早在去年高通發(fā)布驍龍855處理器的時(shí)候不跟，談到5G網(wǎng)絡(luò)之時(shí)，不少業(yè)內(nèi)人士都指出功耗問題获高。并且哈肖，在了解到驍龍855處理器需要外掛驍龍X50基帶的時(shí)候，對于功耗的討論更甚念秧。那么淤井，為什么5G手機(jī)會(huì)更費(fèi)電呢？

什么是5G：

5G網(wǎng)絡(luò)是指下一代無線網(wǎng)絡(luò)摊趾，是4G網(wǎng)絡(luò)的真正升級(jí)版币狠，但它的基本要求并不同于無線網(wǎng)絡(luò)。目前砾层，5G網(wǎng)絡(luò)已成功在28千兆赫(GHz)波段下達(dá)到了1Gbps漩绵，相比之下，當(dāng)前的第四代長期演進(jìn)(4G LTE)服務(wù)的傳輸速率僅為75Mbps肛炮，而且未來5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率甚至可達(dá)10Gbps止吐，這意味著手機(jī)用戶在不到一秒時(shí)間內(nèi)即可完成一部高清電影的下載。

2013年5月13日侨糟，三星電子宣布碍扔，其已率先開發(fā)出了首個(gè)基于5G核心技術(shù)的移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，并表示將全面研發(fā)5G移動(dòng)通信核心技術(shù)秕重，計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商用化不同。隨著三星電子研發(fā)出這一技術(shù)，世界各國的第五代移動(dòng)通信技術(shù)的研究更加活躍溶耘，其國際標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和商用化也得到提速二拐。

三星電子通過研究和試驗(yàn)表明，成功的在28GHz的超高頻段下凳兵，以每秒1Gb以上的速度百新，實(shí)現(xiàn)了傳送距離在2Km范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。此前庐扫，世界上沒有一個(gè)企業(yè)或機(jī)構(gòu)開發(fā)出在6GHz以上的超高頻段實(shí)現(xiàn)每秒Gb級(jí)以上的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)吟孙，這是因?yàn)殡y以解決超高頻波長段帶來的數(shù)據(jù)損失大澜倦、傳送距離短等難題聚蝶。而三星電子利用64個(gè)天線單元的自適應(yīng)陣列傳輸技術(shù)杰妓，使電波的遠(yuǎn)距離輸送成為可能，并能實(shí)時(shí)追蹤使用者終端的位置碘勉，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上下載交換巷挥。超高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的成功，不僅保證了更高的數(shù)據(jù)傳輸速度验靡，也有效解決了移動(dòng)通信波段資源幾近枯竭的問題倍宾。

2017年8月22日德國電信聯(lián)合華為在商用網(wǎng)絡(luò)中成功部署基于最新3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G新空口連接，該5G新空口承載在Sub 6GHz（3.7GHz）胜嗓，可支持移動(dòng)性高职、廣覆蓋以及室內(nèi)覆蓋等場景，速率直達(dá)Gbps級(jí)辞州，時(shí)延低至毫秒級(jí)怔锌；同時(shí)采用5G新空口與4GLTE非獨(dú)立組網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無處不在变过、實(shí)時(shí)在線的用戶體驗(yàn)埃元。2017年12月21日，在國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP RAN第78次全體會(huì)議上媚狰，5G NR首發(fā)版本正式發(fā)布岛杀，這是全球第一個(gè)可商用部署的5G標(biāo)準(zhǔn)。2018年6月14日崭孤，3GPP全會(huì)（TSG#80）批準(zhǔn)了第五代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（5G NR）獨(dú)立組網(wǎng)功能凍結(jié)类嗤。加之2017年12月完成的非獨(dú)立組網(wǎng)NR標(biāo)準(zhǔn)，5G 已經(jīng)完成第一階段全功能標(biāo)準(zhǔn)化工作辨宠，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)全面沖刺新階段遗锣。此次SA功能凍結(jié)，不僅使5G NR具備了獨(dú)立部署的能力彭羹，也帶來全新的端到端新架構(gòu)黄伊，賦能企業(yè)級(jí)客戶和垂直行業(yè)的智慧化發(fā)展，為運(yùn)營商和產(chǎn)業(yè)合作伙伴帶來新的商業(yè)模式派殷，開啟一個(gè)全連接的新時(shí)代还最。

總之，5G網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)是讓終端用戶始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)毡惜⊥厍幔科學(xué)家設(shè)計(jì)的目標(biāo)便是在一個(gè)給定的區(qū)域內(nèi)支持無數(shù)臺(tái)設(shè)備，在未來经伙，每個(gè)人將需要擁有10~100臺(tái)設(shè)備為其服務(wù)扶叉，不過科學(xué)家很難弄清楚支持所有這些設(shè)備到底需要多大的數(shù)據(jù)容量勿锅。當(dāng)然，5G網(wǎng)絡(luò)不僅要支持更多的數(shù)據(jù)枣氧，而且要支持更多的使用率溢十。另外，改善端到端性能將是另一個(gè)重大的課題达吞，端到端性能是指智能手機(jī)的無線網(wǎng)絡(luò)與搜索信息的服務(wù)器之間保持連接的狀況张弛。例如在發(fā)送短信或?yàn)g覽網(wǎng)頁的時(shí)候，在觀看網(wǎng)絡(luò)視頻時(shí)酪劫，如果發(fā)現(xiàn)視頻播放不流暢甚至停滯吞鸭，這很可能就是因?yàn)槎说蕉司W(wǎng)絡(luò)連接較差的緣故。當(dāng)然覆糟，5G網(wǎng)絡(luò)將來支持的終端設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是智能手機(jī)——它還要支持智能手表刻剥、健身腕帶、智能家庭設(shè)備如鳥巢式室內(nèi)恒溫器等滩字。

問題原因：

了解了什么是5G之后造虏，我們就可以來談?wù)劄楹?G手機(jī)會(huì)存在功耗問題。

毫米波頻段功耗大：

根據(jù)3GPP 38.101協(xié)議的規(guī)定踢械，5G NR主要使用兩段頻率：FR1頻段和FR2頻段酗电。FR1頻段的頻率范圍是450MHz——6GHz，又叫sub 6GHz頻段内列；FR2頻段的頻率范圍是24.25GHz——52.6GHz撵术，人們通常叫它毫米波（mmWave）。而對于5G的發(fā)展來說话瞧，由于sub-6GHZ頻段的資源匱乏（我國目前發(fā)布的5G牌照都在這一頻段）嫩与，F(xiàn)R2頻段也就是毫米波必然是使用的主力。而對于毫米波的使用來說交排，首先便需要面對的是毫米波頻段的功耗問題划滋。來自英特爾(Intel)、聯(lián)發(fā)科技(MediaTek)以及三星(Samsung)的工程師在國際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)專題演講中揭露5G面對的最新挑戰(zhàn)——特別是毫米波(mmWave)頻段的功耗問題埃篓。英特爾(Intel)的一位蜂窩射頻(RF)工程師Benjamin Jann在發(fā)表關(guān)于該公司的首款5G收發(fā)器進(jìn)展后告訴《EE Times》說：“毫米波前端目前還存在功耗挑戰(zhàn) —— 我并不考慮購買首批5G毫米波相控?cái)?shù)組手機(jī)”处坪。聯(lián)發(fā)科技(MediaTek)資深蜂窩RF工程師Chih-Chun Tang在發(fā)表其先進(jìn)LTE收發(fā)器后表示，“Sub-6 RFIC部份將不會(huì)有太大的區(qū)別架专，但是mmWaves所需的散熱和典型的1W功耗都會(huì)是問題”同窘，英特爾和聯(lián)發(fā)科技的兩位發(fā)言人分別提出了對于其設(shè)計(jì)的顧慮，即毫米波蜂窩射頻的功耗問題部脚。而其競爭對手高通公司(Qualcomm)則為12月展示的三星手機(jī)原型提供了基頻芯片和mmWave模塊（因?yàn)槿堑?G收發(fā)器目前僅能處理sub-6-GHz頻段）想邦。三星則描述了針對5G和傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的14nm商用收發(fā)器。它可提供高達(dá)3.15Gbits/s的速率和1.27Gbits/s的速率委刘，但僅支持sub-6 GHz以下頻段丧没，尚未支持mmWave頻段鹰椒。當(dāng)然，由于目前我國使用的頻段為sub-6GHZ呕童，所以國內(nèi)目前尚不用擔(dān)心這個(gè)問題漆际。

手機(jī)負(fù)擔(dān)變大：

5G手機(jī)就好比一個(gè)干很多體力活兒的人。干活兒越多拉庵，能量消耗越大灿椅。在5G網(wǎng)絡(luò)下，5G手機(jī)需要處理的任務(wù)更多钞支，例如有很多較小的任務(wù)需要應(yīng)用程序不停歇地運(yùn)行，電子郵件應(yīng)用程序會(huì)反反復(fù)復(fù)向服務(wù)器發(fā)送請求信息操刀，查核是否有新的電子郵件到來烁挟。還有很多其它的應(yīng)用程序也會(huì)不斷地發(fā)送些短小的信息，請求信息雖然短小骨坑，但是它們會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷地蠶食手機(jī)的電池電量撼嗓。在貝爾實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)有一項(xiàng)任務(wù)就是找出處理這些請求信息的更好的辦法。如果能夠處理好這些信息欢唾，那么我們就能極大地提升平板電腦的電池壽命且警。

其次，想要5G手機(jī)擁有更快的網(wǎng)速和更高的頻譜利用率礁遣，犧牲手機(jī)耗電量是必然的斑芜。這體現(xiàn)在以下方面：5G終端設(shè)備采用Massive MIMO（大規(guī)模多入多出）天線技術(shù)，則需要在手機(jī)里內(nèi)置至少8根天線祟霍，而且每根天線都有自己的功率放大器杏头。并且，屏幕耗費(fèi)電量也是一個(gè)重要方面沸呐。屏幕分辨率高醇王，對CPU 和GPU的處理能力要求也高；屏幕大崭添，所需的背光燈更多寓娩，這兩方面都會(huì)導(dǎo)致耗電增加。另外呼渣，在5G覆蓋率低的情況下棘伴，首選5G網(wǎng)絡(luò)就會(huì)造成手機(jī)頻繁搜索信號(hào)，這本身也就是加重手機(jī)處理信息的任務(wù)徙邻，搜索信號(hào)本身也帶來功耗壓力排嫌。當(dāng)然這只會(huì)出現(xiàn)在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期。

外掛基帶問題：

最后便是文章開頭所提到的外掛基帶問題缰犁。目前淳地，各大芯片廠商都暫未推出內(nèi)置5G調(diào)制解調(diào)器的SoC（Service Operation Center）解決方案怖糊。無論是驍龍855、Exynos 9820颇象、麒麟980均沒有內(nèi)置對5G網(wǎng)絡(luò)的支持功能伍伤，這就需要單獨(dú)外掛自家的驍龍X50、Exynos 5100遣钳、巴龍5000來實(shí)現(xiàn)5G功能扰魂。外掛基帶說的就是手機(jī)僅支持部分網(wǎng)絡(luò)制式，但又需要支持更全面的網(wǎng)絡(luò)制式蕴茴，所以需要獨(dú)立的基帶芯片去支持剩余的網(wǎng)絡(luò)制式劝评。而集成基帶則是基帶芯片和其他如CPU、GPU等芯片都在一個(gè)SOC里面而無須額外的獨(dú)立基帶芯片倦淀。順帶說一句蒋畜，需要外掛基帶多數(shù)都是因?yàn)楦咄–DMA專利問題導(dǎo)致（蘋果手機(jī)信號(hào)差就是因?yàn)橥鈷旎鶐г斐桑Ｄ敲赐鈷?G基帶就像上邊說的那般撞叽，因?yàn)镾OC的內(nèi)置基帶不支持5G網(wǎng)絡(luò)制式而需要在手機(jī)的主板上嵌入專門用于5G網(wǎng)絡(luò)通訊的基帶芯片姻成。目前已有兩家廠商展示了5G基帶芯片，分別是高通的X50和華為的巴龍5000愿棋。X50將會(huì)應(yīng)用在高通下一代芯片驍龍855上實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)支持科展。巴龍5000則會(huì)在華為下一代麒麟980上實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)支持。此外糠雨，5G基帶還會(huì)有三星Exynos Modem 5100才睹，英特爾XMM 7560，聯(lián)發(fā)科M70见秤。據(jù)聞砂竖，新一批的處理器在5G支持上基本都會(huì)采用外掛的方式而非內(nèi)置。主要原因有以下幾點(diǎn)：1鹃答，搶跑5G乎澄；2，SOC整合研發(fā)時(shí)間長預(yù)留5G基帶位置方案不成熟测摔；3置济，現(xiàn)有技術(shù)還難以整合5G基帶。

外掛基帶相對于集成基帶有著占用手機(jī)黃金空間锋八、發(fā)熱浙于、耗電、信號(hào)或受影響的缺點(diǎn)挟纱。這無疑增加了手機(jī)的功耗羞酗。而通過外掛基帶的方式，也會(huì)增加手機(jī)的功耗紊服。例如檀轨，驍龍855采用了7納米工藝胸竞，而外掛的X50調(diào)制解調(diào)器卻為28納米工藝，顯然會(huì)影響手機(jī)功耗参萄，甚至對手機(jī)的發(fā)熱控制能力提出新挑戰(zhàn)卫枝。同樣，Exynos 5100采用了10納米工藝讹挎，比Exynos 9820的8納米工藝也落后一代校赤。

總結(jié)：

實(shí)際上，無論是3G手機(jī)筒溃、4G手機(jī)還是5G手機(jī)马篮，在設(shè)計(jì)初期都會(huì)遇到這樣的情況。通過有效管理可緩解5G手機(jī)耗電大的問題铡羡。以多核心CPU為例积蔚，每個(gè)核心之間完全獨(dú)立，都擁有自己的前端總線烦周，不會(huì)造成沖突。需要處理比較多的數(shù)據(jù)或運(yùn)行較多的任務(wù)時(shí)怎顾，就喚醒多個(gè)核心读慎。不需要的時(shí)候，可以減少一些核心槐雾，從而降低能耗夭委。5G手機(jī)也可以通過這種方式降低耗電量。打電話時(shí)不需要其他功能募强，只讓1個(gè)核心工作株灸，就不會(huì)消耗太多電量。不過與3G手機(jī)和4G手機(jī)相比擎值，5G手機(jī)的管理難度更大慌烧。因?yàn)椴煌l段對應(yīng)著不同制式的網(wǎng)絡(luò)。除了LTE之外鸠儿，還有GSM屹蚊、WCDMA、TD-SCDMA进每、CDMA2000等多種制式的網(wǎng)絡(luò)都集中在5G手機(jī)中汹粤，加大了手機(jī)的管理難度。把不同制式的網(wǎng)絡(luò)比作車道田晚，當(dāng)1個(gè)車道變成8個(gè)車道嘱兼，能跑的車確實(shí)更多，但總體耗油量也增大贤徒，對車道進(jìn)行管理的難度也隨之增加芹壕。5G手機(jī)考驗(yàn)著芯片商和手機(jī)廠商的優(yōu)化能力汇四。

此外，技術(shù)改進(jìn)也可促進(jìn)能耗降低哪雕，如使用新材料盈电、手機(jī)內(nèi)置更好的芯片陕壹、采用AMOLED屏幕等低能耗的配件、增加電池容量或增強(qiáng)CPU處理能力等等。例如英特爾的Jann在國際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)專題演講中描述他的團(tuán)隊(duì)在3GPP完成5G NR規(guī)范之前笆怠，即設(shè)計(jì)了sub-6GHz和mmWave RF收發(fā)器原型，并已應(yīng)用于2018年奧運(yùn)會(huì)(2018 Olympics)和其他場所的試驗(yàn)观谦。英特爾將20%專用于授權(quán)MIPI M-PHY核心的28nm工藝 27.7mm2芯片用于鏈接收發(fā)器與基頻实撒。Jann說，當(dāng)全部的8通道均以全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)钉疫，僅消耗“幾瓦”功耗硼讽。所以降低能耗是手機(jī)永恒的話題。

在現(xiàn)階段牲阁，與功耗大相比固阁，目前5G手機(jī)的主要問題還是貴。今年所有支持5G網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)基本都是旗艦機(jī)城菊。Galaxy S10 X可能會(huì)賣到萬元以上备燃。與同等配置的4G手機(jī)相比，5G手機(jī)可能貴1000元以上凌唬〔⑵耄總之，目前5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足客税、終端售價(jià)高况褪，同時(shí)一些技術(shù)瓶頸問題尚未被攻克，在此背景下更耻，對普通用戶而言测垛，入手5G手機(jī)還為時(shí)尚早。