5G毫米波芯片，下周热点。
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发布时间：2019-11-30 09:37 观察者网
国际电信联盟（ITU）为5G毫米波频段“扩容”，
11月22日，在埃及沙姆沙伊赫召开的2019年世界无线电通信大会（WRC-19）落下帷幕，来自165个成员国约3400名代表达成多项协议，并就5G移动业务、下一代卫星和高空空中电台技术关键参数达成一致，至此，5G的毫米波频谱之争终于暂告一段落。国际电信联盟（ITU）最终为5G毫米波频段“扩容”，具体包括24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2GHz 和66-71GHz。
在移动通信发展的30年间，毫米波因其传播距离短，穿透性差等缺点一直被视为移动通信的“荒芜之地”，但随着技术的进步与5G的到来，毫米波的有频谱宽、稳定性高、方向性好等优势也逐渐被移动行业发现与利用，并且，5G时代，给予移动行业足够与合适的5G频谱将是赋能长期的社会经济效益的重要抓手，也为5G未来持续发展指明了方向。
无毫米波，不5G
根据3GPP协议规定，5G网络主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，又称sub 6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz，通常被称为毫米波(mmWave)。业界对6GHz以下频段已非常熟悉，当前4G LTE网络都运行于该频段。对于毫米波则相对陌生，但在5G网络的建设过程中，毫米波技术的推进将会是关键。
据了解，毫米波带来了大带宽和高速率。基于sub 6GHz频段的4G LTE蜂窝系统可使用的最大带宽是100MHz，数据速率不超过1Gbps。而在毫米波频段，可使用的最大带宽是400MHz，数据速率高达10Gbps甚至更高。在5G时代，这样的带宽表现才能满足用户对特定场景的需求。
另外，毫米波本身的频谱资源也更为丰富。30GHz之内的频谱资源已被各个运营商、机构瓜分殆尽，此时未经开垦的毫米波就留给了运营商广阔的资源空间。更重要的是，载波频率的提高意味着天线的变小，这意味着可以通过增加天线数量来补偿高频路径损耗，而又不会增加天线阵列的尺寸。
因此，毫米波对5G发展的重要性不可言喻。在5G网络领域，移动行业可以利用毫米波无线电频谱为5G网络提供所需要的带宽，以满足高速的移动网络需求。根据GSMA报告，在5G毫米波所带来的创新服务推动下，到2034年中国将占亚太地区2120亿美元经济增长额的53％。
“24.75-27.5GHz, 37-42.5GHz是中国主推的毫米波频段，并一直推动在此频段进行测试和试验，非常高兴在此次WRC大会就毫米波频段以及中国关注的频段达成共识。”中国移动研究院首席科学家易芝玲表示，目前，5G基于毫米波的技术标准已经完成，包括基于混合天线架构的波束管理流程等，此次频段的确定，减少了毫米波商用频段的不确定性，对后续各国家在相应频段的测试和商用都会起到有效地推动作用。
全球移动通信系统协会（GSMA）大中华区公共政策总经理关舟表示，“ITU最终为5G毫米波频段落锤，工信部会很快开启毫米波在国内的规划。”
实际上据透露，目前我国的毫米波测试进程已远超预期。
毫米波是通向5G时代必经之路
根据3GPP协议规定，5G网络主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，又称sub 6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz，通常被称为毫米波(mmWave)。
业界对6GHz以下频段已非常熟悉，当前4G LTE网络都运行于该频段。对于毫米波则相对陌生，但在5G网络的建设过程中，毫米波技术的推进将会是关键。
在移动通信发展的30年间，毫米波是一片蛮荒之地，为什么呢？主要原因是几乎没有电子元件或设备能够发送或者接收毫米波。虽然毫米波具有频谱宽、稳定性高、方向性好等优势，但在传播时具有很大的路径损耗，且反射后能量急剧衰减。此外，毫米波还不容易穿过建筑物或者障碍物，并且可以被叶子和雨水吸收。
但是，毫米波带来了大带宽和高速率。基于sub 6GHz频段的4G LTE蜂窝系统可使用的最大带宽是100MHz，数据速率不超过1Gbps。而在毫米波频段，可使用的最大带宽是400MHz，数据速率高达10Gbps甚至更多。在5G时代，这样的带宽表现才能满足用户期待。
另外，毫米波本身的频谱资源也更为丰富。30Ghz之内的频谱资源已被各个运营商、机构瓜分殆尽，此时未经开垦的毫米波就留给了运营商广阔的资源空间。更重要的是，载波频率的提高意味着天线的变小，这意味着可以通过增加天线数量来补偿高频路径损耗，而又不会增加天线阵列的尺寸。
另外，窄波束本身由于传播距离短，被远距离截获的可能性将变得更低，因此在通讯安全方面，毫米波也有着无可比拟的优势。
“从2020年到2034年，在15年的时间里，对毫米波频谱资源的利用有望推动全球GDP增长5650亿美元。”GSMA首席监管官JohnGiusti在为2019年世界无线电通信大会（WRC-19）撰文时，描绘了5G毫米波业务发展广阔的前景。
我国毫米波测试进程远超预期
“如果要完全释放5G所有潜力，中长期来看，毫米波对中国5G的发展是很重要的。”GSMA大中华区公共政策总经理关舟表示，“WRC-19大会之后，ITU最终为5G毫米波频段落锤，工信部会很快开启毫米波在国内的规划。”
中国信通院技术与标准研究所副总工程师徐菲日前透露，我国毫米波测试进展比预期的计划提前。截至10月底，华为、中兴、诺基亚贝尔三家系统厂家全部完成了今年预计的测试工作，完成了毫米波关键技术测试。中国移动已完成5G毫米波关键技术验证，计划在2022年实现5G毫米波商用部署。
部分A股公司也在毫米波领域进行了布局：
硕贝德：公司在2017年携手美国乔治亚理工大学电子计算机工程学院共同开发5G MIMO天线及毫米波天线阵列，提前布局5G领域谋求领先地位。开发的24GHz到43GHz全频段覆盖的射频前端模组产品于2018年 6月IEEE举办的IMS上成功展出。公司2019年半年报指出，毫米波射频前端芯片的研发与应用在客户端稳步推进。
鹏鼎控股：天风国际郭明錤预计2020年下半年的新款iPhone出货中，支持5G毫米波的机型出货约占15-20%。因为毫米波5G iPhone需采用3条LCP软板，有助于LCP用量增加。公司2020年开始成为苹果新5G LCP软板供货商，有望成为苹果第二大LCP软板供货商。
和而泰：公司子公司铖昌科技在微波毫米波射频T/R芯片方面拥有核心竞争力，是在该领域除少数国防重点院所之外，唯一掌握该项技术的民营企业，2018年铖昌科技超额完成5100万元的预测业绩。目前公司正积极研发毫米波芯片在5G的应用，有望受益于5G。
“如果要完全释放5G所有潜力，中长期来看，毫米波对中国5G的发展是很重要的。”GSMA大中华区公共政策总经理关舟表示，“WRC-19大会之后，ITU最终为5G毫米波频段落锤，工信部会很快开启毫米波在国内的规划。”
中国信通院技术与标准研究所副总工程师徐菲日前透露，我国毫米波测试进展比预期的计划提前。截至10月底，华为、中兴、诺基亚贝尔三家系统厂家全部完成了今年预计的测试工作，完成了毫米波关键技术测试。中国移动已完成5G毫米波关键技术验证，计划在2022年实现5G毫米波商用部署。
手机作为主流移动通讯载体的结构正在被颠覆，未来可不止手机要联网，车需要联网，智能家居需要联网，工业机器人需要联网，万物互联，万物都是移动通讯载体。这其中，汽车是发展最迅速，也是联网需求最高的“移动终端”。
毫米波5G虽然难度更大，成本更高，但具有低频5G所无法取代的优势。总结而言毫米波5G主要有三个优势：超高带宽、高速率、网络安全更好，而这三个优势恰恰是V2X和智能网联汽车所必须的。
如果将4G比作地面的BRT道路，则低频5G就是中环高架路，毫米波5G则是双向12车道的高速公路。毫米波拥有超高带宽，可容纳更多设备稳定地同时接入。V2X需要车和车之间、车与人之间、车与基础设施之间、车与云端之间实时互联，只有毫米波5G这样的“超宽高速公路”才能支持。
其次是智能网联汽车，一方面高级别自动驾驶必然依靠云边协同，保证海量数据即时传输，是自动驾驶汽车安全稳定行驶的关键。其次高级别自动驾驶实现后，座舱内的娱乐系统也将被重构，现在车内越来越多的显示屏只是一个开始，未来AR、VR技术将会让汽车承载的信息量数十倍于手机，这些都需依靠传输速率更高的毫米波5G实现。
手机作为主流移动通讯载体的结构正在被颠覆，未来可不止手机要联网，车需要联网，智能家居需要联网，工业机器人需要联网，万物互联，万物都是移动通讯载体。这其中，汽车是发展最迅速，也是联网需求最高的“移动终端”。
毫米波5G虽然难度更大，成本更高，但具有低频5G所无法取代的优势。总结而言毫米波5G主要有三个优势：超高带宽、高速率、网络安全更好，而这三个优势恰恰是V2X和智能网联汽车所必须的。
如果将4G比作地面的BRT道路，则低频5G就是中环高架路，毫米波5G则是双向12车道的高速公路。毫米波拥有超高带宽，可容纳更多设备稳定地同时接入。V2X需要车和车之间、车与人之间、车与基础设施之间、车与云端之间实时互联，只有毫米波5G这样的“超宽高速公路”才能支持。
其次是智能网联汽车，一方面高级别自动驾驶必然依靠云边协同，保证海量数据即时传输，是自动驾驶汽车安全稳定行驶的关键。其次高级别自动驾驶实现后，座舱内的娱乐系统也将被重构，现在车内越来越多的显示屏只是一个开始，未来AR、VR技术将会让汽车承载的信息量数十倍于手机，这些都需依靠传输速率更高的毫米波5G实现。
旁边的电脑屏幕上，乘客身上的所有物品被360度地呈现出来。
这并不是什么高科技演现场。
在不少海关、机场等组织，甚至冬奥会组委会的招标文件上，毫米波安检扫描设备这一品类出现的越来越多。也就是说，未来观看比赛、乘坐火车、参加会议，甚至只是简单地上下班，可能人人都要先接受毫米波的检验。
新技术的引入，会给公共安全带来怎样的影响，既与每个人休戚相关，也是技术国产化浪潮中的一抹重要剪影。
安检简史：每一次掺着血和泪的技术进阶
和许多预防性技术不同，安检模式的每一次进步，都伴随着惨烈和血腥。
回顾人类历史发展史上的每一次技术迭代，无不是由一系列安全事件驱动的。
从最早的违禁物品安检门——阿房宫的 “磁石门”，就是因为荆轲刺秦发生之后，三十五年（前212)重建宫殿时，特意加上去的。这座北阙门“累磁石为之”，并且成为外国人专供，依靠磁石与铁制兵器的反应来搜身。
当然，现代人熟悉的“人工检查”也是必不可少的。这时靠的就不是技术了，而是简单粗暴，但是有效。进入城郭等日常操作就略过不提，在科考中一旦不小心被秀才们夹带私货混了进去，当期考官和考生被处死或流放也是常规结局。所以在考试前，一场“细致到菊花”的安检就必不可少。如果现代人穿越回古代想参加“高考”，先要掂量下自己的小身板，在乍暖还寒的三月被扒的只剩一件深衣，光着脚拎着鞋被安检皂隶摸个通透，能不能受得了这份罪……
电磁时代
和“磁石门”类似，在被引入现代常见的“安检门”之前，金属探测技术其实早就已经存在了，只不过多是用于工矿业，检查矿产的纯度，亦或是放在织布机上，避免断针卷入布料破坏机器。
真正进入到安检领域，还要到上世纪70年代，一系列民航劫机事件发生之后。
光是1969年一年，全世界就发生了82起劫机事件，其中影响最大的美国在1970年开始设置空中警察，不过真正防范风险还得从地面抓起，所以1972年，美国联邦航空局FAA就要求所有航空公司开始对旅客和行李进行安检。
亡羊补牢，未为晚矣。于是，“大羊圈”模式正式登上历史舞台，也开启了一系列现代安检科技的迭变。
所谓“大羊圈”模式，就是第一道安检线检查所有行李，完成值机等手续后，再由第二道安检线（也就是机场安检区）完成手提行李和人身检查。这块离港安全区域，也就是“羊圈”啦。
今天在众多机场、高铁站等公共场所，还能看到这种设置，旅客们如同小羊羔一样排排站，等候安检门、手持探测仪、搜身等一系列考验。
这一阶段，主要是电磁感应，即金属探测技术的天下。
安检门通过红外对射感应器对身体进行探测，探测到身体上带有金属物品的位置相应的区域报警灯就会报警闪烁，并发出警报声音。
手持金属探测仪的原理也基本类似。每个经历过早高峰地铁安检的同学，想必都会对这一技术发出疑问，乱报警、低效率，还识别不了非金属和其他危险品，这种安检真的有用吗？
虽然有其局限性，但这已经是公共场所安检系统的最佳通用解决方案了。
X光时代
安检真正迈上一个新台阶，从X光技术的引入开始。
其是利用X光射线穿透物品，将穿透物品所得信号传送到处理器上进行信号处理，最后传输到控制器把信号在显示视器上显示出来，安检员根据显示出来的图像进行判断物品是不是为违禁物品。
是不是很熟悉？没错，这就是今天在机场、地铁、高铁等地方都能见到的柜台式安检。
一开始，X光安检机主要是在国外应用。直到1983年的“卓长仁劫机事件”，以及90年代多起大陆劫机，驱动中国民航开启了全面“流程改造”，托运行李全部过检。
当然，犯罪分子搞事的能力也在不断进阶，比如1988年的洛克比空难直接炸机，就要求安检系统能够对爆炸物进行检测。2006年有人在英国计划用液体炸弹炸毁十架飞机，以及911事件，都对安检仪器的连续检测、分辨能力等提出了更高的要求。
于是，更高级的X射线CT检查仪开始上岗。相比于行李X光安检机，它对危险品的检出率更高。
不仅能够提供过机行李的彩色高清二维图像、CT切片图像和三维立体图像，还可以利用过机物品密度和有效原子序数等信息，实现对多种违禁品的自动预警识别、判图查验。如今已成为各国重要机场的标配。
毫米波时代
安检系统已经层层设防，可惜道高一尺魔高一丈，犯罪分子也不是省油的灯。2009年圣诞节期间，一个尼日利亚人就通过裤裆藏高性能炸弹的方式，成功混上了飞机，差点将美国西北航空公司253次航班给炸了。
危机虽然被及时发现并解决了，但如何防止有人在身上隐藏物品来搞事，又不能对人体造成损伤，成了公共安检的新难题。
于是，毫米波人体成像系统开始在全世界的航空领域投入使用。
毫米波不仅可以探测金属，还可以探测非金属、爆炸物等。而且可以对平常衣物的穿透能力进行成像，从而确定被检查人体体表是否藏匿嫌疑物品。相比X光安检仪，毫米波发射功率不及手机电磁波辐射的千分之一，更容易在人身检查上被大众所接受。
（左图x射线安检仪的成像，右图为毫米波安检仪的成像）
变局中的全球安检产业
回顾安检技术的进化史，会发现一些以为常的事物正在被改变着：
首先，技术前瞻性正在变强。设备升级不再是单纯在特定安全事件发生之后才开始被动防御和升级，而是更具备前瞻性。比如2009年裤裆炸弹事件爆发之前，荷兰阿姆斯特丹史基浦机场就已经在2007年安装了世界第一台毫米波设备。
未来“魔高一尺道高一丈”，主动出击防范安全风险，将会进一步加快安检设备的周期性迭代。
另外，AI和物联网的加入，让智能安检得以作为整体解决方案，打破各环节“信息孤岛”的状态。尤其是结合智慧城市等数字化网络之后，“大安检”，即联检概念开始兴起，将安检、海关、检验检疫、公安、城铁等全链路业务整合设计，加上自动识别危险物、人脸识别、系统接口智能管理等AI算法的加持，在潜移默化之中提升着安检的整体效率。
在这种趋势下，中国科技力量也不再甘于只做“小学生”，像以往那样以欧美经验为主导，而开始主动迭代和输出自有解决方案。
比如在毫米波设备上，就一改上世纪X射线安检设备国外厂家独大的局面，同时跟进了相关准入标准，来引导国产市场的自主研发成长。在分层系统解决方案中，上海虹桥、北京大兴机场等也成为先进技术支持的标杆。
新形势下，物理安检需要重新确立哪些尺度？
从事故驱动、政策引领、海外主导、单点升级，到如今的国产化、数字化、网络化，安检技术正在围绕人这一安全尺度，来重整自身。
运用了二十多年的X光安检机到毫米波设备的迭代，也蕴含着极大的商机。当然，传统产业升级思路也不断被智慧城市发展时期所锻造着。
在毫米波设备的上位过程中，有几个关键点可能是最被关注的：
1.安全性。安检系统设计等的第一奥义就是安全，这意味着必须有高可信的软硬件工程支撑。不仅技术上要自主可控，还需要针对中国自己的违禁品库进行针对性的识别算法训练，国产化毫米波设备将迎来爆发期。
2.性价比。每一代安检技术的普及，都离不开性能和价格的权衡与博弈。国产设备固然在造价上拥有毋庸置疑的优势，但毫米波技术还依赖于集成电路版图、传感器组件、深度学算法、成像技术等一系列的知识产权支撑，中国安检设备厂商如何顺利突破这些困难关卡，市场孵化和政策引导都必不可少。
3.可扩展。前面提到，安检正在从被动防御走向主动预判，这就要求安检系统的设计者能够对未来国际形势、行业演变、技术发展、产业需求走向等，有充分的研究和预判，从而在系统研发时在技术更新上留有灵活的扩展接口，来降低快速更新的隐形成本。
袭击，是一个从古至今都令全社会为之沉痛的话题。而安检技术的每一次进阶，都是在将人的安全尺度，向前推进一步。