從溶洞救險到5G通信，這家射頻芯片公司“超越一切可能”

　　溶洞救援中的無線挑戰(zhàn)

　　2018年6月，一支泰國少年足球隊在溶洞失蹤的消息引發(fā)了全球的關(guān)注。1名教練帶著12名隊員進入洞穴探險，洞外不久下起了暴雨，洪水吞沒了歸路。

　　10天后，兩名英國潛水員發(fā)現(xiàn)了他們，于是泰國政府和包括中國在內(nèi)的7國救援隊展開了千人大救援。在第18天時，足球隊成員全部獲救。

　　圖：救援路線(來源：網(wǎng)絡(luò))

　　在這次救援中，一家半導(dǎo)體公司成為了CNN(美國有線電視新聞網(wǎng))專題節(jié)目中的明星，那就是ADI公司。該公司的射頻(RF)芯片——AD9364用于洞內(nèi)與外界聯(lián)絡(luò)的無線手持設(shè)備中。

　　據(jù)悉，此次救援的洞穴結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，最窄的地方只有40厘米，有很多石頭的阻擋。而通信設(shè)備一般需要在視距范圍內(nèi)才可以用，溶洞里無法達到視距。一家以色列的初創(chuàng)公司——Maxtech Networks提供的通訊系統(tǒng)，可使無線電設(shè)備以菊花鏈模式連結(jié)起來，在一般無線電無法起作用的地方產(chǎn)生無線電傳輸能力。而此次行動共享了19臺小型無線設(shè)備，手持通訊設(shè)備的電池續(xù)航力可達10小時。

　　ADI公司的使命是“超越一切可能”，AD9364芯片的表現(xiàn)，可謂這種“超越”的鮮活解讀!

　　圖：ADI的logo

　　RadioVerse品牌/生態(tài)系統(tǒng)

　　實際上，AD9364隸屬于ADI的子品牌——RadioVerse。而RadioVerse是ADI公司2016年推出的寬帶射頻芯片的品牌/生態(tài)系統(tǒng)。在該生態(tài)下，有很多厲害的射頻芯片!近日，ADI波士頓總部的RadioVerse市場經(jīng)理翁潔女士來到北京，向媒體介紹了RadioVerse，以及2018年祭出的新平臺ADRV9009/9008。

　　據(jù)悉，RadioVerse面市兩年來，已得到了爆棚的市場反響，吸引了40萬的用戶訪問RadioVerse網(wǎng)站。

　　RadioVerse的核心是ADI特有的業(yè)界領(lǐng)先的寬帶射頻收發(fā)器，圍繞這些芯片，ADI提供了一系列的測試環(huán)境和評估的軟件工具，包括評估板、軟件、驅(qū)動，以及ADI自己及和第三方合作推出的參考設(shè)計，旨在幫助客戶盡快將產(chǎn)品推出市場。

　　ADI RadioVerse品牌的主旨是為了幫助客戶解決棘手的無線電難題，涵蓋了很多不同的領(lǐng)域?，F(xiàn)在的RadioVerse主要產(chǎn)品是寬帶射頻收發(fā)器。其初衷是針對通訊無線基礎(chǔ)設(shè)施，例如宏基站、小站;之后又衍生到了中繼站、IoT(物聯(lián)網(wǎng))的網(wǎng)關(guān)，包括小站、微站等。

　　但是，這些產(chǎn)品推出上市以后，有很多客戶用到其他領(lǐng)域，包括關(guān)鍵通信領(lǐng)域，較為典型的應(yīng)用是無人機。AD9361用在無人機里做無線視頻圖傳，可以傳高清視頻，一般Wi-Fi傳幾百米;而用了AD9361方案，視頻無線圖傳可以達到幾公里甚至二十公里以上。另外還用在機器人、對講機，如急救車用的對講機。

　　另外，ADI收發(fā)器也可用于測試儀器儀表，包括手持和工廠里用的測試儀器儀表。

　　圖 RadioVerse定位：跨行業(yè)、跨應(yīng)用的無線通信

　　RadioVerse已有六款知名產(chǎn)品，包括9361旗下的系列產(chǎn)品，9361、9363、9364。以色列Maxtech用的通信設(shè)備就是采用1×1的9364，是低功耗的寬帶收發(fā)器，主要應(yīng)用場合包括無人機的視頻圖傳，還有一些手持的儀器設(shè)備，帶寬可達56M。還有2016年推出的9371，2017年推出的9375，2018年推出的9009/9008。

　　RadioVerse芯片一覽

　　2013年ADI推出了第一代9361。2016年，伴隨著RadioVerse品牌/生態(tài)系統(tǒng)的誕生，ADI祭出了AD9371，這是一款頻段更寬，可以覆蓋到100MHz，擁有100MHz接收器和250MHz的發(fā)射和環(huán)回通路。

　　目前，ADI的產(chǎn)品能支持覆蓋從100MHz到6GHz的頻段。因為現(xiàn)在大多數(shù)無線頻段是集中在6GHz以內(nèi)，無論是3G、4G、LTE的頻段，還是Wi-Fi、2.4G、5.8G等，所以ADI的6G收發(fā)器可以滿足市場上大多數(shù)的通信需求。

　　那么新產(chǎn)品推出以后，ADI還會不會支持老產(chǎn)品?答案是肯定的。因為新老產(chǎn)品針對不同的應(yīng)用，有的是低功耗，有的是高性能，而此次推出的新產(chǎn)品ADRV9008/9是超大帶寬、超高性能。

　　新的ADRV9008/9是ADI最新的、也是迄今業(yè)界最寬的射頻收發(fā)器，對2G~5G及所有通信協(xié)議通吃，會關(guān)注在通信領(lǐng)域、防務(wù)領(lǐng)域以及儀器儀表領(lǐng)域的解決方案。

　　這里出現(xiàn)了一個熱詞——5G，先來看看呼之欲出的5G市場。

　5G對設(shè)備商的挑戰(zhàn)

　　5G是通信業(yè)的下一波熱潮，也是半導(dǎo)體業(yè)下一個增長驅(qū)動力之一。中國將是世界上第一個推廣5G的國家，預(yù)計2019年中國移動就率先部署5G基礎(chǔ)設(shè)施，第一步通常是在大城市的熱點區(qū)域。

　　5G對設(shè)備運營商(OEM)提出了新的挑戰(zhàn)，因為5G技術(shù)和4G有很大不同，包括空口技術(shù)、編碼技術(shù)，以及后面的基帶等。最直接的挑戰(zhàn)是頻譜擴展，之前頻段一般集中在2GHz、2.7GHz以下，新的5G頻段有3.5GHz頻段、4.9GHz頻段等，因此設(shè)備商要提供新的產(chǎn)品來覆蓋這些頻段。

　　一方面帶寬增加，之前的帶寬更多是50MHz，最多100MHz。5G因為數(shù)據(jù)流量大大增加，數(shù)據(jù)流量要10倍甚至100倍的增長，帶寬也要更寬。目前3GPP推出的規(guī)格里最寬的帶寬達200MHz，這也是為什么ADI的新產(chǎn)品ADRV9009專門支持200MHz帶寬。另一方面，通道數(shù)也會大大增加，之前宏基站是2×2或者是4×4，現(xiàn)在8×8已經(jīng)出來了，甚至16×16。

　　5G有一個專門的技術(shù)叫Massive MIMO。在Massive MIMO場景中就有64×64，甚至128×128。通信商巨頭已經(jīng)有這些Massive MIMO的原型產(chǎn)品了，在MWC(世界移動通信大會)及微波展上都曾展出過。

　　這些難題從技術(shù)角度對設(shè)備商提出了挑戰(zhàn)，不但要滿足新技術(shù)的要求，同時運營商也要求設(shè)備商進一步降低尺寸、功耗和成本。因此，需要半導(dǎo)體廠商推出新的解決方案給設(shè)備商。

　解決5G與其他G同時發(fā)展的難題

　　5G在2019年就要部署了，市場份額會越來越高，但是同時那些舊有的通信技術(shù)，像2G、3G等并沒有因此消失掉，如下圖可見4G仍會占很大一部分比重。2G、3G在2020年以前還是會有一定的市場，因此對設(shè)備商來說，要求其設(shè)備既要支持5G、4G新的協(xié)議，同時還要向前支持到舊有的協(xié)議，因此客戶必須要有各種各樣不同的平臺，這無疑會增加成本。

　　因此客戶需要一個強大的解決方案，用單一平臺支持所有的通信協(xié)議。ADI的ADRV9008/9正是這一理念下誕生的新產(chǎn)品。

　　如何用單一平臺支持所有通訊協(xié)議?

　　眾所周知，2G、3G是窄帶的，GSM/3G基本上幾百kHz，甚至0.5M或5MHz以下的。而LTE和5G需要非常寬的帶寬。為此，ADRV9008/9是高度集成的架構(gòu)，沿用了ADI的零中頻的架構(gòu)(注：從AD9361開始的零中頻架構(gòu)可以提供最低的功耗，因為它是一個高度集成化，所以大大降低了客戶的BOM(物料清單)成本，以及縮短了開發(fā)和上市時間。ADRV9008/9針對的應(yīng)用包括通信4G、5G，航天航空以及測試儀表。

　　ADRV9008/9的新特性

　　相較于前一代產(chǎn)品AD9371，ADRV9008/9的帶寬加倍，接收器的帶寬從100MHz擴大到200MHz，發(fā)射器的帶寬從250MHz提高到450MHz，更寬的帶寬可以支持更高的數(shù)據(jù)速率。因此ADI提出“共同平臺”的概念，客戶用同一款平臺可以支持所有的協(xié)議，好處是可以大大縮短開發(fā)的周期，只要做一款平臺開發(fā)就可以支持幾乎所有的協(xié)議。同時，因為ADRV9008/9是高度集成的，所以大大降低了系統(tǒng)功耗和系統(tǒng)的尺寸。

　　ADRV9009相比較前一代，增加了很多新的功能，它可以支持多芯片的相位同步，之前芯片的相位同步是需要外部本振來同步，現(xiàn)在ADRV9009可以支持用內(nèi)部本振進行同步，以大大簡化波束成形。波束成形的技術(shù)是主要用在5G的Massive MIMO，以及相控陣雷達里面。Massive MIMO有128×128的天線，也有128×128的通道，這些通道需要相位同步，因為ADRV9008/9能夠支持內(nèi)部本振的相位同步，就無需外部的本振和外部的離散器件，所以大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度以及成本和功耗。

　　最后一個特色是和AD9371相比，跳頻性能得到大幅提高。之前的AD9371的跳頻可能是要達到幾百毫秒級，ADRV9009跳頻在100毫秒以內(nèi)就可以完成跳頻，快速跳頻性能主要是針對防務(wù)客戶，他們需要提高通訊的可靠性和安全性，需要進行快速跳頻?！斑@也是體現(xiàn)出RadioVerse的多樣性，不僅僅是為了通信市場開發(fā)，也會考慮到其他一些客戶需求?！蔽虧嵔?jīng)理指出?！袄绶绖?wù)和測量儀器儀表”。

　　ADRV9008/9的兩大應(yīng)用場景

　　*用于TDD的ADRV9009

　　下圖顯示了ADRV9009的框圖，它是支持單芯片TDD(時分雙工)的芯片。上面只有一個RFLO，它是RX和TX共享一個本振的。為什么該芯片只能用在TDD模式下?因為它的帶寬是200M接收帶寬和450M的發(fā)射帶寬，調(diào)頻范圍可以從75MHz~6GHz，覆蓋所有的sub-6GHz的頻段，功耗在5W以內(nèi)。另外一個優(yōu)勢是尺寸，盡管性能、功能/帶寬都增加了，但是該產(chǎn)品的尺寸和之前的AD9371一樣，是12mm×12mm。

　　*針對FDD的ADRV9008

　　有客戶需要用在FDD(頻分多工)的模式下，ADI就有一個雙芯片的解決方案，ADRV9008-1/-2，9008-1主要是雙接收器的芯片，9008-2是雙發(fā)射加環(huán)回通道的方案。某些客戶只需要接收通道，比如監(jiān)聽器只需要接收功能，那么9008-1芯片就足夠了。

　　RadioVerse的生態(tài)圈

　　別看只有六款產(chǎn)品/平臺，ADI已精心打造了生態(tài)圈。

　　下表涵蓋了RadioVerse很多不同的應(yīng)用。其中在中國，ADI也在大力發(fā)展RadioVerse的合作伙伴，例如現(xiàn)在中國有合佳興(HJX)等，他們替ADI的收發(fā)器做了很多參考設(shè)計，ADI知道中國是收發(fā)器一個很重要的市場，中國生態(tài)鏈都非常完整，所以ADI也想發(fā)展中國的合作伙伴，因為ADI不但可以幫助他們介紹到中國的客戶，甚至可以幫助他們介紹到全球的客戶，服務(wù)全球的客戶。

　　圖 RadioVerse的生態(tài)圈(黃色是9009/9008的生態(tài))

　　另外，ADI本身也做了很多軟件定義無線電的參考設(shè)計。例如針對ADRV9009，在其上市之前就和第三方合作，推出了一些基于9009的參考設(shè)計，可以直接應(yīng)用到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，像之前新產(chǎn)品出來要經(jīng)過評估階段、產(chǎn)品開發(fā)階段，通常需要一年到一年半的時間?，F(xiàn)在因為ADRV9009上市的時候已經(jīng)有第三方的參考設(shè)計，客戶在半年之內(nèi)就可以將產(chǎn)品上市。

　　現(xiàn)在，RadioVerse每次推出一個新產(chǎn)品都不只推出產(chǎn)品本身，都會推出比較完整的生態(tài)環(huán)境。包括有評估板、母板，還有一些仿真的軟件、驅(qū)動的軟件，這些都能幫助客戶更加方便地來評估以及開發(fā)產(chǎn)品。

　　另外，JESD204B方案是個深入客戶的經(jīng)典案例。RadioVerse的開發(fā)人員在和客戶的交流當中發(fā)現(xiàn)JESD204B的難題，它是收發(fā)器和FPGA之間的高速接口。很多客戶反映JESD204B對他們是很困難的方面，他們需要幾個月的時間才可以建立JESD204B的鏈接，所以ADI現(xiàn)在提供一個整套的方案來幫助客戶在FPGA上面可以實現(xiàn)JESD204B的鏈接，可以和ADI的產(chǎn)品高速轉(zhuǎn)換器、收發(fā)器以及ADI時鐘芯片做鏈接?？蛻羰褂眠@款軟件的解決方案，開發(fā)時間從幾個月的時間降低到兩周，大大簡化了開發(fā)時間。

　　同時，ADI還和FPGA廠家，諸如Xilinx、英特爾合作，完成了互操作性報告，驗證ADI收發(fā)器JESD204B和FPGA之間的互相兼容。

　　另一個值得稱道的ADI解決方案是9009的參考設(shè)計RF-SOM。該方案大概要2018年第四季度完成。目前很多客戶對這款產(chǎn)品感興趣，因為這是深入客戶做出的案例。

　　具體地，9009一個很大的用途是用在多芯片波束成形相位同步上，以下這個參考設(shè)計就是可以最多擴展到4個ADRV9009，8×8的通道。這款參考設(shè)計RF-S0M是一個模塊化的系統(tǒng)，包括9009相位同步加上FPGA，加上通用的外圍接口電路，比如USB3.0以及PCIe的接口，這就是軟件定義無線電的參考設(shè)計，完全由ADI自主完成，ADI還會將驅(qū)動代碼開源在網(wǎng)上。不但可以作為評估和原型的產(chǎn)品還可以用在最后的生產(chǎn)當中做產(chǎn)品，可以用到通信、雷達以及測試儀表里。

　　同時，ADI跟客戶討論后，發(fā)現(xiàn)越來越多的客戶希望專注于軟件開發(fā)、上層應(yīng)用開發(fā)，他們希望把精力、資源投入到上層應(yīng)用開發(fā)當中，這是給他們帶來最大的價值，他們希望減輕硬件的開發(fā)，這是為什么ADI推出這樣一款產(chǎn)品，它可以讓客戶簡化硬件開發(fā)流程，專注于他們期望的領(lǐng)域。

　　小結(jié)

　　RadioVerse在擴展生態(tài)領(lǐng)域。

　　2018年ADI帶來了新產(chǎn)品ADRV9008/9，是針對于通信、防務(wù)和測試儀器儀表的一款產(chǎn)品。最大的特點是能夠支持2G、3G、4G、5G，滿足所有的通信協(xié)議，同時可以支持多芯片相位合成，用在Massive MIMO和相控陣領(lǐng)域，以及手持儀器儀表領(lǐng)域。

　　未來，ADI希望把RadioVerse建成一個平臺，不但可以連接ADI和客戶，還可以連接ADI的合作伙伴和客戶，以及ADI內(nèi)部的各種不同技術(shù)。

　　在問答環(huán)節(jié)，電子產(chǎn)品世界記者了解到，目前ADI所推出的所有收發(fā)器產(chǎn)品的工藝都是65nm的CMOS。

　　從挽救生命到改善人們的生活，憑借單一制造工藝和產(chǎn)品平臺，這家公司創(chuàng)造了奇跡，使人又想起這句口號：超越一切可能。