从5G向6G迈进：芯片背后的持久战

文| 钱鸿生编辑| 唐晓园视觉设计| J正文共计：9605字预计阅读时间：9分钟我们在5G上篇《华为之外，1998—2023：芯片背后的持久战》中，讲述了四十年里中国移动通信产业不断前进的上半场——1G、2G时代，没人把中国放在眼里。我们还在“七国八制”时代（整个移动通信市场被来自七个国家的8种制式设备瓜分）

文| 钱鸿生

编辑| 唐晓园

视觉设计| J

正文共计：9605字

预计阅读时间：9分钟

我们在5G上篇《华为之外，1998—2023：芯片背后的持久战》中，讲述了四十年里中国移动通信产业不断前进的上半场——

1G、2G时代，没人把中国放在眼里。我们还在“七国八制”时代（整个移动通信市场被来自七个国家的8种制式设备瓜分）。被制裁？还不够资格。

3G时代，打压仅限于企业行为。试图将我国的TD-SCDMA标准扼杀在萌芽中。

4G时代，欧洲、日本都在移动互联网时代掉队。只有中美互联网产业起飞。针对中国企业的“实体清单”出现。

5G时代，美国5G落后于中国。制裁手段多措并举。

今天，在更跌宕振奋的5G下半场——新的变量出现。

10月20日至21日，中国5G发展大会。工信部副部长张云明指出，要前瞻布局5G-A技术研究、标准研制和产品研发，加快推进5G轻量化（RedCap）技术演进和商用部署。

10月21日晚上，华为发布消息称，华为全面完成5G-A技术性能测试。（5G-A，也称5.5G。下文统一称“5.5G”）

先和大家明确一点，和4G时代相比，人们对5G的感知不强烈，但这不是5G本身的问题。

作为一项技术、一个标准，5G也好，5.5G也好，解决的是技术侧、网络侧的问题。目前C端使用感知不强烈的原因是多方面的，包括相关应用太少、覆盖网络范围不够等。B端则因为性价比不高、产业落地缺乏统筹协调等原因，暂时限制了5G在工业化场景上的步伐。

但属于5G的时间还有至少5年，数个万亿级产业都将由5G技术托举。今天我们围绕三点，对此做一点展开——

1， 全球瞩目的技术：为什么中美都重视5G？

2， 知己知彼：放眼全球，各国的5G概况

3， 中国5G：这些万亿级产业都离不开5G

01，为什么5G如此重要？

5G时代的竞争，是中美之间的竞争。美国正为自己在5G上的落后争取时间。

背后的原因很简单：除了让刷手机、玩游戏更爽外，5G更迫切的目标是支撑与增强国家实体经济、工业力量、军事实力。并为几年后的6G时代做好准备。

5G标准版本的演进大概每两年迭代一次：

5.5G为标志的第三个标准版本R20将在2028年左右完成。6G标准，也将在那时正式登场。也就是说，属于5G的时光至少还有5年。

和4G不同的是，我们应该把5G作为国家发展的基础设施来看待

● 4G时代，数字经济意味着共享单车、移动支付。

● 5G时代，数字经济是5G+工业互联网、智慧城市、智慧交通。它是夯实国家工业、军事实力发展的底座。

5G技术演进与系统架构用文字展开篇幅较长，我们用四张图来大致说明以下几点——

1）5G发展到哪一步了？

目前我们已迈进5G标准的第二阶段（R18、R19、R20）

2）5G比4G强在哪？会带来什么变化？

5G三大特征是高速率、大容量、低时延

eMBB 增强移动宽带——5G网络的速率是4G网络10倍以上。5G网络环境下，下载一部1G的高清电影只需1秒钟。

mMTC 海量机器类通信——4G时代，体育场馆内人一多，信号就差。但5G时代，数万人在大型场馆同时上网网速也很流畅。

5G 为物联网、蜂群无人机、生产线自动控制发展等创造了有利的网络条件。

uLLRC超高可靠、低时延类通信——达到1ms级别或更低的时延要求。远程移动医疗、无人驾驶等，都建立在这一性能上。

华为此次发布的5.5G，可以看作是5G与6G之间的衔接——

技术上，5.5G比5G更快：可以实现10倍于5G的传输速度。

应用端看，5.5G能在C端打开更多应用场景，在B端各行业场景做更深拓展。比如，C端，5.5G能让裸眼3D体验更流畅。B端，5.5G可以把面向工业场景的低时延降至4毫秒以下等。

从产业链看，5.5G对运营商、上游元器件厂商、手机等企业都带来机遇。

对于运营商，在我们5G上篇《华为之外，1998—2023：芯片背后的持久战》中写过“建5G太花钱了”——一是必须建设更多5G基站才能达到4G基站的覆盖能力。二是5G设备空载的功耗是4G单个基站功耗的三倍多。这导致运营商都承受了超高的电费压力。

运营商对于5G基建的建设投入仍会维持较长时间。5.5也有望带动更多应用场景。

对于上游设备和核心元器件，在对华为的第四轮制裁中，美国不允许供应给华为相关的5G芯片，其中就包括射频芯片。缺少射频芯片将对“5+智慧工厂”等需要大量使用移动终端的应用场景带来重大影响。

目前射频前端芯片产业链上的滤波器等重要部件仍由美日垄断。攻克下射频芯片，必须解决产业链上滤波器等部件的卡脖子问题。

根据已有公开信息，我们大致梳理了正开发5.5相关产品的部分企业动作——

最后，在技术向上我们可以关注5G的技术标准演进——因为标准的制定在一定程度上能够揭示5G未来发展的动向。

5G的通信标准已进入5.5G演进阶段。预计到2024年底，将完成R-18版本制定工作。

5G的R-18版本是在R-17版本提出的三大性能：高速率、大容量、低时延的技术基础之上，把5G场景化应用扩大为六大应用场景

5G的Rel-18是5G-Advanced的第一个版本，有承上启下作用，对5G向6G演进有一定的导向作用，可以认为是未来5G场景化应用发展的风向标。现将Rel-18主要特点归纳如下：

● 完善垂直行业的组网能力

5G场景化应用采署移动边缘计算（Multi-access
Edge Computing），简称MEC。“边缘计算”是一种最为有效的，面向垂直行业应用的网络能力，超过80%的垂直行业的场景化应用，可以采用边缘计算的技术手段与组网能力予以解决。

在Rel-18版本中进一步完善了“边缘计算”的概念，它支持移动手机终端漫游接入和跨运营商“边缘计算”服务器访问、这将大大降低跨运营商组网的成本，对提高信息的处理能力，将起到至关重要的作用。

● 强化5G独立专网组网能力

目前的企业专网，多以有线以太网、无线Wi-Fi和虚拟专网VPN等作为技术手段。由于这些网络存在移动性差、布线困难、节点切换时延长、信号不稳定、抗干扰能力弱等问题。不能满足行业大宽带、高速率、安全可靠数据传送的要求。

5G通信专网（Non-Public Network），简称NPN，它区别于传统电信运营商为消费者提供的公共移动通信网络，3GPP在R16中定义了2种类型的非公共网络，一种是独立专网（SNPN），另一种是集成于公网的专网（PNI-NPN）。

国内三大运营商相继布局5G通信专网市场，为促进5G场景化应用建设，积累了丰富经验。

在国外，由于受到美国打压华为5G设备的影响，国外电信运营商的5G网络建设普遍落后于市场需求，因此很多企业已经获得专用频段，用于企业内部5G专网的建设。

3GPP在R18 版本中将更进一步完善5G行业专网的技术，使其功能更加全面，增加了空闲态、连接态的移动性能，同时增加了本地非5G网络的访问能力等。提升了网络切片的开放功能——

网络切片（Network Slicing）简称NS技术，是5G系统的一项基本功能，网络切片技术允许灵活、动态地对5G网络资源进行部署和优化，以满足各种场景化需求。

由于5G前期的版本，对于网络切片部署数量还不够充足，在切片的管理和支持漫游等方面的技术方案过于复杂，因此，网络切片的部署和应用受到一定限制。

5G的R18版本中，将对网络切片的相关功能进行增强，包括当网络切片或资源分配发生微小变化时，将服务中断的影响降到最低程度，并提升了网络切片的开放能力，支持向第三方公开网络切片的控制、配置等服务。

● 增加5G对AI和机器学习的支持

R18版本中，AI如何有效地利用5G网络数据，将AI与5G完全结合起来等方面，技术上仍有很多不确定性，有待于进一步探索。

●5G与空天地一体化通信的探索

空天地一体化通信网络，在3GPP定义的5G通信网络中，被统定义为（Non Terrestrial Network），简称NTN。即所有飞行物体涉及的网络总称，其中包括卫星通信网络、高空平台通信系统、空对地网络、无人飞行器等。

5G空天地一体化通信网络，具有信号传送距离远、终端移动快、信号覆盖广、传输速率要求高等特点。

空天地一体化通信为未来的通信打开了巨大的发展空间，目前地球上可能不到10%的地球表面，才有移动通信基站覆盖，卫星通信能在更广范围内解决移动通信信号的覆盖问题，对于应急通信、抗灾救灾具有重要现实意义。　

5G的R-18版本支持实现卫星边缘计算和卫星本地交换模式，业内专家认为：完善的空天地一体化通信还需要后续R-19、R-20，甚至到6G才能实现全球互联，成为实用化的功能。

●5G轻量化RedCap实现万物互联

2023年8月29日，工信部最新发布《关于推进5G轻量化（RedCap）技术演进和应用创新发展的通知（征求意见稿）》。

5G轻量化（Reduced Capability）简称RedCap轻量化技术，是3GPP定义的一种5G万物互联的技术，RedCap轻量化技术在确保5G基本功能和性能的前提下，通过削减部分系统指标，降低终端的技术难度，从而有效弥补了传统5G设备成本高、功耗大的缺陷。

5G RedCap技术具有以下几个特点：

1）减少了终端设备天线的接收与发射端口。

2）降低了5G基站设备的功耗。

3）降低了传输的最大带宽。

4）适用于传感器采集数据带宽和时延要求不高的场合。

5）适用于速率在50M/每秒以下终端或可穿戴设备。

5G RedCap无论在技术标准、芯片技术和产业链方面，还需要通过试验不断完善。RedCap在未来5G场景化推广应用中的5G+智慧能源、中速物联网、智能制造、智慧城市、元宇宙等领域有着广阔的前景。

由于Rel-18版本涉及的面较广，标准研究的方向和项目很多，比如终端节电、低碳设计、通感一体、多模态通信、元宇宙等，本文就不一一赘述，有待于进一步观察。

02，知己知彼：各国5G战果是怎样的？

美国：对内加大投入，对外制裁打压

2019年，特朗普说：5G竞争已经开始，美国必须赢。

2023年，拜登说：将投资超过424亿美元，在7年内完成5G目标。

source：giphy

中美的5G之争还在加剧。目前中国领先。

美国5G其实比中国5G提早半年开启了商用大门，但因判断失误、选择了错误的技术路线，无论是在网络速率还是用户规模，美国5G都落后于中国。

美国有高通、AT&T、Verizon等一大批通信巨头加持。但其5G移动通信频谱分配较为复杂。各国在5G通信惯用的频段，在美国被政府部门占用，迫使美国现在5G使用的是更高频率的毫米波频段。

毫米波传送速率更快，但缺点是其空中传送损耗较大，需要更密集的建设基站，导致成本大幅增加。这让美国5G通信覆盖范围极为有限。

为了追上中国进度，一方面美国5G市场规模在未来几年内会加大投入。另一方面，美国对华为实施数轮制裁，以期拖慢我们的发展速度。

欧洲：全面落后，或弃暗投明

2023年，西班牙巴塞罗举行的世界移动通信大会。一位北京记者突发奇想：对飞机中转要经过的多个国家的机场进行一次移动通信宽带的实地网速测试。

国际机场是一个国家的门面，移动通信网络一般也较为稳定可靠。

记者首先测试了北京大兴国际机场，下载速度高达900多兆。之后是布鲁塞尔国际机场，下载速度56兆，远不如大兴国际机场，但也算是4G的正常网速。

到达西班牙巴塞罗那国际机场时下载是27兆，这在4G通信中是较低水平了。

随后记者在巴塞罗那召开世界移动大会场馆的记者服务中心做了测试，移动通信的网速和宾馆WiFi网速都在10兆左右，这对于在国内习惯使用5G网络的记者来说，就像来到石器时代。

连续几天在展会场馆的记者中心大厅，网速更让人抓狂，记者中心的网速只有10K左右，记者调侃道：“在这里世界移动通信大会的场馆中网速都这么不给力，那么在城市边缘地区的网速就不用提了。”

这其实是一个除了中国以外的多国普遍现象——国际机场和市中心是当地网速最高的地方，远离城市的偏远地区的网速建设滞后，网速极其低下。

背后的原因其实也很简单。

本来，2019年时英、法、德等多个欧洲国家都使用华为的设备。但在美施压下，欧洲多国放弃使用来自中国的通信设备。2020年，英国拉黑了中国通信企业，让英国每年的5G建设成本大幅增加。

叠加欧洲原有的通信设备陈旧、电信基础建设投入不足（欧洲运营商多为私人企业，根本不愿意去地广人稀的乡下建基站）等原因，进一步造成了目前欧洲多国网速低下的窘境。

再加各国人口数量相对较小、市场规模有限，让欧洲在5G时代彻底出局。

今年6月，英国通信媒体Total Telecom回过味儿来，忍不住在文章中把封禁中国通信企业的行为形容成将“皮洛士式胜利”。皮洛士，希腊历史上以“伤敌一千，自损一千”闻名的国王。

2023世界移动大会上，气氛开始发生微妙变化。欧洲各国政府首脑和电信运营商，对来自中国的5G设备的兴趣再次升温。华为、中兴的展台来了很多欧洲运营商代表，合作的意愿在变暖。

6月，德国电信宣布将持续采购中国企业的通信设备。

相信中国先进的5G设备，能为提高欧洲通信水平作出贡献。

source：pixabay

日本：习惯性点错科技树

和欧洲一样，本来日本在5G上也有先发优势（2015年日本进行5G测试，2019年日本通信三大运营商NTT DOCOMO、KDDI和软银公司等多家企业获得5G频谱），但日本习惯性点错科技树，让其5G严重滞后——

一是和欧洲一样，日本通信市场以私人组织和企业为主，在5G通信市场巨额投资面前，缺乏政府有力的支撑。

二是日本缺乏5G设备大规模生产能力，其移动通信设备厂商一直是爱立信、富士通、华为、NEC、诺基亚和三星等多家供应商。

三是日本紧跟美国步伐，拒绝接受中国华为和中兴先进的5G通信设备，使得日本在5G建网成本、产业链方面等严重滞后。

source：pixabay

日本计划在2023年年底实现60%的人口覆盖，到2024年完成5G网络全国覆盖。

面对当下有多家5G通信运营商竞争的情况，日本政府发布了基础设施共享指南，想通过多厂商成立基站设施共建共享，缓解运营商面临5G投资的压力。但从实施情况看，并没有达到预想的效果。5G网络基础的无序竞争，无法通过此类协调避免。

韩国：大多5G应用只能在4G网络环境下使用

韩国也是全球范围内较早实现5G商用的国家之一，2019年，韩国三大移动运营商SKT、KT和LG U+就宣布提供5G商用服务。

2021年，韩国5G用户数量为2000万。2022年5月，韩国5G用户数量为2400万。

韩国的5G场景化应用，主要集中在云游戏、视频点播、高清视频、体育赛事转播、VR/AR沉浸式体验等。韩国移动通信运营商，利用5G套餐低于4G套餐的价格优惠，提高5G用户的黏性，最终导致韩国用户的5G户均流量比4G要高出很多。

但总体来看，韩国的5G场景化商用还处于初级阶段，由于5G覆盖率不高，大多数5G应用只能在4G网络环境下使用，整个5G场景化商用市场没有被激发出来。

韩国政府同样大力支持5G建设，把五项核心服务：沉浸式内容、智慧工厂、无人驾驶汽车、智慧城市、数字健康，作为“5G+”战略的目标产业，目标是在2025年底实现5G网络覆盖率提升至70%。

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全球移动设备供应商协会最新统计数据，截至2023年3月底，156个国家和地区的524家运营商正在投资5G。全球5G移动用户已突破10亿户，占移动用户总数的12.1%，网络覆盖全球近三成的人口。

各国都在抢占5G商用的制高点。

03，中国：这些产业都由5G托举

前文我们说过，尽管人们目前对5G的感知还不强烈，但5G在赋能国家实体经济转型升级中发挥极其重要的作用。

工信部数据，截至2023年6月底，我国建成的5G通信基站已超293万个，5G移动电话用户数突破6.76亿户，5G移动工业物联网终端数已超21.2亿端口。

5G场景化应用搭建出以下科技生态圈。并为未来开辟出万亿级的市场新空间——包括自动驾驶、智能港口、智慧医疗等数个产业。

未来3到5年是5G场景化应用关键时期，将拓展出巨大新蓝海。下面对5G托举起的几大产业和已有典型案例，作简要介绍与分析。

智慧港口

国际贸易90%的运输量由海运业承担。我国港口规模居世界第一。

交通运输部发布的《2022中国航运发展报告》显示，2022年全国港口货物吞吐量156.8亿吨、港口集装箱吞吐量近3亿标箱，同比分别增长0.9%、4.7%，较十年前分别增长33%、56%。

但国内港口也面临从“重劳动力、效力低”向“高效率、自动无人化”转型的挑战。

一切都指向了智慧港口。它将是国家综合国力的体现。

每年智慧港口预计能为我国腹地海运物流创造价值300多亿元。同时借助自动化流程、能源结构优化等，未来港口每年可减少排放硫氧化合物数万吨、氮氧化合物约万吨。

中国智慧港口市场又分为内河智慧港口及沿海智慧港口，其中沿海智慧港口占比超过60%。这其中，我国集装箱吞吐量最大的智慧港口是上海港和舟山港。其无人集卡、智能闸口、高密度物联网、高功效机械作业等都依托于5G技术。

我国“5G+智慧交通助力港口智能化”的典型案例是“上海洋山深水港智能重卡项目”。

上海移动配合上海洋山港区智慧港口的建设，打造5G覆盖跨海大桥和车路协同的网络支撑能力，提升港口码头在港口物流运输、安全监控等全方位的运营效率。

中国移动利用“5G+北斗高精度定位”系统，全面覆盖上海洋山港区，具备上行速率100M，下行速率1G的网络能力。实现集卡车队自动控制无人驾驶，自动识别和自动避让功能。极大提升了洋山港的吞吐潜力。

船舶制造、智能船舶

高端船型正成为全球市场未来发展重点。

先看LNG船。现我国的沪东中华、江南造船、大连重工等企业都获得大型LNG船型的订单。2023年我国气体船的完工量占比为2.3%，新接订单量占比为8%，其中气体船的完工量占比较2022年同期增加了0.9个百分点。

再看智能船舶。它是未来全球智能航运的关键。智能船舶包含智能航行和智能机舱等多项功能。全球智能航行技术的开发和应用都离不开5G技术和软件信息系统的发展。

此前江南造船（集团）、上海联通、上海交大携手共建5G智能制造创新实验室，共同推进5G专网+协同制造的智能化转型项目。利用5G智慧应用和5G网络，推动船厂数字化转型。

厂区内部署了千兆5G虚拟专网确保各个现场数据传输的实时性和可靠性，做到江南造船厂整个厂区人、机、物要素的无缝连接。首次构建了5G加卫星的海陆空一体融合通信系统，保障了海试船只的运行数据上传，船舶制造的各个环节产业链形成联动，提高了生产效率。

自动驾驶、智能电动车

自动驾驶：仅2022年，国内自动驾驶汽车行业投资事件就高达141起，对外披露的融资总额超300亿元。

智能电动车：2022年中国智能电动汽车的销量已占新能源汽车一半以上。它同时带动地图定位、智能底盘、智能座舱、车载半导体等多个产业。

这些产业对于网络的速率和时延都有超高要求——需要人机之间快速准确完成信息交互。比如，自动驾驶对信号覆盖的要求极为苛刻。但目前我国5G信号覆盖范围还不够，导致自动驾驶相关测试只能集中在一个很小的区域内做实验（部分科技公司直接研发L4级自动驾驶，在部分城市路段、特定场景下测试），无法大面积推广，暂时极大限制了5G场景化应用的推广。

智慧矿山——万亿市场

中国煤炭工业协会数据显示，今年一季度全国原煤产量完成11.5亿吨，同比增长5.5%。值得注意的是，其中有40%左右都来自智能化产能。

但一方面，和煤矿智能化相比，包括我国数个战略矿产在内的非煤矿山，其智能化建设参差不齐。

另一方面，我国矿区又大多远离都市，位置偏远，面临着“老龄化、用工荒、招工难”问题——智能矿山、智慧矿山是我们必定要走的道路。

目前各矿企的运输设备，如载重60吨的“宽体车”、超大型“矿卡”等，市场价都在百万和千万元级别，也就是说，仅存量煤矿市场的改造规模，就足够构成一个万亿市场。其中智能设备市场就高达数千亿元。

source：pixabay

煤炭行业首个5G场景化应用平台是华为打造的5G智能矿山应用管理系统。

航空航天——万亿产业链

我国航天产业辐射产业链规模已超万亿。涉及航天技术研发、航天器制造、航天器运营等各个领域。

尤其是以商业运载火箭等为代表的商业航天产业发展迅猛。公开数据显示，2022年我国商业航天产业中，卫星遥感市场规模约130亿元，卫星通信市场规模为793亿元。

5G助力中国航天产业的典型案例有中移动与东航构建的“智慧机务检修中台”、 中国联通与中国商飞部署“5G智慧厂区”等。

中国联通在商飞厂区内完成5G网络覆盖和MEC边缘计算节点的部署。

●商飞基于联通的5G网络服务，通过AR/VR实施整个厂区的数据采集和实时上传，支持跨区远程实时在线协同，有效提升生产和研发多环节的技术迭代能力，降低研发成本达到30%。

●通过5G云端数据共享，整合研发实验资源，有效提高了大飞机研发过程中技术问题的处理节奏，提高了大飞机研发制造的生产效率，缩短了大约20%的生产周期。

智慧医疗

智慧医疗的应用落地主要体现智慧医院、远程医疗、健康管理、医疗物联网、医疗数据分析。

2022世界5G大会主论坛上，上海电信申报的复旦大学附属华山医院共同研发的“5G架构下超便携混合现实颅脑手术导航系统”入选5G场景化应用十大案例。

在5G技术支撑下，实现超便携混合现实颅脑手术导航系统的项目研发。使神经外科医生手术导航率和准确率提升20%到30%。

工业互联网

数字经济正成为中国产业强链补链的新引擎。其最重要的抓手之一，就是工业互联网。它让产业中所有的人、机、物、企业不再被地理区域所限制。

source：pixabay

截至今年9月底，全国“5G+工业互联网”项目超过7000个。

从产业链看，工业互联网上游有MCU芯片、传感器、机器视觉、工业机器人、通信设备等多个产业。

其中，2022年中国MCU市场规模达390亿元。2022年中国传感器市场规模达3183.8亿元。2022年中国机器视觉市场规模168.88亿元，同比增长22.2%。

工业互联网中游包括各大平台及相关解决方案企业。国家工业信息安全发展研究中心数据显示，截至2022年12月，32家重点工业互联网平台工业设备连接总数为8049.60万台，工业模型数量合计85.16万个，工业APP数量29.33万个，共服务企业765.96万家次。

我国工业互联网设备市场的国产替代空间广阔。

平台则是国内厂商占优。国内工业互联网主要厂商有华为、阿里巴巴、百度、用友等——

华为FusionPlant工业互联网平台：基于鸿蒙操作系统，同时引入华为人工智能预训练大模型，支持行业大模型适配不同场景化的需要。平台覆盖行业包括钢铁、矿业、焦化、汽车、建材、家电等50多个产业集群。

阿里云SupET工业互联网平台：阿里云SupET工业互联网平台再次入选2022年工信部跨行业工业互联网平台优秀成功名单。这标志着阿里云SupET的价值和潜在能力获国家层面认可。

海尔打造卡奥斯COSMOPlat工业互联网平台：将企业的产品设计从原来的以自我为中心变成以实现用户需求为中心，用户可全流程参与到