真正开始发光。

“5克将提供连接和目标是1000 x上的显著改善性能在今天4 g实现,”史蒂文说哇,系统和解决方案副总裁和杰出的发明家Rambus实验室。“除了提高带宽,5 g的承诺更低的延迟和更好的报道。”

在早期的mmWave、设计成本和硅面积将大幅上升。和功耗将主要问题,根据基础设施和运转而信号被发送和一旦这些信号来计算正在做什么。

对物联网的影响
真的可以受益于5 g的一个区域是边计算,电力是一个限制因素。“我们期望物联网边缘设备5 g的使用更少的能量,因为访问点会更平均,”尼尔·罗宾逊说,产品营销总监节奏。“这意味着更少的电力需要在通讯相比,大4 g所需的距离。”

这将打开门对于更复杂的处理和通信方案比今天。“5克将提供更高的带宽,这意味着越来越多的连接端点会更容易交流他们的数据相邻的位置数据可以在本地处理,”吴表示。“这意味着只有更高级别的信息,和/或数据本身,选择性地传输到云数据中心。”

但是这种方案很快也会变得复杂。“更高的带宽和多个天线策略所需的5 g意味着他们更有限的本质,“让-玛丽•深色指出,高级营销主任模拟分工导师,西门子业务。“不过,目前普遍认为,大多数的物联网将机器对机器(M2M)通信。有争议的M2M通信模式会比人类触发物联网更可预测,因此低功耗算法M2M实例应该更有效。”

将由应用程序和不同地区实际的好处。“底线是,5 g提供了一个减少10 x 100 x每一点权力相称的10倍带宽撞,这可能产生净收益掌权长寿和功率效率提高10倍。这最有可能将取决于使用模式。”

这足以影响架构?物联网边缘设备已经开始把推论本地避免带宽影响与传输大量的原始数据到云上。

“更高的带宽和更低的延迟时间,就能很容易地做推论在云中如果需要和/或适当的,“节奏的罗宾逊说。“然而,隐私、安全、延迟和权力的担忧可能会不合适。”

Lazaar路易斯,产品管理和营销高级总监Tensilica IP在节奏,回应这些担忧。”场景,隐私和安全问题将继续运行推论的边缘,”他说。“沟通传感器信息云消耗能量,因此会有节省能源消耗边缘进行推论的边缘。”

Rambus实验室的吴表示同意。“更高带宽可能不会消除端点需要推测,但他们将允许更多的物联网设备互联,使基础设施跟上不断增长的需求更多的上网设备,和日益增长的大量的数字数据捕捉和交流。”

虚拟现实和基于“增大化现实”技术
虚拟现实打击了一个路障。没有更高的数据速率,供应商很难消除晕车,限制使用。毫米波技术可以帮助解决这个问题。虽然mmWave信号不能穿过墙壁,只能工作在相对较短的距离,VR耳机通常从一个控制器只有几步之遥。

“高分辨率、8 k游戏流活动肯定会杀死电池早与之前的4 g一代产品相比运行相同的游戏,“承认深色。“但这与其说是由于5克。这是因为先进的CPU和显示特征。在mmWave频率,加速影响电源效率对无线收发器(OTA)力量的要求。”

汽车
自主驾驶需要许多技术一起,5克就是其中之一。“低延迟造福连接车辆自动驾驶功能,响应时间是至关重要的,特别是在高速公路上行驶,“Woo说。“提高覆盖率将会加上更多的本地处理功能,使数据聚合和处理接近端点的生成,减少数据移动。减少数据移动长距离5 g的一个关键好处是它提高了延迟和功耗。”

汽车可能成为通信枢纽。“汽车将迷你发射器,”罗宾逊说。“有些像,现在802.11便士(V2V), 4 g /安吉星(V2X)。抵制电视网络,想使用相同的频谱V2V被分配。他们声称自主驾驶没有V2V将是必需的,而不是用在路边V2X知道其他车辆的存在/意图。”

其他人也同意。“车辆一切(V2X)将主导通信,和车辆将成为移动网络,有很多发射器很多情况下多个发射机/功能域,”深色说。“V2X将安全的关键驱动因素,激光或雷达无法看清拐角处和多样性的地方5 g取决于反射周围的角落。”

他们是否得到信息从其他车辆或者路边还不清楚。“汽车将会做出更好的决策自主驾驶经验更多的信息提供给他们,”笔记节奏的路易。“先进水平的自治将受益于V2X沟通从其他车辆和基础设施。例子包括路径规划和车道改变援助。”

新通信能力也将创建今天可能没有充分考虑。“连接车辆只是许多类型的设备之一,可能受益,”Woo说。“更高的带宽和提高覆盖率加上更多的本地处理将有助于车辆与周围环境,以及与当地的地图数据,未来的道路导航。今天的连接汽车已经获取大量数据,和一些这方面的信息传输到云。汽车预计将持续演变为信息中心,因为他们可以作为客运设备连接点(就像手机作为连接点等外围设备的智能手表和健身设备),以及与其他车辆进行点对点沟通交流目的的行为像巷变化,交通状况和风险信息。”

实现注意事项
今天大多数5 g实现原型,而不是所有的影响都被解决。例如,5 g可以操作10至20 gb每秒,但数字系统必须能够以这种速度利用这些速度。这可能限制技术节点,可以使用或需要先进的包装解决方案如果数字内容生产在一个年长的节点,以降低成本。

“这是一个组合摩尔定律慢下来,也增加了复杂性的芯片和处理要求,”弗兰克说,铁在Rambus产品管理高级主管。”,而不是做一个大的ASIC,你要问如果是更具成本效益的分解。这两个小便宜asic或重用的混合信号的内容有了很大的投资?如果你取得了高速加工技术的投资,你想要扩展吗?或者你可以使用现有的技术,加上一个接口技术,而不必开发并行转换器每次你改变流程节点?”

同样,不同的产品领域可能得出不同的结论。“没有5 g节点的期望,我知道,”罗宾逊说。“这将下来成本评估为每个单独的产品或公司。模拟的最大限制的时候需要以某种方式与数字集成。这可能是由最终产品尺寸、成本和权力的限制。物联网的极端边缘设备,高集成是关键。他们也可能使用一个older-node技术来降低成本,性能需求通常较低。V2X、用户设备和基础设施通常有独立芯片由于更大的尺寸和价格。”

有当考虑下游影响的标准。“一切都是驱动的带宽需求和数据需求,”苏尼尔•Bhardwaj说高级主任Rambus的印度设计中心。“有需求更快的系统,这是对处理,由数字领域,大力支持以及芯片正以多快的速度能得到其他芯片和系统的数据。这就是为什么标准也在不断变化,这些需求的必要性正在推动周围的约束这两个数字和模拟加速。很难支持一些现代标准使用旧流程节点。你不能使用数字技术实现数据速率的昨天。技术扩展支持这些下游效应。”

有很多复杂的处理需要5克。”转移到数字复杂性和允许不完美的原始模拟的特点,可以大大减少的面积和权力,“曼努埃尔·莫塔说,产品营销经理Synopsys对此。“规模模拟块的能力,比如高速数据转换器和天线阵列,非常小的区域是一个关键的推动者驾驶5 g通信等新市场。Multi-GHz操作和信号带宽以前,只有使用外部大功率芯片,不符合要求的小型和低功率电池和手持设备”。

结论
大约5 g和影响仍然不太清楚它对各种市场。很明显,它有可能导致重新架构,和全新的应用程序域是发现在过去是不可能的。但是很多昂贵的工作要完成的基础设施水平和手机行业之前的这项技术将适用于其他领域。

手机是贵重物品,消费者继续购买和支持服务的商业模式。在这一点上,没有其他市场,是一个明显的司机的技术。汽车行业可能会支持那些成本,但业务量增长的手机行业的一小部分。此外,没有明确的商业模式,自主汽车支付的基础设施和数据会使他们成为可能。物联网节点低成本的边缘,整个投资必须提供的服务。

所以至少在开始的时候,这将在很大程度上对手机。但真正的大变化将远远超越什么适合你的口袋里。

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