5G基站面临万亿成本挑战，比科奇欲用“小基站芯片”破局

智东西（公众号：zhidxcom）

作者 | 云鹏

编辑 | 心缘

智东西8月30日消息，刚刚比科奇微电子与智东西在内少数业内媒体进行了一场深度交流，比科奇CEO蒋颖波博士对其核心5G小基站芯片PC802在性能、功耗方面的特性进行了详细解读，并对小基站行业发展进行了深度前瞻。

如今5G与AI的融合在各类场景中应用，5G的应用几乎“无处不在”，而5G芯片面对当下的新需求也需要做出新的调整，比如基站对于芯片功耗、成本的要求都越来越高。

比科奇创始人兼CEO蒋颖波博士

一、5G基站1.6万亿成本挑战运营商，小基站提供新思路

蒋颖波提到，5G时代算力需求增加了20倍，面对这种需求，芯片领域最大的挑战，就是增加算力的同时减少功耗的增加。

目前在5G建设的过程中，运营商在成本上的压力是不小的，因为5G要覆盖需要铺设非常多的基站。

在5G时代，基站工作频段在升高，基站覆盖面积减小，室内覆盖比较困难，但用户流量使用80%都在室内，因此小基站进行“补盲”的需求就出现了。

因为运营商大规模铺设宏基站实际上是有很大困难的。

可以简单算一笔账，如今宏基站单价大约在16万元左右。5G基站需求如果按照4G的两倍，1000万个来计算，5G基站采购总投入将达到1.6万亿。

从功耗的角度来看，单台宏基站按照3500W功率来算，1000万个基站，一年的电费大概要1500亿元，而三大运营商2020年总利润仅有1400亿元。

小基站其实就是一个很好的解决方案，网络传输速率相当，但功耗可能只有几十瓦，对于运营商成本的降低是很有帮助的。

二、20年研发经验团队，台积电12nm，功耗降低超70%

比科奇创立于2018年，创始团队有着20年的3G、4G、5G小基站芯片和基带软件开发积累。其创始人兼CEO蒋颖波博士，曾在美国贝尔实验室、Picochip、英特尔等通信、芯片巨头中任职。

蒋颖波特别强调道，小基站和宏基站的定位和功能其实是一样的，小基站可以独立运行，还可以独立组网。

比科奇做的PC802小基站芯片，就是为了解决“先有鸡先有蛋”的问题，也就是说必须把芯片问题解决，才能降低基站落地的阻力，让5G覆盖进程走的更加顺畅。

成本、功耗是比科奇小基站芯片最主要的优势，PC802兼容4G和5G双模、支持URLLC，据称目前PC802也是国内能实现这些特性的唯一产品。

基于PC802芯片，比科奇做了小基站板卡ORANIC，该板卡使用了4颗PC802芯片，可以直接通过PCIE插口接入服务器，也就可以应用在边缘和云中。

除了接在服务器中，板卡还可以直接放在RU中使用，做分布式的网络部署。

这种5G小基站潜在应用场景较多，比如农村郊区、人口密集城区、企业，还有工业上的应用。尤其是在工业场景中，其实成本、功耗等因素考虑优先级非常高。

除此之外，蒋颖波还提到，云游戏、AR/VR、无人机、自动驾驶等应用都可以利用上小基站的优势。

此次比科奇重点提到的PC802芯片，采用的是台积电12nm工艺，晶体管数量在几十亿级别。更先进的半导体制程工艺也让芯片可以实现更好的能效比。

比科奇的一位客户说，采用比科奇芯片后，整体解决方案的功耗降低超过70%，效果还是比较显著的。

值得一提的是，PC802芯片采用了RISC-V架构，可以说从底层上拥有更好的自主性。

“为什么是比科奇做？”是蒋颖波常常被问到的一个问题，他说，这主要是因为，比科奇创始人团队既懂芯片又熟悉通信行业。

在小基站芯片领域，核心难点就是如何把很多东西做到芯片里，同时在软硬件平衡方面进行取舍。比如哪些特性要用硬件实现，哪些特性要用软件实现，以便后续迭代。

而解决这些问题，很大程度都要取决于研发人员的开发经验和个人能力。

三、只专心做芯片，已经与设备、运营商“大厂”合作

蒋颖波说，目前，比科奇不会做终端产品，重点还是放在芯片设计上，也会提供一些解决方案。蒋颖波特别说道，比科奇作为一家中国芯片公司，目标是全球市场。

在小基站芯片领域，国内厂商还没有代表性产品落地，海外市场中，高通曾在2019年推出了类似产品，但是使用费用高昂，其最新推出的4nm小基站芯片距离实际落地还比较远。

蒋颖波透露，他们跟国内很多厂商都在谈合作，包括一些“大厂”，有设备厂商和运营商。

在他看来，虽然今年有运营商进行了小基站尝试，但目前行业中的小基站芯片成本还比较高，导致最终小基站解决方案成本和性能平衡下来，相比传统宏基站优势不大。

而这就是比科奇的机会所在，比科奇认为，他们的小基站芯片方案，优势更明显，可以为小基站市场的拓展助力。

据称目前比科奇方案相比传统方案成本至少可以降低“一个数量级”。

结语：小基站加速5G覆盖“最后一公里”

由于5G本身工作频段较高，其实现室内覆盖、使用需求密集场景的覆盖都存在不小的成本挑战。

比科奇的小基站芯片无疑成为了一种新的基站芯片解决方案，可以在性能、功耗上取得更好的平衡。

但目前小基站相关技术仍然处在落地初期，各家通信技术厂商也在不断做尝试。比科奇在后续方案落地环节能取得怎样的成绩，能否突破当前同类产品的瓶颈，我们拭目以待。

5G小基站芯片，国产还要追多久？

根据工信部的数据，截至2021年8月底，我国建成5G基站已经超过100万个，占全球的70%以上，5G终端连接数超过了4亿，中国已经是全球最大的5G市场。单在2021年前6个月，5G基站就新建了19万个。到2030年，预计我国5G基站数量将达到1500万个。

随着5G基站的建设，5G应用场景正由设想步入大规模落地阶段。基站产业链上游需要大量芯片及模组，小基站的渗入与普及，无疑成为半导体产业的另一片“沃土”。

5G对小基站需求明确

根据3GPP（第三代移动通信标准）的规范标准，无线基站可以分为4类，分别是宏基站、微基站、皮基站和飞基站，业内普遍将除宏基站外的微基站、皮基站和飞基站统称为小基站。

5G 时代基站类型，由半导体产业纵横整理

宏基站和皮基站。来源：pixabay、爱立信

随着5G网络的持续建设，5G业务场景开始从室外转向室内，市场也更倾向在室内场景中使用小基站。由于此前工信部发布的四大运营商运营频段中，5G频段分布在2515MHz～4900MHz之间，频率高则波长短。在传输中信号衰减程度更大，在遇到有障碍物的地方，其辐射范围会变得很小。

中国运营商5G频谱。来源：中国银河证券研究院

实际上，小基站并不是5G时代的专属，早在4G时代就已有相关部署。不过，由于4G时代宏基站可以承载70%以上的流量，小基站的使用量不多。在4G基站向5G基站的过渡中，受到国家相关网络建设限制，小基站成为必要补充，尤为需要强调的是室内网络建设方面。目前，中国5G网络布局形成了“宏基站基础、小基站补充”的局面。小基站可以填补由于土地空间不足、预算不够带来的空白。

一种5G小基站在楼层中的使用。来源：比科奇

因为小基站的独特作用，有望迎来属于自己的市场机会。市场研究机构Dell"Oro则预测，未来5年全球小基站市场规模将达到250亿美元。另根据ABI research预测，2021年全球室内小基站市场规模将达18亿美元。

与消费级不同，小基站芯片需要高程度的成熟性和高可靠性。目前，由于FPGA和ASIC的特性拥有不同的使用场景和特性，因此5G小基站的核心主控芯片以FPGA和ASIC芯片的SoC占据主流市场。。行业内相关人士认为，从4G小基站到5G小基站，需要亟待突破是核心主控芯片，特别是高算力、低功耗的集成数字芯片作为专用主控芯片。无独有偶，一些行业人士也曾分析，如果把一个5G小基站拆解，其中最为昂贵的是一颗价格高达600美金左右的FPGA主控通用芯片，超过了小基站上其他芯片的金额总和。

三大玩家，瓜分5G小基站芯片“天下“

许多大厂从4G基站芯片方案开始，已经占据了绝大市场，这种强势的市场地位也延续到了5G基站中。目前，５Ｇ小基站芯片仍被国际大厂垄断，博通退出该市场之后，英特尔、恩智浦、高通成为三大玩家。

2019年，英特尔联合中国移动研究院在“MWC19上海（世界移动通信大会）”推出了全球首款商用5G开放平台小基站，开启了新一轮行业商用产品革新。在这款小基站中，英特尔使用了Xeon处理器以及其FPGA产品，联合打造的云上小基站其应用覆盖了室内5G场景。

英特尔FlexRAN解决方案。来源：英特尔

英特尔为5G小基站设计的平台中，RRU（远端射频单元）基于英特尔Arria10 FPGA，Arria10 FPGA和SoC串行收发器提供宽带、低延时、低功耗的选择，可以支持开发高速通信系统，非常适合无线基站。英特尔目前基于Flex RAN的端到端解决方案，已经被绝大多数5G小基站广泛采用。

Arria10 FPGA图示。来源：英特尔

在恩智浦的5G小基站产品中，SoC以及可编程基带也是其主打领域。目前，恩智浦已经拥有两款用于5G小基站的通信处理器——LS1046A和LS1026A多核处理器。两个处理器将四核和双核64位Arm Cortex-A72与数据包处理加速和高速外设相集成。而在可编程基带处理器领域，LS1043A处理器是恩智浦推出的第一款面向嵌入式网络的四核64位Arm处理器，提供超过10 Gbps的性能。

恩智浦的5G小基站方案示意图。来源：恩智浦官网

Layerscape LA1200则是恩智浦推出的可编程基带处理器5G-NR固定无线边缘接入和3GPP基础设施设备。LA1200通过PHY/基带处理，为O-RAN功能拆分选项、专有应用和增值差异化，目前该产品仍处于样品阶段。

毫米波和Sub-6 GHz基带处理器示意图。来源：恩智浦官网

高通公司在5G领域展现出强烈的热情，其2018年公布的FSM100xx是经典5G小基站芯片方案，也是首个5G新空中介面（5G NR）解决方案。这款ASIC芯片采用10nm制程，可以同时支持毫米波和Sub-6GHz频段，且既可以支持非独立组网（NSA）模式，也可以支持独立组网（SA）模式。

FSM100xx。来源：高通

去年年底，高通宣布与诺基亚达成采购协议，为其提供新型5G室内小基站芯片组——FSM100xx 5G RAN，这次采购成为高通在5G RAN市场的重大胜利。

今年6月28日，高通技术公司再次宣布推出其第2代面向小基站的高通5G RAN平台（FSM200xx），首个符合3GPP Release 16规范的5G openRAN平台。其支持的eURLLC等特性，能够提供工厂自动化、关键任务型机器设备控制所需的低时延和链路可靠性。

高通FSM200XX。来源：OFweek

国内已步入量产阶段

国内5G小基站架构通常为分布式的BBU+交换机+RRU三级，其中以华为Lampsite、中兴Qcell的为代表的有源室分系统成为5G室内主流，而两者的小基站芯片均使用ASIC，且并未公开。

BBU+交换机+RRU三级架构。来源：中兴官网

华为pRRU使用独家自研的ASIC“超宽带”芯片，于2019年正式商用了5G LampSite 100MHz带宽产品。电信行业咨询机构GlobalData将LampSite评为室内小站领域(Enterprise Small Cell)的“leader”，连续三年摘得桂冠。去年，华为使用自研芯片推出5G LampSite 200MHz pRRU，可支持多频，对新建室内场景可实现4G/5G一体化部署。5G LampSite 300MHz 支持 C-Band单频，可支持运营商共建共享。

小站评级。来源：GlobalData《Small Cell Portfolio》

除华为和中兴之外，部分半导体创业公司也瞄准了这个市场，开始崭露头角。

比科奇微电子就是其中之一。6月9日，比科奇微电子完成近亿元Pre B轮融资。这家总部在杭州的公司主营业务之一是为5G小基站设备商提供openRAN标准的SoC。目前，比科奇已经推出PC802小基站芯片，PC802可用于5G一体化和分布式、拓展式小基站，支持URLLC。这款芯片使用了RISC-V架构，近期推出的ORANIC 5G板卡嵌入了4颗PC802，可提供四个25G以太网SFP连接器。

ORANIC 5G板卡，嵌有4颗PC802芯片。来源：比科奇

在2021中国北京国际通信展上，思朗科技正式发布了两款5G小基站芯片UCP1002和UCP4008。思朗科技称UCP1002芯片是首款自主内核的5G小基站芯片，去年7月，UCP1002 流片。UCP系列芯片基于MaPU技术以及“同心圆”本源模型，使用自研AppAISArc指令体系，成为国产小基站芯片的亮点产品。同时在本次通信展上，思朗科技宣布推出主要面向企业级应用场景的UCP4008芯片，公司称这将是国内首款企业级5G小基站芯片。

UCP系列芯片。来源：思朗科技

2020年，中国已经成为5G最大的市场，去年全中国的5G连接数超过2亿。但是，5G小基站上游芯片起步较晚，与中游众多的通信厂商和下游众多应用场景比较，国产化程度低，参与者少成为亟待解决的问题。

广阔市场已经打开

如上所说，英特尔、恩智浦、高通三大巨头分别采用FPGA、Arm多核架构和ASIC芯片，而国内则看重ASIC和RISC-V架构。ASIC定制化强，且功耗更低，性能更强，成为国内主要玩家的首选架构。而RISC-V架构因其开源的特性，成为国内玩家的“新宠”。

据半导体产业纵横测算，国内5G小基站的市场规模至2025年或超过250亿元。相关机构曾估算国内到2025年预计5G小基站达1000万个左右，如果按小基站市场平均价格2500元估算，保守估计国内市场规模或超250亿人民币。

“诱人”的市场前景在前，如何在竞争格局中逆流而上，成为国内公司必须面临的课题。相比国外厂商，国内公司更加了解中国市场，可以打造性能、功耗俱佳的产品以及安全可靠的生态。有目标就不怕路远，5G小基站芯片等待星光中的赶路人。

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