By Samuel Seck July 7, 2020

隨著全球蜂窩網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商開始開啟并提供5G體，5G在為網(wǎng)絡(luò)供電和綠色環(huán)保方面發(fā)揮了平衡作用，企業(yè)界對(duì)新移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將帶來的好處抱有越來越高的期待。

根據(jù)安永的一項(xiàng)研究，“最大程度地為企業(yè)提供5G機(jī)會(huì)”，該調(diào)查針對(duì)5G機(jī)會(huì)在全球范圍內(nèi)對(duì)1000多家組織進(jìn)行了調(diào)查，目前在5G投資領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的行業(yè)是能源(23%)和技術(shù)(22%)，而醫(yī)療保健和金融服務(wù)組織都有望在三年內(nèi)成為最大的投資者。

通過持續(xù)不斷的Covid-19大流行最明確地證明了需求。無疑，5G的潛力已被提升，因?yàn)橹腔鄢鞘械亩x技術(shù)和包容性成為推動(dòng)力，從改善生計(jì)到擴(kuò)大獲得醫(yī)療保健和基于數(shù)字的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)，以及介于兩者之間的所有內(nèi)容。

舉個(gè)例子，全球數(shù)據(jù)需求幾乎在所有類別(醫(yī)療保健、政府機(jī)構(gòu)、旅行、商務(wù)、教育和生活方式應(yīng)用)中都有所增長，并制定了一個(gè)新的基準(zhǔn)，這可能是“新常態(tài)”，而當(dāng)前的數(shù)據(jù)生成和消費(fèi)已成為新的需求水平。

5G生態(tài)系統(tǒng)中的開關(guān)電源(SMPS)(Source：Technology World)

為智慧城市和關(guān)鍵任務(wù)解決方案提供支持

今天，全球約有55%的人口居住在城市，據(jù)聯(lián)合國估計(jì)，到2050年這一比例將達(dá)到68%。受人口增長的影響，從農(nóng)村到城市地區(qū)的持續(xù)人口遷移將再增加25億居民前往世界上的大城市。隨著5G應(yīng)用逐步成熟，它通過自動(dòng)化和連接性(成功的智慧城市的基本前提)與提供資源，運(yùn)營和成本效率密不可分。

預(yù)計(jì)5G技術(shù)將比現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)快約100倍，并在實(shí)時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)提供更低的延遲率。與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)相比，處理更多連接設(shè)備的附加功能將為人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)提供支持，釋放智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的潛力。

在自動(dòng)駕駛車輛與交通信號(hào)燈和地面?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行通信以清除交通擁堵的應(yīng)用中，5G為關(guān)鍵任務(wù)解決方案帶來了新的含義，這些解決方案包括智能救護(hù)車或遠(yuǎn)程醫(yī)療(智能醫(yī)療)，空氣和水質(zhì)監(jiān)控等社會(huì)服務(wù)和智能安全性。

揭秘5G及其在智慧城市中的地位

在2019 IEEE GLOBECOM會(huì)議(美國夏威夷)上預(yù)示了未來十年的5G潛力。在這里，專家解釋說，考慮到“每一代技術(shù)的生命周期約為20年，因此，處于5G初期階段的5G沖擊將在約10年內(nèi)完全實(shí)現(xiàn)?！?/p>

5G創(chuàng)建了一個(gè)可向世界提供可擴(kuò)展且可靠的連接的平臺(tái)，從而允許部署許多以前無法實(shí)現(xiàn)的新應(yīng)用，例如IoT。這個(gè)流行詞將具有更多“固定功能”的智能，基于Web的設(shè)備分類(與智能手機(jī)和平板電腦等多功能設(shè)備相對(duì))，并且將變得越來越普遍。

對(duì)于剛起步的人來說，5G的連通性網(wǎng)絡(luò)可提供大規(guī)模的機(jī)器類型通信(MMTC)和關(guān)鍵機(jī)器類型通信(CMTC)。

MMTC適用于大量的IoT設(shè)備，有效地集成了許多傳感器和執(zhí)行器，可以主動(dòng)地來回發(fā)送大量數(shù)據(jù)。憑借在智能家居和樓宇、物流、供應(yīng)鏈、機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)化、車隊(duì)管理和環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用，MMTC充分利用了低延遲容限(通過低帶寬管道傳輸或接收的小數(shù)據(jù)塊)。

另一方面，考慮到數(shù)據(jù)使用的關(guān)鍵性質(zhì)，CMTC最適合于數(shù)據(jù)不延遲的應(yīng)用，例如自動(dòng)駕駛汽車、遠(yuǎn)程醫(yī)療保健、電網(wǎng)和交通安全控制的無人駕駛應(yīng)用，穩(wěn)定可靠且準(zhǔn)確的應(yīng)用傳輸是必須的。

5個(gè)最佳5G應(yīng)用(Source：EDN)

創(chuàng)新的伙伴關(guān)系，技能提升和新的生活方式

亞太地區(qū)有望在2025年之前成為5G的最大采用者，為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供部署和采用所需的關(guān)鍵數(shù)量，以及由此產(chǎn)生的應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，為企業(yè)提供新服務(wù)和商業(yè)模式方面的業(yè)務(wù)案例。

需要特定的技能組能力;系統(tǒng)集成商將在整合端到端解決方案方面發(fā)揮重要作用，從而在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、第三方基礎(chǔ)設(shè)施提供商和生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴、行業(yè)和服務(wù)、政府以及廣大市民之間建立起行業(yè)合作伙伴關(guān)系。

5G的長期潛力在新加坡信息通信媒體發(fā)展管理局(IMDA)上并沒有失去，該機(jī)構(gòu)最近宣布，它將在今年開始5G部署，并在2025年之前在全國范圍內(nèi)提供獨(dú)立的覆蓋范圍。

除了新加坡的“智能國家2020”議程外，數(shù)字化這些努力包括：幫助中小型企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模并進(jìn)入全球市場，而無需實(shí)際的市場足跡;培訓(xùn)40歲及以上的職業(yè)中期專業(yè)人員以從事與技術(shù)相關(guān)的工作;加速無人機(jī)和自動(dòng)駕駛汽車的試驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)“ 5G”技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)將成為新加坡數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成部分?！?/p>

馬來西亞鄰國在宣布其5G頻譜頻段時(shí)明確表示，采用5G必須具有包容性，并應(yīng)改善生活質(zhì)量并鼓勵(lì)業(yè)務(wù)增長和創(chuàng)新，尤其是在較小的企業(yè)和公共部門中。

馬來西亞在1月份啟動(dòng)了一個(gè)獨(dú)立的5G測試網(wǎng)絡(luò)，旨在通過其指揮中心使用在開放的共享模型上構(gòu)建和開發(fā)的API，將其著名的蘭卡威島轉(zhuǎn)變?yōu)檎故?G如何從數(shù)字技術(shù)和大數(shù)據(jù)中釋放價(jià)值的案例。超過11個(gè)應(yīng)用，包括智慧城市、智慧旅游和智慧農(nóng)業(yè)。

5G的關(guān)鍵要求(Source：Thales Group)

“GaN-do Singapore”和面向綠色網(wǎng)絡(luò)的利基5G半導(dǎo)體技術(shù)

當(dāng)今的電信基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)需要與應(yīng)用最匹配的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，包括熱量、速度、功率、效率、尺寸和成本。這些考慮因素以及實(shí)現(xiàn)更“綠色”通信網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)需要解決，這意味著與4G相比，技術(shù)人員和基站運(yùn)營商必須應(yīng)對(duì)功率需求可能增加70%的問題。

自1990年代以來，氮化鎵(GaN)就用于太空應(yīng)用，通信系統(tǒng)和有源電子掃描陣列(AESA)雷達(dá)。

氮化鎵(GaN)是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，以其高水平的導(dǎo)熱性、熱容量和硬度而聞名，將在5G網(wǎng)絡(luò)中超越傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，在更高的溫度和更長的使用壽命下可靠地運(yùn)行，其在航空航天和國防應(yīng)用中的著名適用性將使它廣為人知。需要更高頻率、緊密集成和最低實(shí)現(xiàn)成本的應(yīng)用。

此外，通過其低壓功能提供的功率效率不可避免地進(jìn)入了手機(jī)、汽車、可再生能源以及受益于小型化和無線應(yīng)用的各種用戶應(yīng)用中，特別是在醫(yī)療保健領(lǐng)域。

GaN滿足兩個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)：提高輸出功率，同時(shí)保持較低的成本和能耗，創(chuàng)建“綠色網(wǎng)絡(luò)”效應(yīng)，擴(kuò)展到高增長用例領(lǐng)域和可持續(xù)性需求。

但是，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于GaN的大規(guī)模商業(yè)化。硅上的GaN(Si上的GaN)和碳化硅上的GaN(SiC上的GaN)外延晶片及其所需的制造技術(shù)(用于滿足各種5G和可持續(xù)性要求)意味著GaN制造商需要提供涵蓋多種頻率和功率水平的幾種變化。

IGSS GaN Pte Ltd(IGaN)是目前新加坡國內(nèi)唯一具有GaN商業(yè)化能力的半導(dǎo)體公司，也是世界上少數(shù)具有成熟GaN鑄造能力的公司之一，它為本地行業(yè)參與者利用基礎(chǔ)設(shè)施、供應(yīng)鏈，以及使GaN技術(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)中更便宜的專有技術(shù)。

IGaN將其與在該技術(shù)領(lǐng)域花費(fèi)了大約10到15年的新加坡研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的合作關(guān)系與公司的內(nèi)部開發(fā)工作和知識(shí)產(chǎn)權(quán)相結(jié)合，以制造各種直徑(4”，6”和8”)的外延片。

IGaN的鑄造工藝在推動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展，增強(qiáng)新加坡和東南亞作為大批量競爭性GaN技術(shù)的全球目的地的地位方面具有自然地位。

Source: Digital Trends

GaN滿足5G標(biāo)準(zhǔn)以超越可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)

在全球范圍內(nèi)，預(yù)計(jì)5G用戶數(shù)量將從2019年的不到2億激增至2023年的10.2億(《財(cái)富》，2020年2月)。根據(jù)愛立信的一份報(bào)告(2019年6月)，到2024年5G將達(dá)到45%的人口覆蓋率和19億用戶，這使其成為有史以來在全球范圍內(nèi)推出的最快的一代通信技術(shù)。

這些變化是如此巨大，以至于IHS Markit預(yù)測5G將在2035年實(shí)現(xiàn)13.2萬億美元的全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，作為工作流程變革的催化劑，為競爭性經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢建立一套新的規(guī)則。

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者天野廣史(Hiroshi Amano)認(rèn)為，基于GaN的設(shè)備將在物聯(lián)網(wǎng)、5G通信和能源互聯(lián)網(wǎng)(IoE)中扮演重要角色，包括設(shè)備的無線供電和功率轉(zhuǎn)換功能(用于太陽能和風(fēng)能、電動(dòng)汽車、快速充電要求等)。

似乎在不那么遙遠(yuǎn)的城市化未來中，汽車、設(shè)備和生產(chǎn)機(jī)器將加入網(wǎng)絡(luò)。另一方面，5G的低延遲可提高視頻圖像的質(zhì)量和可靠性，從而達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的范圍，從教育到機(jī)器人手術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、零售、自我維持的長者以及沉浸式和基于云的應(yīng)用游戲等將反過來通過數(shù)字包容性推動(dòng)創(chuàng)新和向上的社會(huì)流動(dòng)性。

在基于5G的應(yīng)用中整合GaN技術(shù)還將加快關(guān)鍵的氣候變化目標(biāo)，包括新加坡實(shí)現(xiàn)零溫室氣體排放的愿景。氮化鎵在清潔能源和減少數(shù)據(jù)中心能源消耗方面的實(shí)用性加速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心是這里最大的碳排放大國之一，不可否認(rèn)，經(jīng)濟(jì)已成為安全性和彈性5G應(yīng)用創(chuàng)新的全球5G領(lǐng)先者，收取社會(huì)經(jīng)濟(jì)利益。最近的頭條新聞指出，這是世界各地的熱門話題。

在可持續(xù)性方面，GSMA 2019年的一項(xiàng)研究顯示，移動(dòng)行業(yè)對(duì)聯(lián)合國所有17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(UN SDG)的貢獻(xiàn)不斷增加。該協(xié)會(huì)恰當(dāng)?shù)刂赋觯骸半S著農(nóng)村模式和可負(fù)擔(dān)性的擴(kuò)大，互聯(lián)網(wǎng)普及率已達(dá)到全球約四分之三的人口，政府、企業(yè)和非政府組織可以共同努力實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，尤其是在良好的健康、福祉、優(yōu)質(zhì)的教育、性別平等和氣候行動(dòng)。”這是GaN制造商最有希望的一部分。