寶馬展出全球首款使用5G模塊的電動(dòng)車 背后贏家是三星和比亞迪！

上海車展上寶馬展出了其電動(dòng)車旗艦：iX，這也是全球首款使用5G模塊的量產(chǎn)車，這片模塊的背后贏家是三星和比亞迪。

這片5G模塊不是由傳統(tǒng)的模塊廠家如LG或大陸汽車提供，也沒有采用高通芯片，這片5G模塊是由三星旗下的哈曼設(shè)計(jì)，比亞迪制造或者說封裝。

這片5G模塊分兩個(gè)版本，一個(gè)是通用版，型號(hào)為SA-N9000，另一個(gè)版本是寶馬訂做版SA-N9001。上圖為寶馬用的SA-N9001，通用版的SA-N9000也是由比亞迪制造或者說封裝。

用這兩種模塊做的TCU盒子也有所差別。

寶馬訂做的版本似乎體積更小，接口也不同。

（資料來自FCC）

左邊為通用版的一層PCB Layout，右邊為寶馬訂做版的一層PCB Layout。

（資料來自FCC）

SA-N9000的BOM表如上，這里只列出了主要元件，三星是大贏家，國產(chǎn)的君正股份旗下的ISSI也有LPDDR4入選，兆易創(chuàng)新也有一顆SPI NorFlash入選，當(dāng)然LPDDR4的價(jià)值要高出NorFlash不少。

其余被動(dòng)元件MLCC基本上都是日本村田的，兩顆特大的MLCC由日本太陽誘電提供，分別是47000nF和22000nF，晶片電阻是臺(tái)灣國巨，晶片電感基本上由日本村田提供，一個(gè)4.7uH大電感和一個(gè)240nH的小電感由TOKO提供，一個(gè)1uH大電感和兩個(gè)470nH小電感由ABCO提供。

（資料來自FCC）

上圖為通用版模塊的框架圖?；鶐Р糠质侨堑腟5123，與其配套的射頻收發(fā)器是S5M5510，ET調(diào)制芯片兩片，都是三星的S5M5800，電源芯片是三星的S2MPM06。

S5123即三星Exynos Modem 5123，Exynos Modem 5123 通過 7 納米 (nm) 極紫外光刻 (EUV) 工藝以及 5G 和幾乎所有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的支持，提高了能效，為高速、大容量 5G 連接設(shè)置了新的標(biāo)準(zhǔn)。

在 5G 中，調(diào)制解調(diào)器支持毫米波和 6 吉赫 (GHz) 以下頻譜，以及非獨(dú)立組網(wǎng) (NSA) 和獨(dú)立組網(wǎng) (SA) 網(wǎng)絡(luò)。通過多達(dá) 8 個(gè)載波聚合 (8CA)，它在毫米波中可提供高達(dá) 7.35 吉比特每秒 (Gbps) 的下行速度，在 6 吉赫（GHz）以下提供 5.1Gbps 的下行速度。

還支持 EN-DC，它利用第四代移動(dòng)通信技術(shù) (4G) 和 5G 信號(hào)來增強(qiáng)連接性。與利用現(xiàn)有 4G 基礎(chǔ)設(shè)施以及 5G 連接的非獨(dú)立網(wǎng)絡(luò) (NSA) 不同，獨(dú)立 (SA) 網(wǎng)絡(luò)是為 5G 從零開始構(gòu)建的，為智能互聯(lián)服務(wù)的完整部署提供動(dòng)力。

Exynos Modem 5123 支持 SA 和 NSA 網(wǎng)絡(luò)，不僅提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，而且提供 5G 連接的所有優(yōu)勢(shì)。

Exynos Modem 5123 還支持各種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，包括全球移動(dòng)通信系統(tǒng) (GSM)、碼分多址 (CDMA)、寬帶碼分多址 (WCDMA)、時(shí)分同步碼分多址 (TD-SCDMA)、增強(qiáng)型高速分組接入 (HSPA) 、頻分雙工長期演進(jìn)系統(tǒng) (LTE-FDD)和時(shí)分雙工長期演進(jìn)系統(tǒng) (LTE-TDD)。

在 LTE 模式下，調(diào)制解調(diào)器提供增強(qiáng)的速度和功能，通過 8CA 提供高達(dá) 3.0Gbps 的下行速度，并支持高達(dá) 1024-QAM。

美國FCC在測(cè)試該5G模塊時(shí)，主要檢測(cè)3.72501-3.95499 GHz，發(fā)射功率118毫瓦，86線進(jìn)入下3.75-3.93 GHz發(fā)射功率234毫瓦，87線為117毫瓦。

2G和4G的功率放大主要由Qorvo負(fù)責(zé)，包括B21頻段的PA，OMH的PA和2G的PA。APT調(diào)制是QPM8105，APT（Average Power Tracking），平均功率跟蹤。

其基本原理是，通過算法根據(jù)功放的輸出功率調(diào)節(jié)功放的供電電壓，功放的實(shí)際輸出功率仍然通過輸入信號(hào)的大小決定。

LB-LPAMid是QPF7612，它集成了1GHz以下的4G/5G頻段(例如B5、B8、B26、B20、B28等等)，包括高性能功率放大器以及若干低頻的雙工器；在不同的方案里，還可能集成GSM850/900及DCS/PCS的2GPA，以進(jìn)一步提高集成度。

低頻的雙工器通常需要使用TC-SAW技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到最佳的系統(tǒng)指標(biāo)。根據(jù)系統(tǒng)方案的需要，如果在LB PAMiD的基礎(chǔ)上再集成低噪聲放大器（LNA），這類產(chǎn)品就叫做LB LPAMiD?？梢钥吹剑@類產(chǎn)品的復(fù)雜度很高。還有QPC1220開關(guān)IC。

比較高技術(shù)含量、價(jià)值較高的射頻功率放大部分多由Skyworks提供，包括Low / Low-mid / Mid / High-band and 4x4 MIMO Diversity Receive Module，即SKYA25003。

5G NR n77/78/79 PA Module with Integrated Filter (L-PAMiF) with SkyBlue，關(guān)鍵的5G功率放大芯片集成了濾波器，型號(hào)為SKY5A3001，5G NR N77-79 LNA Diversity Receive Module即SKY5A5000。

M/HB波段的LFEM即SKYA5001。5G超高段UHB LFEM，即SKYA5000，還有開關(guān)SKYA21024。

其余關(guān)鍵元件還包括高通提供一系列DPX和濾波器，太陽誘電提供UHB N78/N79波段濾波器，TDK提供熱敏器，NXP提供射頻開關(guān)IC，TCXO晶振由日本KDS提供。

屏蔽由Larid提供，4Gb的LPDDR4 第一供應(yīng)商由美光提供，不過美光最近產(chǎn)能很緊，中國君正股份旗下的ISSI得以成為第二供應(yīng)商，型號(hào)為 IS46LQ16256A，這也是ISSI的最新產(chǎn)品，之前ISSI以Flash產(chǎn)品為主，在2020年底才開始向LPDDR4進(jìn)軍。

寶馬訂做版里移除了SKY13727-11部分，這部分是B3, B39, B25(2), B34, B66, B40, B30, B41, B7, B42和 B48波段的MIMO接收模塊。

三星哈曼的5G模塊支持n1/2/3/7/25/38/41/66/77/78波段。

（資料來自FCC）

顯然，V2X的5.9GHz波段不支持。按照我國工信部5G頻段劃分， 中國移動(dòng)目前主要組網(wǎng)使用的是n41(2515-2675Mhz) ，中國電信使用的是n78(3400-3500Mhz)，中國聯(lián)通使用的是n78(3500-3600Mhz)，中國廣電將使用n28和n79，此外中國移動(dòng)未來還會(huì)啟用n79作為室內(nèi)覆蓋或者是熱點(diǎn)補(bǔ)充覆蓋。顯然，寶馬支持三大運(yùn)營商的頻段。

那么美國呢，2021年2月24日，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)宣布C波段3.7GHz-3.98GHz頻段的拍賣結(jié)果。也就是N77/78頻段，這是黃金頻段，美國拍賣了811億美元，但之前美國拍賣的是24GHz、28GHz、37GHz等高頻頻段。

顯然寶馬在美國暫時(shí)是沒有5G服務(wù)的，美國的5G做的也很差。歐洲的5G目前也是N77頻段，因此寶馬不必改射頻設(shè)計(jì)就可在中國和歐洲銷售。

最后來說比亞迪的角色，目前做通訊模塊比較大的有LG INNOTEK、環(huán)旭、佳世達(dá)和偉創(chuàng)力，這是一種SiP封裝，介于半導(dǎo)體芯片與PCBA之間的技術(shù)，環(huán)旭處于龍頭位置，一直以來都是蘋果獨(dú)家供應(yīng)商。

不過消費(fèi)類電子廠家依托PCBA的經(jīng)驗(yàn)，也在躍躍欲試進(jìn)軍SiP，如歌爾和立訊，一時(shí)間大家都以為SiP的門檻很低，并且環(huán)旭的利潤率表現(xiàn)并不理想，這可能是環(huán)旭過分依賴蘋果的原因，蘋果肆無忌憚地壓低價(jià)格。

但是這并不意味著通訊模塊SiP的門檻很低，耳機(jī)消費(fèi)類的SiP封裝門檻確實(shí)不高，但通訊類可不是，牽涉到射頻尤其5G這種GHz級(jí)別的地方，都需要長時(shí)間摸索工藝。

車載的通訊模塊門檻就更高，要知道通訊模組里關(guān)鍵的芯片都是為手機(jī)而不是為汽車設(shè)計(jì)的，在5G領(lǐng)域，幾乎所有的芯片都是兩三個(gè)廠家壟斷的，特別是功耗比較大的Modem和PA，它們不可能專為汽車領(lǐng)域訂做一款過AEC-Q100的芯片，因?yàn)橄啾仁謾C(jī)領(lǐng)域的量，車載的量太低了，幾乎可以忽略不計(jì)。

5G PA大廠基本就是Skyworks、Qorvo、安華高三家壟斷，Skyworks市場(chǎng)占有率超過50%，大約在60%左右，如此強(qiáng)勢(shì)地位，自然不會(huì)照顧汽車企業(yè)。5G PA芯片不過車載標(biāo)準(zhǔn)，但是模塊必須過。

這就對(duì)模塊的設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，加上還有EMC，5G車載通訊模塊門檻極高，我估計(jì)全球只有LG INNOTEK、環(huán)旭和比亞迪能做到。

這款5G模塊中，我們可以看到歐洲電子產(chǎn)業(yè)的沒落，這款5G模塊中只能看到為數(shù)不多的歐洲廠家身影，日本和中國臺(tái)灣企業(yè)占據(jù)了被動(dòng)元件，美國企業(yè)掌握了射頻放大，當(dāng)然美國企業(yè)的背后是中國臺(tái)灣三大復(fù)合半導(dǎo)體代工廠的貢獻(xiàn)，中國大陸廠家開始嶄露頭角，ISSI和兆易都有露臉，這是個(gè)不錯(cuò)的開端。

編輯：jq