5G基站的案例
人熱了可以吹空調，5G基站“熱”了怎么辦？
當龐大的數據流量需求如海嘯般涌來，疊加對傳輸速率的高要求，以及5G使用的多天線技術使得計算功耗大幅增加，這就意味著5G基站會消耗大量的電量，換言之，也就會產生大量的熱量。如果無法及時散熱，不僅會降低基站工作效率，還容易因超負荷運轉而造成基站設備損壞、宕機斷網等現象。同時，出于信號傳輸要求，5G基站也往往建在空曠的山頂、野外或者樓頂，可謂直接暴露在太陽直射中。因此每當夏季，5G基站“內外受熱”，散熱難也越發嚴重。
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這時你可能會說，簡單，我們給它物理降溫不就行了嗎？既然解決手機、電腦發熱可以外接風扇或者用冰袋冰一冰，在5G基站里安裝大功率空調也不是難事吧？空調降溫確實是常用的一項辦法，不過這僅僅是治標不治本，并且還多出了一項電力支出，讓基站耗電問題越發嚴重。有數據表明，5G單基站功耗是4G單基站的2.5-4倍，甚至在幾年前，還曾有媒體報道了這樣一則新聞：因為耗電量太大，高昂電費難以承受，某地曾在夜間部分時段休眠關閉部分5G基站。
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比普通的空調降溫更高級一些的，是給基站用“液冷”。這是一種在航空航天領域常用的技術，主要是利用裝有冷卻液的散熱管去直接冷卻電子設備。與“吹冷風”的空調相比，首先輸送液體比輸送風更加容易，并且我們知道液體可以存儲和運輸熱量，這些吸收了電熱的液體溫度升高后，可以用于供暖也可以將熱量散給室外；而當失去熱量、溫度降低后，它們還可以重復使用，十分節能環保。此外，液冷也比風冷更靠近熱源，能做到精準冷卻。
以上“風冷”和“液冷”都是出于“降低表面溫度”的考慮，但我們也可以從“加快散熱”這一角度出發，使用更能向外界傳遞熱量的器件。
展開 小基站，大突破——金屬打印散熱器讓5G小基站不再“發燒”
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導語
隨著5G通訊的快速發展，5G小基站的市場普及率也越來越高。但由于5G小基站的發熱件尺寸小、功耗大，且長時間運行累積的熱量若不及時散發出去，會嚴重影響5G小基站的通訊信號及其使用壽命。而受限現有制造工藝局限，很難滿足發熱件散熱性能要求。
為了更好的解決5G小基站散熱器的散熱問題，安世增材研發團隊以增材思維為核心，通過對多種優化結構模型的熱仿真分析，確定出最優散熱設計改進方案，并通過DLM-280制造成型，創新性地研發出了針對5G小基站散熱器的增材制造解決方案，有效地解決了5G小基站發熱件結構不緊湊，散熱性能不高的問題。
▲ 散熱器隨型設計
在傳統的散熱器冷卻解決方案中，一般通過降低芯片與外殼的溫差或降低外殼表面溫度，增加設備的外殼體積，優化散熱葉片設計，加大表面積等方式來改善散熱效果，但受限于戶外陽光、產品外觀尺寸、重量等因素，導致最終散熱效果不佳。
安世增材團隊充分發揮自身在拓撲優化和模擬仿真等領域的技術優勢，通過不斷增加散熱器翅片高度進行散熱測試，并根據測試數據改變切割翅片形狀，最后得到翅片高度為35mm、形狀為九宮格的5G散熱器最終優化方案。
▲ 梳型散熱器和傳統方案結構對比分析
優化后的5G小基站梳型散熱器解決方案采用DLM-280（選擇性激光熔融工藝）打印成型，在保證性能的同時實現散熱器復雜的內部結構，且在設計過程中采用了無支撐設計，大大降低了產品的后處理時間，也節約了打印成本。
展開 5G 產業鏈：基站天線和小基站爆發潛力大
5G宏基站數的翻倍增長及技術演進帶來基站天線成倍增長空間。
5G關鍵性能指標十倍的增長需要基站數翻倍增長以支撐。5G的三個關鍵的效率需求包括頻譜利用效率、能耗效率和成本效率。
具體來說，5G在頻譜效率、能源效率和成本效率的提升需求在十倍甚至百倍以上，關鍵技術加速催化。
如下所示，5G的性能指標主要從用戶體驗速率(bps)、連接數密度(1/Km2)、端到端時延(ms)等方面提出要求。
其中，用戶體驗速率(bps)從4G時代的10Mbit/s升級至100Mbit/s，這對5G網絡覆蓋能力提出了全面升級的要求。
根據理論值計算，在越高的頻譜上傳播信號，信號損耗越高，所需要的基站數也需要越高。從連續覆蓋角度來看，5G的基站數量可能是4G的1.5-2倍。
截止2017年底，我國已搭建了328萬座4G宏基站，按照1.5倍的保守值計算，5G基站數至少在500萬座。
大規模天線(massiveMIMO)技術放大基站天線需求。從2G到4G，基站天線經歷了一體化宏基站、基帶處理單元和射頻拉遠模塊分離、MIMO天線、有源天線、MassiveMIMO等發展階段。
隨著4.5G和5G時代的到來，MassiveMIMO技術被引入，直接導致基站天線發展的三個趨勢:1)無源天線向有源天線發展2)光纖替代饋線3)RRH(射頻拉遠頭)和天線部分集成。
隨著通信網絡向5G的不斷演進，陣列天線(多天線空分復用)、多波束天線(網絡致密化)和多頻段天線(頻譜擴展)將成為未來基站天線發展的主要類型。
MIMO能夠充分利用空間資源，通過在底層物理設備中安裝多個發射與接收天線，使得信號能夠在多個天線之間實現多發多收，在不增加頻譜資源與發射功率的基礎之上，改善通信質量，拓寬通信信道，是后4G時代的關鍵通信技術。
展開 超結MOS/低壓MOS在5G基站電源上的應用-REASUNOS瑞森半導體
<p><strong style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: inherit;">一、前言</strong><span style="color: rgb(51, 51, 51);"> </span></p><p class="ql-align-justify">5G基站是5G網絡的核心設備，實現有線通信網絡與無線終端之間的無線信號傳輸，5G基站主要分為宏基站和小基站。5G基站由于通信設備功耗大，采用由電源插座、交直流配電、防雷器、整流模塊和監控模塊組成的電氣柜。所以顧名思義，5G電源就是指5G通訊設備專用電源。</p><p class="ql-align-justify">5G基站電源，分兩大主流：目前，5G基站供電系統有兩大主流，一是UPS供電系統，二是HVDC 供電系統。5G基站電源的發展趨勢主要向著解決方案小型化、高頻化、高可靠性以及效率提升的目標前進。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/qqVoyF7rkJ41wu3NfQJ8VeMe7yA0Ka8vqhnIkQpCR6OOwib47NLKicBSvDKty5C7CIic9apibHHzicPNZbXBw88CnDg/640?
展開 
什么支撐了5G基站的飛躍式發展？
4G改變生活，5G改變社會，只是這個改變并沒那么容易。
2020年是ITU所定義的全球5G商用元年，而中國則還要早一年。據中國信息通信研究院，2021年1～4月國內5G手機出貨量為9126.7萬部，占市場總體的72.7%，同比增長38.4%。這在一定程度上反映了5G通信在個人用戶層面的推進速度。
但5G不止于手機，在萬物互聯時代，必須提前搭建好一條條高速路，5G因此無可爭議地成為新基建之首。相比4G，5G在初始階段就明確規劃了三大應用場景：增強移動寬帶，其峰值速率將是4G網絡的10倍以上；海量機器通信，將實現從消費到生產的全環節、從人到物的全場景覆蓋；超高可靠低時延通信，通信響應速度將降至毫秒級。
由此衍生出的針對各個垂直行業應用的美好暢想就像一部科幻小說，而支撐這部小說實現的前提則是一座座看上去并不那么浪漫的高聳的基站。
5G基站建設新變化
一切美好前程，道路總會曲折波瀾。在行業內，5G基站的短板被調侃為“覆蓋、成本、功耗三個3”，即3倍成本、3倍功耗、1/3覆蓋。對此，德州儀器（TI）杰出技術專家Wenjing分析，部分原因是由于5G MM高頻高性能，采用Massive MIMO技術, 需要32通道、64通道等多通道架構，硬件通道數的上升直接導致成本、功耗、體積指標呈指數級上升。
展開 國產GaN功率放大器重磅宣布，能應用于5G基站
隨著國內外電信運營5G服務紛紛鋪開，5G的角逐正在不斷加速。在10日揭幕的2018中國國際應用科技交易博覽會上，國產5G通信基站GaN（氮化鎵）功率放大器芯片，在中國發明成果轉化研究院展區對外亮相。該研究院有關負責人透露，GaN芯片已完成多款產品設計，并已獲得中電集團客戶認證成功，計劃2019年正式推出，將可全面滿足中國5G通信基站對射頻功率放大器的需求，未來可望實現人與人乃至物聯網、生產機器人、無人駕駛“實時無線電通信”。據悉，此舉亦打破國外對高性能GaN器件實行對華禁運之壟斷。
在2018中國國際應用科技交易博覽會上，GaN功率放大器芯片對外亮相。（方俊明 攝）
“GaN是第三代半導體的代表材料。”中國發明成果轉化研究院有關負責人表示，采用GaN的微波射頻器件目前主要用于軍事領域及4G/5G通訊基站應用場景，出于軍事安全的考量，國外對高性能的氮化鎵器件實行對華禁運。因此，發展自主GaN射頻功放產業，對于打破國外壟斷具有重要的意義。
芯片2019年推出將更可靠廉價
據透露，由中國科學院精英等高端人才組成的本創微電子團隊，擁有豐富的管理與芯片工藝開發經驗，專注于微波射頻功率器及芯片設計。該團隊歷經3年的技術攻關，擁有工藝結構、封裝結構多項專利。目前該團隊已完成多款關鍵GaN功率放大器芯片設計，并已獲中電集團客戶認證成功。而5G-Sub6G基站所需的GaN芯片產品，計劃于2019年推出，屆時將可全面滿足中國5G通信基站對射頻功率放大器的殷切需求。
“從2020年起，5G移動標準將廣泛應用，它旨在更加快速高效的傳播數據。”
展開 5G隨身WiFi依靠基站上網，為何商家閉口不提？
很多朋友問小編，隨身WiFi是靠著基站的數據傳輸，才能上網吧？
為何從來沒見過5G隨身WiFi商家，去宣傳自家產品對基站的支持度呢？
主要是這方面大多5G隨身WiFi沒優勢。
家人們想象一下，基站像不像放大版的路由器，用多根光纖纜線連接到主干網機房，連接到網絡世界。
5G隨身WiFi 就是一個個的網絡終端設備，通過蜂窩網絡連接到基站上，建立通信數據傳輸，實現上網沖浪。
這個上網的邏輯里，家人們改變不了基站的傳輸速度。但為了上網更快更穩，家人們可以改變網絡終端設備呀，搞臺最適配基站運作的5G隨身WiFi，不就上網快人一步。
誰家5G隨身WiFi，適配基站運作？
從芯片分析
家人們，擁有全家桶、全生態的品牌，它的旗下產品基本相互更兼容，這沒錯吧，華為的路由器肯定更支持華為手機上網，小米的路由器肯定更支持小米手機上網。這個邏輯放到基站與5G隨身WiFi之間同樣成立。
以前國內基站的芯片是國際大廠主導，主要英特爾、恩智浦、高通等大廠商。這幾年的國產瘋狂內卷，國內基站芯片大頭已變成華為、中興、比科奇微電子、思朗科技等國產廠商。特別是5G小基站是100%國產化，這些基站無論是芯片還是部件都是國內自主研發和生產，更支持國內5G芯片品牌。
根據全家桶理論，5G隨身WiFi，家人們當然要選國產5G芯片廠商。全球5G芯片廠商主要是高通、三星、華為、紫光展銳、聯發科。蘋果的A系列芯片雖然非常強，但基帶芯片是高通的，所以蘋果的A系列芯片，并不算嚴格意義上的5G芯片。
另外華為芯片由于制裁等問題，基本不對外，因此紫光展銳成為國產5G芯片賽道上的唯一選手。
家人們，目前市場上僅有這么幾款5G隨身WiFi，采用了紫光展銳的5G芯片模組。主要是品速的M2·御影，還有聯通的VN007+，長城隨身WiFi等等。
展開 5G基站競爭：三星強勢崛起，華為面臨大挑戰？
對于從事基站開發等業務的通信設備巨頭來說，5G商戰是10年一度的決勝戰場。
在成為第1回合的美國市場，勝者是瑞典愛立信、芬蘭諾基亞和三星。
威瑞森通信在5G商用服務中采用了三星和愛立信的設備。此外，美國電話電報公司也透露，在最初推出服務的地區采用了愛立信、諾基亞和三星的設備。
華為技術開發的5G試驗基站
尤其大幅增長的是三星。截至目前，三星在全球基站銷售額方面排在第5位，市占率僅為3％，屈居下位。但在5G商用化競爭中，三星正在逼近名列前茅的愛立信和諾基亞。通信行業相關人士解釋稱，「三星具有優勢的技術是在移動環境下處理5G利用的28GHz（吉赫）頻率范圍等較高頻帶」。
另一方面，遭遇挫折的是在全球基站銷售份額上居首的中國華為技術。
其背后存在美國與中國的對立。美國商務部4月以中興通訊（ZTE）向伊朗和朝鮮違法出口美國產品、并對美國政府進行虛假陳述為由，禁止中興與美國企業交易。6月，美方以中興支付罰款等作為條件解除了交易禁令，但擔憂機密信息通過設備泄露，美國政府正在排擠中國企業。
此外，澳大利亞政府也公開了禁止采用華為和中興5G通信設備的方針。中國企業憑借比其他競爭對手便宜2～3成的價格，以及積極的研發投資，已成為領先全球通信設備市場的存在，但在事關國家間競爭的5G商戰領域正面臨逆風。
來源：日經中文網
展開 智芯文庫 | 5G 毫米波技術及基站解決方案
自 2015 年開始，網絡逐漸從 4G 網絡往 5G 網絡過渡，當中最明顯的一個變化就是網絡頻率的增加。
在 4G 時代，我們主要使用的 2.6GHz 及以
下的頻率，而到了 5G 時代，頻段已經擴展到 Sub 6GHz，毫米波的到來更是將網絡
頻率提升到 28GHz、39GHz 等更高頻段。
進入 5G 時代，另一個明顯的變化就是頻寬的增加。在 4G 時代，網絡的帶寬都是 2×20MHz，到了 5G 時代，頻寬則獲得了大幅提升。例如 3.5GHz 網絡的帶寬就已經高達 200MHz，有些 OEM 廠商更是帶來了 300MHz 和 500MHz 這樣的帶寬。毫米波的引入更是可以將網絡帶寬擴展到 2GHz。
在這種情況下，基站整版效率的改善，也是大家的一個重要關注點。
“要達成設計者的目標，這就涉及 PA 等關鍵器件的性能提升。在 4G 時代，大家在基站里基本都是用 LDMOS 的 PA，而進入 5G 時代，大家都將目光投向了適用頻段更高，效率更優的 GaN PA。”Qorvo 無線基礎設施事業部工程師經理荀穎（Jenny Xun，以下都用 Jenny）說。她進一步指出，從產品形態上看，5G 的基站較之以往網絡的同類產品有了前所未有的轉變。在 4G 時代，基站的布置都是以宏基站搭配微基站配置為主流。但進入 5G 時代，基站形態更加多樣化。
展開 蘭洋科技浸沒式液冷BBU 打造安全高效綠色通信基站
隨著5G技術的快速發展，截至到今年1月，國內5G基站總數達337.7萬個，占移動基站總數的28.5%，5G基站的能耗問題成為制約發展的主要瓶頸。為了解決這一問題，華為、中興等頭部企業進行了大量的攻克和研發，蘭洋科技也在此領域積極探索、創新。近期，蘭洋科技攜手皓云數科打造浸沒式液冷BBU（基帶處理單元），助力運營商實現5G基站的綠色高效發展。
數字時代到來，5G發展速度突飛猛進。通過AI軟件，鼠標輕輕一點就可以生成3D建模圖；通過VR眼鏡，足不出戶便可瀏覽世界風景甚至city walk，通過“數字人”虛擬主播，直播間可以24小時不間斷帶貨...5G網絡的傳輸效率、安全性、計算能力更高，這是傳統的2G、3G和4G網絡技術所難以達到的，快速發展的5G與各類新技術加速融合，讓日常生活在科技加持下更加便捷、多彩。
但因為5G基站使用的頻段更高，波長更短，信道質量衰減更快，建設密度需達到4G基站的3-4倍才能滿足同樣的覆蓋目標，以及計算能力的提升，基站運行時會伴隨著高能耗、高排碳、高溫度、高噪聲、高成本等問題，能耗可以達到4G設備滿載的3倍左右。因此5G基站會配備完整的散熱系統為設備進行降溫，以此來達到設備穩定工作、延長設備使用壽命的效果。相關數據顯示，2019年我國5G基站耗電量在全社會用電量的占比約為0.05%，到2023年，5G基站耗電量預計將占社會用電量的1.3%，預計到2026年，5G基站耗電量更將上升至全社會用電量的2.1%，略高于數據中心的耗電量水平。
在“雙碳”政策背景下，綠色低碳發展已成為各行業共同追求的目標。隨著5G商用，基站建設規模和功耗持續增長，能耗問題一直是制約其發展的瓶頸之一，貫徹綠色低碳理念、實現綠色5G基站迫在眉睫。
展開 行業應用方案 | 5G通信設備、基站與場景
01
接入網（基站）
5G接入網（基站）在5G網絡的投資占比超過一半以上，是5G網絡建設的絕對重點，也是最大挑戰之一。mMIMO/Beamforming等關鍵技術都需要通過仿真技術進行設計和優化。
天線設計（陣列天線）
無源器件設計（濾波器/雙工器/連接器）
有源器件設計（功放/低噪放）
基站天線系統仿真（場路協同）
基站芯片/封裝/系統設計
高速PCB SI/PI設計
基站設備電磁兼容分析
熱分析（天線/無源器件/有源器件/基站設備）
結構分析（強度/震動/風載）
基站設備電-熱-結構多物理場分析
基站多天線共址分析
基站天線復雜電磁環境場景分析
系統鏈路預算分析
02
承載網（光通信）
5G承載網負責5G網絡的數據傳輸，以光通信為主，涉及的光芯片和光模塊都對設計有著極高的要求。
展開 
日媒：中國5G建設放緩是因為“芯片用光”了
近日，《日經亞洲評論》再次炒作中國5G基站建設進度已經放緩一事，理由是華為、中興通訊等中國企業的5G基站美國零部件已經用完（dry up），還聲稱日本和其他嚴重依賴中國5G市場的供應商已經轉向美國和歐洲市場。
華為、中興對此不予置評。但一位熟悉華為的人士告訴觀察者網，尚未聽說這個問題，好奇日媒是怎么了解到的。他認為，運營商業務是華為的基本盤，也是華為優先保障的對象，所以基站芯片不至于用完，有可能是華為刻意放慢消耗速度。
觀察者網查詢發現，截至9月底，華為、中興今年已參與中國移動兩輪5G設備大規模集采。目前，中國已開通基站數全球占比70%，5G終端手機連接數全球占比80%，無論是設備還是應用，均是全球最大市場。
而這并不是日媒第一次炒作中國5G建設進度。
兩個月前的中期財報季，日經觀察到中國三大運營商上半年的資本支出有所下滑，開始借機炒作中國5G建設進度因為缺少芯片放緩，但三大運營商向觀察者網表示，他們的基站集采和建設集中在下半年，并沒有遇到缺芯問題。
《日經亞洲評論》報道截圖
中企向日企采購變少，就意味著芯片已經用完？
“中國建設第五代無線通信基礎設施的行動已經失去動力，因為這里的設備生產商已經用光美國制造的零部件，迫使相關供應商進一步轉向美國和歐洲市場。”《日經亞洲評論》在10月20日的報道中稱。
日經的主要依據是日企的陳述。
展開 揭秘第三代半導體材料核心，國產替代潛力巨大
5G基站領域
目前采用氮化鎵的微波射頻器件主要用于軍事領域、4G/5G 通訊基站等，由于涉及軍事安全，國外對高性能氮化鎵器件實行對華禁運。因此，發展自主氮化鎵射頻功放產業，有助于打破國外壟斷，實現自主可控。2020年8月17日，在“點亮深圳，5G智慧之城”發布會上，深圳市市長陳如桂正式宣布深圳市實現5G獨立組網全覆蓋，深圳率先進入5G時代。截至8月14日，深圳已建成46480個5G基站，截至7月26日，深圳已建成5G基站4.5萬個，提前一個月完成深圳此前8月底前完成4.5個5G基站建設的目標。目前，深圳5G產業規模、5G基站和終端出貨量全球第一。
從全國各省市最新公布的5G基站建設計劃來看，據不完全統計，此前已有29個省市公布了2020年5G基站建設計劃。廣東5G大提速，2020年建設6萬座5G基站。從廣東省政府新聞辦舉行第49場疫情防控新聞發布會,省工業和信息化廳副廳長楊鵬飛表示，2020年將全面加速5G網絡建設，爭取年內建設6萬座5G基站，全省5G用戶數量達到2000萬。預計2020年，以5G基站和數據中心為代表的新型信息基礎設施投資會超過500億元。以下是全國各省市2020年5G基站建設計劃情況：
數據來源：中商產業研究院整理
光伏領域
GaN和SiC器件進入光伏市場，將為小型系統帶來更大的競爭優勢，主要包括：更低的均化電力成本，提升通過租賃和電力購買協議而銷售的電能利潤。此外，這些器件還能改善性能和可靠性。
展開 揭秘第三代半導體材料核心，國產替代潛力巨大
5G基站領域
目前采用氮化鎵的微波射頻器件主要用于軍事領域、4G/5G 通訊基站等，由于涉及軍事安全，國外對高性能氮化鎵器件實行對華禁運。因此，發展自主氮化鎵射頻功放產業，有助于打破國外壟斷，實現自主可控。2020年8月17日，在“點亮深圳，5G智慧之城”發布會上，深圳市市長陳如桂正式宣布深圳市實現5G獨立組網全覆蓋，深圳率先進入5G時代。截至8月14日，深圳已建成46480個5G基站，截至7月26日，深圳已建成5G基站4.5萬個，提前一個月完成深圳此前8月底前完成4.5個5G基站建設的目標。目前，深圳5G產業規模、5G基站和終端出貨量全球第一。
從全國各省市最新公布的5G基站建設計劃來看，據不完全統計，此前已有29個省市公布了2020年5G基站建設計劃。廣東5G大提速，2020年建設6萬座5G基站。從廣東省政府新聞辦舉行第49場疫情防控新聞發布會,省工業和信息化廳副廳長楊鵬飛表示，2020年將全面加速5G網絡建設，爭取年內建設6萬座5G基站，全省5G用戶數量達到2000萬。預計2020年，以5G基站和數據中心為代表的新型信息基礎設施投資會超過500億元。以下是全國各省市2020年5G基站建設計劃情況：
數據來源：中商產業研究院整理
光伏領域
GaN和SiC器件進入光伏市場，將為小型系統帶來更大的競爭優勢，主要包括：更低的均化電力成本，提升通過租賃和電力購買協議而銷售的電能利潤。此外，這些器件還能改善性能和可靠性。據北極星太陽能光伏網援引研究機構Lux Research報告顯示，受太陽能模組的下游需求驅動，寬禁帶半導體――即碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)將引領太陽能逆變器隔離器市場在2020年達到14億美元。
展開 遇到eFPGA，5G基站難題有解了
從5G的角度來看，高度可編程的解決方案可以加快產品上市速度。在標準最終確定之前，不再需要推遲SoC的流片時間，后續追加的要求可以在軟件或可編程硬件中實現。對于早期5G部署所面臨的壓力，以及新標準的不斷涌現，這是一個突出優勢。
來源：半導體行業觀察
