老兵戴辉:5G是四场游戏再加一场美梦!

2020-09-02 10:43:21 来源:作者:老兵戴辉
应华美半导体协会(CASPA)和东南大学硅谷校友会之约,老兵戴辉于2020年8月29日下午做了面向硅谷和全球的全英文讲座,题为:Game of 5G——History, Current Situation, Future and Conflicts. 

苹果和特斯拉的股价暴涨,TIK TOK成为话题热点,都与三个关键词有关:无线、云计算、人工智能。这三个技术都堪称本世纪的巨大技术进步。云计算和人工智能的飞速发展也基于了无线技术的发展。最近冻结的5G协议R17版本就有了大量V2X(车辆连接一切)、V2V(车与车通信)、定位等能力,对无人驾驶的发展有促进。

标题为什么用"game"这个词呢?乍一看,就是“游戏”的意思,但这个词,还有博弈(竞争)、运动、比赛等含义,也可表示比赛中的“一局、一盘或一场,比分,比赛规则”,还也可指游戏或运动的“器材”。

本文主要讲述Game的四重含义,也就是标题中的“四场游戏"。

GAME第一重含义:5G是全球电子信息业的“狂欢”。

这又可从4个角度来讲:芯片、手机、专利授权、运营。

1,可以极大地带动芯片技术发展,5nm就靠它了!

5G手机处理的频带宽度up to100MHz, 超过了4G的频宽(up to 20MHz),更是大大超过了3G(UMTS)的频宽(5MHz)。这正是手机速率大大提升的最重要的原因。有人说5G主要是暴力提升速率,但是他忽略了3G和4G其实也是主要靠暴力提升速率的。

频宽好像是发动机的排量,速率则是车子的动力。排量越大,动力越强,当然,油耗也越大。06年夏天我学车的时候,开过千里马(1.3L排量), 一个陡坡死活过不去。灵机一动,关了空调,就过去了。我开3.6L的道奇MPV,油门一踩,两吨重的车子就弹了出去,估计半升油也没了。

为什么以前做不了这么宽的频段?是因为处理器(AP)和基带(BB)的计算能力达不到要求。

摩尔定律大家都知道,每隔一两年,芯片的集成度提高一倍但价格不变。

5G手机需要用7nm、5nm甚至更高的工艺。否则手机算不过来,功耗也会很大(发热)。 

反过来说也成立。如果没有5G,7nm以及更高的工艺就找不到足够大的需求。因为如果停留在4G时代,14/16nm就绰绰有余了。台积电TSMC)巨资投入的2nm制程做出来也赚不到钱,就成为“屠龙术”了。

5G基站功耗过大而受到诟病,所以也需要7nm以及5nm以及更加先进的制程的芯片

世界各地的运营商建设5G基站,初期只是覆盖热点地区,购买的5G基站数量其实是很有限的,投入并不大。但是推动用户购买的5G手机数目,却可能很多。换句话说,5G手机的数量将远远超过5G基站的数量,消耗的芯片可以很多。

5G带来了巨大的蛋糕,大家都有得饭吃的。美国芯片企业的成功模式是:快一点、全一点、规模大一点、便宜一点,然后WINNER TAKES ALL。这也是大陆芯片以前发展不起来的根本原因。在科创开闸,A股芯片估值暴涨的情况下,大陆不少芯片企业获得了资金,发展较快。5G手机要用到很多的频点,如700MHz, 2.6GHz, 3.5GHz, 4.9GHz, 未来还要有毫米波(28GHz等),所以使用的模拟芯片数量将超过4G手机的好几倍,如滤波器、功放(PA)、低噪功放(LNA)等。

5G就是一只火炬,照亮了整个电子业界前行的步伐。

2、5G带来巨大的换机潮,使得苹果等手机公司的股价暴涨。

从2017年开始,智能手机的发货量就一直在下降。全球智能手机出货量比2016年减少了0.1%,降至14.724亿部。这个趋势一直延续至今。以前是新增用户+换机用户,现在市场饱和,新增用户基本上很少了,主要就是换机市场。

苹果的成功,本质上是“美国创造”+“中国制造”的成功。水涨船高,中国本土的消费电子产品也产生了飞跃式发展。当然,之前三来一补及山寨机留下了很好的基础,要不苹果也不会选择在中国生产。 特斯拉也是这个模式。

智能手机的寿命其实越来越长,小心点用,用个三五年不成问题,防摔、防水雾能力也在急剧提升(屏幕除外)。尽管芯片越来越多、尺寸越来越小,但是电子产品的生产质量获得了大幅提升。老戴顾问的明锐理想科技公司提供了优秀的表面封装自动视觉检测(SMT AOI)设备,有效提升了消费电子和汽车电子的电路板上芯片的焊接质量,并再接再厉发展到了芯片封装环节的检测。现代工艺下,芯片焊完之后,在焊点上还要点上胶,perfect!

新冠之中,大家呆在家里用WIFI就可以了,加上担心口袋里的钱,所以2020的二季度全球智能手机发货量下降很大。5G手机和中国市场成为了最大的亮点。

中国人对移动互联网的依赖真的太大了。只要手机在,哪儿都敢去,手机若不在则寸步难行。热点地区(比如假期里的各个江河湖海),都出现了越来越常见的拥塞。如果拥有一部5G手机,就可向亲友直播:LOOK,我在旅游额!

Counterpoint Research研究分析师Abhilash Kumar在谈到5G情景时指出:“ 5G智能手机的出货量继续在全球增长。本季度环比增长超过43%。2020年第二季度,5G智能手机的出货渗透率从上一季度的7%提高到11%以上。这是由中国的增长推动的。中国的增长也推动了5G运营商推出更优惠的5G套餐,以及多个品牌的中端5G智能手机的上市。目前,中国占5G出货量的四分之三以上。”

可见,从2020年开始,从中国开始,5G在全世界将启动了智能手机的换机潮。换个角度来说,也正是中国市场实现了5G手机产业链的成熟!

9月份即将发布的苹果的年度旗舰iPhone 12系列都全部支持 5G 网络。不得不说,苹果只要价格到位,就有挡不住的诱惑,身体最诚实。

苹果在换机市场大规模启动时候,5G恰如其分地出来了。在此预期下,苹果的股价暴涨,总市值达到了史无前例的两万亿美元,成为了人类历史之最。

小米和传音的股价也涨得很好。

3、专利授权模式“游戏”继续玩

高通是最典型的玩家,按照手机造价的一个比例收费。还有很多公司也在收钱。

专利保护一般是20年。4G从2010年上线使用,已经有10年了。但专利都要再提前几年来申请,并在相关标准中预埋,往往也要用上好几年时间。

也就是说,如果没有5G,原有的4G专利会陆续过期,专利授权的模式也将难以为继。

苹果和高通打了多年的官司,最后也不了了之了,原因是4G和5G的基带芯片上,苹果还是要依赖高通。请见文章:老兵戴辉:从二战美女聊起,听苹果、高通和英特尔之间的那些八卦!!

高通的收费模式有一个路径依赖,就是手机芯片要确保技术最为领先并占领重要的市场份额,其模式是:不交专利授权费用,就不给芯片,手机公司就会因为失去竞争能力而被市场淘汰。随着手机品牌集中度的提高,以及手机公司纷纷自研芯片(三星和苹果等),对高通来说,压力也越来越大。

4、运营商其实对发展5G是乐见其成的

刚刚讲过了,世界各地的运营商建设5G基站,初期只是覆盖热点地区,购买的5G基站数量其实是有限的,投入并不大。采用的是NSA模式(非独立组网),核心网是和4G共用的。

有了5G之后,就可以发展5G用户了。大家都希望在繁忙的时候,都可以顺利连接无线网络,所以就购买5G套餐。 用户大部分时间,用的还是4G网络。

2019年开始,中国在5G基站建设上投入很大。中国移动更是一步到位采用SA方式建立完全连续覆盖的5G网络,可以实现低时延和高可靠性。

这样做的目的,一方面,是为了扶持国产5G供应链成为世界最强,确保中国制造的核心优势;另外一方面,是希望去迎接基于5G的新业务诞生,首当其冲的就是:无人驾驶。

高铁刚修建的时候,座位空置率也高,不过现在大家都喜欢。我还记得1990年之后的几年挤火车的疯狂,那样的日子就一去不复返了。

最近一直传5G基站的功耗过大,这在中国其实并不是一个问题。

一方面,中国现在有大量的水电、太阳能和风能,无法得到充分使用。供给侧改革带来了高能耗产业的关停并转,中国的能源总量现在是冗余的。不少火电站都关机了。

另外一方面,5G技术本身也在演进。比如晚上用户少的时候,引导用户都用4G,而将5G基站进入到休眠状态。

二、Game的第二重含义是: 博弈。

博弈并非都是竞争,其实也包括合作。

5G其实是正和博弈,并不是零和博弈,更不是负和博弈,所以本质上是有解的。

1、回头看历史,在4G以前,大家是战略合作的。

2/3/4G的无线是深度耦合的,由同一个厂家来提供基站,掉话率最低。这个道理,2004年老戴在全球业界算是最早想明白的,孤身一人去菲律宾拓展出千万人口大城市整体搬迁的模式,成为了广泛复制的成功样板。请见文章重回马尼拉——影响世界通信历史的一次突破

中国力量,在全世界黑山白水修建无线基站,并销售便宜的手机,而美国的移动互联网则所向披靡,风靡全球。

为什么中国力量发展如此迅速? 这里有个关键因素,就是伟大的中国人民。让我们看看历史,从大哥大时代开始,中国就是世界上最大的手机市场。巨大的市场哺育出了巨大的产业力量。

1G大哥大,是美国发明的,但是在欧美主要是专业人员使用,如消防队员、救护人员等。一到中国,就变味道了,老板们争相购买, 炫耀实力:我连大哥大都有,难道你不和我做生意吗?

2G时代,GSM是欧洲弄的,但是在欧洲卖得其实也不好。办公室里有电话,家里有录音电话,路边有公用电话,腰边可以有寻呼机。下班后公司也不会来找你,所以手机的需求也不强。我在美国的朋友,也是到了本世纪初,才陆续有手机的。

图注:公用电话现在还可用

94年,GSM来到中国之后,大家趋之若鹜。世界工厂的制造业发达,有大量的工人阶级背井离乡,所以有很强的通信需求。我还记得98年拥有手机之后的极度兴奋感觉。 在2000年,因为预付费的普及,中国增长了5000万用户,中国移动的用户总量达到了一个亿,成为全球最大的移动运营商,超过了沃达丰在欧洲众多国家用户的总和。基于此的“移动梦网"的发展,拯救了中国的互联网产业。 中国产业从2G起步,艰难发展途径请见文章华为的"长征”:生死存亡500天

3G,中国发牌很晚,到2009年1月才发牌照。但是在之前,苹果的智能手机就已经畅销中国了。每次苹果发售新机,就有人去港澳买了走私进来。我家的第一部苹果手机iPhone,也是去香港买的。

到了4G时代,中国年轻一代,都成了低头一族。玩游戏、看视频、群里聊天、电商、导航、支付,流量消耗日渐增长。而这又成为了发展5G的动力。

2、5G时代,整体上是正和博弈

如果世界一直停留在4G时代,就会不可避免地进入零和博弈甚至负和博弈时代。

无论是爱立信,还是高通,都和中国力量一起,在坚守同一个5G标准。“一个世界,两个系统”,在5G领域其实是成立的。

因为4G实在是太成功了,所以5G走得很艰难。如果大家还要分散力量,最后的结果无疑会是悲剧的。

请参阅文章: 老兵戴辉:中国不努力,5G徒伤悲,美国也将受伤

从上面一节的分析来看,如果没有19年中国大建5G网络,大力发展5G手机,5G时代也不会这么快速地到来。

去年,老戴多方呼吁,5G要成功,必须早日有“千元手机”。因为老戴是当年3G煎熬历史的见证者。3G从技术成熟到两款手机出来,用了3年,到“千元”,又用了3年。

请参阅文章:老兵戴辉:03年MWC后,非典疫情不期而至,中国3G依然走向世界

2020年初,小米的K30(搭载高通芯片)售价1999元,成为了第一款千元机。这成为了5G历史上一个标志性事件。从此,老百姓能承受的5G手机在手机蜂拥出炉。

请参阅文章: 老兵戴辉:发动群众,陷5G于人民战争的汪洋大海!

为什么印度人口也很多,但没有这样的带动作用呢?

印度制造业不发达,大量老百姓在家务农,也没有什么通信需求。我2001年去印度的时候,整个电信普及率才0.3%。刨掉城市,农村基本没有电话,和我老家80年代一摸一样。

直到今天印度的电信普及率非常高了,但大量用户是功能机或者是性能弱的智能手机,自然也无法成为新技术的引领者。传音的财务报表可见一斑,GSM功能机出厂价8美元,4G智能机出厂价50美元。

4、OPEN RAN阵营带来的博弈

White box以及软件定义XX(如软件定义存储),在信息技术的各个领域都在出现,良性的市场竞争,对整个产业的发展都是有益的。

全球OPEN RAN产业在发展,中国移动也LEAD了O-RAN阵营。这是传统基站制造商和新兴的OPEN RAN势力之间的博弈(GAME)。

2G到5G,市场上的供应商越来越少。巨头诺基亚在中国的5G基站市场上惨遭败北,于是加入了新兴的“OPEN RAN”阵营,重新成为“搅局者”。 曾经在2G日本市场有地位的NEC卷土重来,加入了OPEN RAN战团。日本的乐天成为全球第一家采用OPEN RAN技术建设的5G运营商。

中国不甘落后,有了震有科技(科创板)、佰材帮、海能达(创业板)、京信(港股)、芯通等众多新兴的OPEN RAN厂家。这些都是新兴的中国5G力量,也是重要的5G参与者。

目前高通和INTEL在提供基带芯片,未来还可望有中国芯片厂家参与。

这个世界,真的好热闹。

三、GAME的第三重含义是“比赛”。

有人认为5G编码本身提高的效率并不多,发出了”5G将是一种彻底失败的技术“的说法。

5G标准参与其实是一场“奥林匹克"比赛(Olympic Games)。 

中国的编码效率好不容易超过了同行1%或2%,从而进入到了标准最核心的编码环节。不断发展,相关专利也将持续有效。就好像100米短跑,提升0.1秒也是了不起的进步。

中国老百姓缔造的巨大市场+领先的编码能力, 在未来的6G标准领域,中国力量依然非常重要,也不用担心“一个世界,两个系统”。

未来的6G,和现在的1-5G一样,主体都是属于地面的移动通信系统。

马斯克的SpaceX其实是6G的有益补充。

SpaceX有两个主要用途,一是为偏远地区提供固定场景的宽带接入,如家里上网。一个是为4G/5G基站提供无线回传(backhaul)。 

可以设想,一个偏远农村,装一个大的SpaceX天线作为backhaul,可以接入500Mbps的带宽,再连接一个基站,附近老百姓就可以用普通的手机来获得通信与互联网服务。

请看本人文章 老兵戴辉:马斯克颠覆得了5G?回溯“卫星互联网”15年史

4G和5G在空口上,逐步逼近了香农极限。徐文伟在《后香农时代,面向数学的十大挑战问题》中提到:当初香农时代需要解决的是,面向人与人的可靠通信问题。香农信息论主要基于离散无记忆有损传输的假设,实现了点对点传输;通过信源编码保证网络传输的内容可以让人理解,通过信道编码保证传输的内容不会出错。基于70年前香农发布的这个定理,信息产业有了超过50年的高速发展,发明了一代又一代的通信产品。

6G进入到了徐文伟所说的“后香农时代”:在后香农时代,需要理论的突破和工程技术的发明,更需要数学家们发挥核心作用。

5G的基础理论研究,在海外以渥太华为核心,在国内以南京为核心。我在东南大学面向在校学生做完移动通信历史报告之后,来到了国家移动通信重点实验室(紫金山实验室),注意到所在的”无线谷“更名为“未来网络谷”。这也意味着,未来的6G网络,将从整个网络结构上来提升整体的效率,比如“无小区”技术,更好地支持人口智能和信息安全等。

四、GAME的第四重含义是“云游戏”。

基于5G的云游戏,未来可能是会有前途的业务之一。

大型的端游,需要在本地有显卡(GPU),还有下载大量的软件和数据(几十个G跑不了),软件还要本地跑(需要高性能的CPU)。当然,现在也都连接了云,但是本地和云之间传输的数据量并不大。

即使是手机上玩的王者荣耀,本地也要存储近10个G。

进入云游戏时代后,本地啥都不是,就是一块屏幕和一个接口。 游戏都是在云上跑的,用的也是云上的CPUGPU和存储空间。

这意味着,每帧图像都是云上产生,然后一帧帧传输到本地的。这需要巨大的带宽,也需要很小的时延,而这正好是5G可以提供的。

老戴作为顾问的京华科讯科技,一直从事PC桌面云化的工作,国内首家自主可控VDI。采用此项技术之后,企业的众多电脑都可在云端运行,员工的桌面不再需要庞大的本地主机,简化为显示和输入输出。中间的传输介质,则可以是光纤和网线,也可以是5G。这是“云电脑”。

甚至可以将手机本身视为一个巨大的应用放在云上,再将界面投影到本地手机上,这样本地手机配置可以非常低,就是屏幕+输入输出就可以了。这就是所谓“云手机”了。“云手机”的用户的体验未来会发展如何,我们还需要拭目以待。

5G的那一场美梦又是什么?

We have the same dream:  新冠得到控制,世界和平交往,全世界人民一起快乐地玩5G手机!

图注:作者戴辉于联合国安理会总部

本文是面向硅谷和全球的英文讲座的内容摘要,是对宏观技术、市场和战略的分析,并不讨论任何政治敏感问题。欢迎大家在文后留言讨论和提问。

附讲座照片和华美半导体协会活动介绍:

http://www.caspa.com/events/seminar/event-list/5f2b9b0355b9535728b10251  

 

图注:背景的金门大桥就是ZOOM的人工智能功能

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