中國會話初始協(xié)議（SIP）發(fā)展前景分析

中國會話初始協(xié)議（SIP）發(fā)展前景分析

SIP(SessionInitiationProtocol)是一個應(yīng)用層的信令控制協(xié)議。用于創(chuàng)建、修改和釋放一個或多個參與者的會話。這些會話可以是Internet多媒體會議、IP電話或多媒體分發(fā)。會話的參與者可以通過組播（multicast）、網(wǎng)狀單播（unicast）或兩者的混合體進(jìn)行通信。

SIP與負(fù)責(zé)語音質(zhì)量的資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）互操作。它還與若干個其他協(xié)議進(jìn)行協(xié)作，包括負(fù)責(zé)定位的輕型目錄訪問協(xié)議(LDAP)、負(fù)責(zé)身份驗(yàn)證的遠(yuǎn)程身份驗(yàn)證撥入用戶服務(wù)(RADIUS)以及負(fù)責(zé)實(shí)時傳輸?shù)腞TP等多個協(xié)議。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，基于分組交換技術(shù)的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以其便捷性和廉價(jià)性，取代了基于電路交換的傳統(tǒng)電話網(wǎng)在通信領(lǐng)域的核心地位。SIP協(xié)議作為應(yīng)用層信令控制協(xié)議，為多種即時通信業(yè)務(wù)提供完整的會話創(chuàng)建和會話更改服務(wù)，由此，SIP協(xié)議的安全性對于即時通信的安全起著至關(guān)重要的作用。

手機(jī)輕薄化和高性能需求推動系統(tǒng)級整合：手機(jī)用戶需要性能持續(xù)提升和功能不斷增加，及攜帶的便利性，這兩個相互制約的因素影響著過去10多年智能手機(jī)的更新?lián)Q代過程。電子工程逐漸由單個組件開發(fā)到集成多個組件，再邁向系統(tǒng)級整合，提升性能，節(jié)省空間，并優(yōu)化續(xù)航能力。

當(dāng)前大范圍采用SiP的手機(jī)僅有iPhone，5G手機(jī)將集成更多射頻前端等零部件，在5GSub-6方案中，更先進(jìn)的雙面SiP獲得運(yùn)用。在5G毫米波方案中，集成陣列天線和射頻前端的AiP模組將成為主流技術(shù)路線。高通已經(jīng)商用5G毫米波天線模組AiP標(biāo)準(zhǔn)品，每部手機(jī)采用三個該模組。天線的效能因手機(jī)的外觀設(shè)計(jì)、手機(jī)內(nèi)部空間限制及天線旁邊的結(jié)構(gòu)或基板材質(zhì)不同，會有很大的差異。標(biāo)準(zhǔn)化的AiP天線模組很難滿足不同手機(jī)廠商的不同需求，蘋果等廠商有望根據(jù)自己手機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)自有的訂制化AiP天線模組。僅僅蘋果的AiP需求有望在3年后達(dá)到數(shù)十億美元。在未來，SiP有望整合基帶等更多的零部件，進(jìn)一步提升手機(jī)的集成度。高通已成功商業(yè)化QSiP模組，將應(yīng)用處理器、射頻前端和內(nèi)存等400多個零部件放在一個模組中，大大減少主板的空間需求。QSiP工藝也大幅簡化手機(jī)的設(shè)計(jì)和制造流程、節(jié)省成本和開發(fā)時間，并加快整機(jī)廠的商業(yè)化時間。

一、5G手機(jī)

2019年全球智能手機(jī)出貨量預(yù)計(jì)會持續(xù)下滑，約為14億臺。其中5G智能手機(jī)670萬臺，到2023年，有望達(dá)到40130萬臺。

至2019年10月16日，華為已經(jīng)和全球領(lǐng)先運(yùn)營商簽定60多個5G商用合同，40多萬個5GMassiveMIMOAAU發(fā)往世界各地。而從世界范圍來看，主流國家的電信運(yùn)營商大多計(jì)劃在2019-2020年期間開始部署5G網(wǎng)絡(luò)并逐步推出商用服務(wù)，國內(nèi)也已于2019年Q3順利完成5G技術(shù)研發(fā)第三階段測試，并正式進(jìn)入5G產(chǎn)品研發(fā)試驗(yàn)階段，國內(nèi)運(yùn)營商也已經(jīng)在2019年初正式啟動5G規(guī)模組網(wǎng)試點(diǎn)工程招標(biāo)。

預(yù)測，2019年，5G手機(jī)出貨量能達(dá)到1000萬臺，占手機(jī)出貨量的0.6%，2020年將迎來爆發(fā)性增長而達(dá)到2.3億臺，并將在2023年超過9億臺，占手機(jī)出貨量一半。

二、SiP應(yīng)用

3GHz以下可用于公眾移動通信的低頻段已基本被前幾代通信網(wǎng)絡(luò)瓜分完畢，且頻段分散，無法提供5G所需的連續(xù)大帶寬，因而5G必然向更高的工作頻段延伸。目前世界范圍內(nèi)對于5G的頻譜已基本達(dá)成共識，3~6GHz中頻段將成為5G的核心工作頻段，主要用于解決廣域無縫覆蓋問題，6GHz以上高頻段主要用于局部補(bǔ)充，在信道條件較好的情況下為熱點(diǎn)區(qū)域用戶提供超高數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，例如對于26GHz、28GHz、39GHz毫米波應(yīng)用也逐漸趨向共識，5G的頻段分為Sub-6和毫米波兩個部分。

手機(jī)射頻模塊主要實(shí)現(xiàn)無線電波的接收、處理和發(fā)射，關(guān)鍵組件包括天線、射頻前端和射頻芯片等。其中射頻前端則包括天線開關(guān)、低噪聲放大器LNA、濾波器、雙工器、功率放大器等眾多器件。從2G時代功能機(jī)單一通信系統(tǒng)，到如今智能機(jī)時代同時兼容2G、3G、4G等眾多無線通信系統(tǒng)，手機(jī)射頻前端包含的器件數(shù)量也越來越多，對性能要求也越來越高。

5G手機(jī)需要前向兼容2/3/4G通信制式，本身單臺設(shè)備所需射頻前端模組數(shù)量就將顯著提升。預(yù)測，5G單部手機(jī)射頻半導(dǎo)體用量將達(dá)到25美元，相比4G手機(jī)近乎翻倍增長。其中接收/發(fā)射機(jī)濾波器從30個增加至75個，包括功率放大器、射頻開關(guān)、頻帶等都有至少翻倍以上的數(shù)量增長。器件數(shù)量的大幅增加將顯著提升結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，并提高封裝集成水平的要求。

5G的頻段分為Sub-6和毫米波兩個部分，Sub-6部分信號的性能與LTE信號較為相似，射頻器件的差異主要在于數(shù)量的增加，毫米波部分則帶來射頻結(jié)構(gòu)的革命性變化。SiP技術(shù)將在5G手機(jī)中應(yīng)用日益廣泛，發(fā)揮日益重要的作用：1）第一步：5G需要兼容LTE等通信技術(shù)，將需要更多的射頻前端SiP模組；2）第二步：毫米波天線與射頻前端形成AiP天線模組；3）第三步：基帶、數(shù)字、內(nèi)存等更多零部件整合為更大的SiP模組。

由于現(xiàn)在僅僅韓國、北美等少數(shù)地區(qū)支持毫米波頻段，在三星、華為、小米、Oppo、Vivo等已發(fā)布的5G手機(jī)中，僅有三星GalaxyS10支持5G毫米波信號。隨著更多地區(qū)開始支持毫米波頻段，毫米波將成為5G手機(jī)的標(biāo)配。

通信技術(shù)的持續(xù)升級推動射頻相關(guān)器件的不斷整合，SiP技術(shù)的提升為這種更高程度的整合提供了技術(shù)保障。在2GGMS時代，射頻前端采用分立式技術(shù)，天線也置于機(jī)身外。單面SiP技術(shù)在3GWCDMA時代開始獲得應(yīng)用，射頻前端中的收發(fā)器開始模組化（FEM），功放（PA）仍然獨(dú)立存在，天線開始集成到機(jī)殼上。在4GLTE時代，射頻器件數(shù)量成倍增長，F(xiàn)EM與PA進(jìn)一步集成，天線也開始采用FPC工藝。在5GSub-6階段，頻段數(shù)量20個以上，射頻器件數(shù)量繼續(xù)增長，更先進(jìn)的雙面SiP獲得運(yùn)用。在5G毫米波階段，毫米波的波長極短，信號容易衰減，天線和PA等射頻前端器件需要盡可能靠近，集成陣列天線和射頻前端的AiP模組將成為主流技術(shù)路線。

三、SiP趨勢

為了保障QSiP的順利量產(chǎn)，高通與環(huán)旭在2018年2月成立合資公司，以運(yùn)用環(huán)旭及日月光集團(tuán)在SiP領(lǐng)域的技術(shù)積累和量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。2019年3月，華碩發(fā)布兩款采用QSiP的手機(jī)ZenFoneMaxShot和ZenFoneMaxPlusM2。

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