2021-2022年终端芯片新需求报告

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2024年3月25日发(作者：)

2021- 2022年

终端芯片新需求报告

目 录

目 录............................................................................................................................ 1

1.

前言 ........................................................................................................................ 3

2.

5G终端芯片产业进展........................................................................................... 4

3.

面向消费终端的芯片特性需求 ............................................................................ 5

3.1.

终端切片 ....................................................................................................... 6

3.2.

终端节电 ....................................................................................................... 8

3.3.

SON/MDT ................................................................................................... 10

3.4.

测量增强 ..................................................................................................... 12

3.5.

VoNR ........................................................................................................... 13

3.6.

MIMO增强 ................................................................................................. 16

3.7.

高铁性能增强 ............................................................................................. 18

3.8.

移动性增强 ................................................................................................. 20

3.9.

CA/DC/SUL ................................................................................................ 21

3.10.

5G定位 ....................................................................................................... 23

3.11.

终端高功率 ................................................................................................. 24

3.12.

终端能力上报增强 ..................................................................................... 25

4.

面向行业终端的芯片特性需求 .......................................................................... 25

4.1.

URLLC/IIoT ................................................................................................ 26

4.2.

灵活帧结构 ................................................................................................. 32

4.3.

NPN/CAG ................................................................................................... 33

4.4.

二次认证及鉴权 ......................................................................................... 35

4.5.

层二测量 ..................................................................................................... 35

4.6.

终端切片 ..................................................................................................... 36

1

4.7.

终端节电 ..................................................................................................... 36

4.8.

VoNR ........................................................................................................... 36

4.9.

MIMO增强 ................................................................................................. 36

4.10.

载波聚合和SUL ........................................................................................ 36

4.11.

5G定位 ....................................................................................................... 36

4.12.

终端高功率 ................................................................................................. 37

4.13.

终端能力上报增强 ..................................................................................... 37

5.

总结与展望 .......................................................................................................... 37

参考文献...................................................................................................................... 44

2

1. 前言

新一代移动通信技术（5G）作为新基建的核心，正在逐步渗透到人们社会

生活的方方面面，为科技创新、经济发展和社会进步注入新活力，带来新机遇。

2019年是全球5G商用元年，2019年6月我国工信部发放5G商用牌照，全球

5G发展全面进入商用部署阶段，并在2020年迎来了5G加速发展的关键阶段。

5G第一版国际标准（3GPP NR R15版本）于2018年9月正式冻结，可满足

5G愿景中移动增强宽带、超高可靠低时延和海量连接的基础指标要求，因而成

为了当前全球5G网络部署的基础版本。但为了能够提供更高质量的服务，满足

与垂直行业的深度融合，5G标准和技术还在进一步的增强演进。NR R16版本被

称为5G第二阶段，在R15版本的基础上进行了全面增强，包括对传统eMBB业

务增强和垂直行业扩展，该版本于2020年6月正式冻结，即刻成为业界广泛关

注和讨论的热点。

本报告旨在从运营商角度，着眼于未来1-2年面向消费类（ToC）和行业类

（ToB）场景发布5G终端芯片的新功能需求及技术演进的关键特性，引导5G

芯片及终端技术持续发展。本报告第二章主要介绍了5G芯片产业发展历程及产

业现状，第三章着重介绍了面向消费类市场智能终端芯片引入的新需求，第四章

重点介绍了面向垂直行业终端的芯片关键特性需求，最后进行总结与展望。对于

本报告中提出的新需求和关键特性，后续会进行相应的芯片功能和性能评估，形

成完整闭环以持续推进5G芯片及终端产业成熟，满足5G商用需求。

本报告主要针对Sub-6GHz频段，在R15基本功能要求基础上重点介绍面向

演进的新功能需求。本文中使用“基本需求”、“增强需求”和“可选需求”等词汇来描

述需求等级，其中：

 “基本需求”是指面向R16版本商用，终端芯片必须支持的功能；

 “增强需求”是指面向R16版本商用有重要作用，后续可能会使用，推荐

终端芯片支持的功能；

 “可选需求”是指面向R16版本商用未作硬性要求，终端芯片可选择提供

的功能。

3

本报告由中国移动研究院撰写，得到了华为、高通、联发科技、紫光展锐、

海思、三星半导体等行业领军企业的大力支持，在此表示感谢。

2. 5G终端芯片产业进展

在5G端到端产业链中，成熟的5G终端芯片是其中重要一环。面向5G商

用，从2017年至今，5G终端芯片研发先后经历了终端原型机、基带芯片、SoC

芯片三个发展阶段，产品成熟度不断提升，满足5G商用过程中对于系统验证、

网络部署、产品研发等的需求。

2017年，高通、联发科技、展讯、英特尔等芯片厂商研发了基于FPGA的

5G终端原型机，包括：基带、射频芯片、射频前端、天线等模块，支持3GPP

标准定义的新空口层1架构，实现新型信道编码、高阶调制方案、低延迟帧结构

等NR特性，并能够达到单用户1Gbps以上的传输速率，支持5G端到端关键技

术验证和系统验证，为后续5G芯片及终端研发奠定了良好的理论基础。

2018年第四季度起，终端芯片厂商陆续发布了5G终端Modem芯片，支持

3GPP R15协议版本的5G通信能力。其中，除2018年推出的两款Modem芯片

仅支持5G非独立组网模式外，从2019年起至今推出的所有Modem芯片（包括：

华为Balong 5000、联发科技Helio M70、紫光展锐春藤510、高通X55/X60）全

部支持5G非独立组网和5G独立组网两种模式，有力保障了5G终端在多样网

络部署环境下的应用灵活性。

2019年9月起至今，终端芯片厂商陆续推出了SoC芯片。这类芯片在Modem

芯片基础上集成AP（应用处理器），通过提升芯片硬件集成度（目前多数采用

7nm工艺），达到降低终端功耗和成本的目的，提升5G用户体验，可以更好地

满足5G终端商用需要。截至2021年1月，终端芯片厂商已推出SoC芯片近20

款，如图2-1，包括：高通骁龙765/765G、690、888，华为麒麟990/820/985，

联发科技天玑1000/1000L/1000+、800/820、720、1200/1100，紫光展锐虎贲T7520，

三星E980/E990/E880和E1080，目前已有大量基于SoC芯片的5G终端产品上

市。

4

图2-1 5G终端芯片产品路标

以上芯片产品中，包含海思、联发科技、高通、三星、展锐在内的主流芯片

厂家参与了中国移动组织的实验室和多城市外场规模试验，有效验证了

5G芯片

SA和NSA的功能与性能。在基本功能方面，所有芯片对接入、移动性、互操作、

语音回落到EPS功能支持情况良好，VoNR功能已有四款芯片参与测试，部分芯

片仍需进一步测试验证。在关键特性方面，所有芯片均已支持Power Class 2、上

行双发、上行type 0非连续调度；在吞吐量性能方面，n41频段外场下行峰值速

率最高可达到1.8Gbps，上行峰值速率最高可达到240Mbps，n79频段外场2.5ms

双周期-7D3U帧结构下行峰值速率最高可达到1.55Gbps，上行峰值速率最高可

达到370-375Mbps，2.5ms单周期-1D3U帧结构下行峰值速率最高可达到730Mbps，

上行峰值速率最高可达到739Mbps，不同芯片的外场峰值速率存在一定差异。

目前，芯片已经可以支持5G终端实现R15多项基本功能，包括：2.6GHz、

4.9GHz、700MHz等5G主力频段，支持SA/NSA双模、两发四收、上行高功率、

上/下行256QAM、灵活帧结构、终端节电等5G关键特性，部分芯片具备了支持

上/下行2CC载波聚合的处理能力。

3. 面向消费终端的芯片特性需求

当前我国5G网络建设进入关键时期，面向消费类的5G智能终端成为了首

批发力的商用终端。从2019年9月起，各终端厂商陆续推出了基于SoC芯片架

构的第二代商用终端。2021年1月，国内市场5G手机出货量2727.8万部，占

同期手机出货量的68%；上市新机型23款，占同期手机上市新机型数量的

5

57.5%

[1]

。随着各品牌不同款式的5G终端的陆续发布并上市，消费类智能终端成

为5G生态链中表现最积极的环节之一。

面向后续5G技术演进，消费类智能终端依然面临更高的传输速率、更低的

终端功耗、更优的业务体验等多维度的增强需求。目前，终端芯片厂商已经开始

规划并研发基于3GPP R16协议版本的5G终端芯片产品，预计R16新特性的技

术验证在2021年Q2会陆续展开，2021年下半年多家芯片厂商将陆续推出商用

产品，2021年Q4起R16版本智能终端将上市。本章节主要介绍中国移动重点

推动的面向消费终端的芯片新特性需求，文中所述R16技术要求需支持2020年

9月及以上版本。

3.1. 终端切片

网络切片技术作为5G区别于4G的新技术之一，以其可以满足不同业务需

求的网络特点，被认为是满足5G多样化业务需求的关键。随着网络切片技术的

引入，运营商将能够为不同用户提供不同功能特点的网络能力，为不同业务需求

的用户提供“专属”的网络，保障优质化的服务水平，满足差异化的业务需求。

网络切片是一种端到端的流程，而在网络切片发展过程中，终端作为切片服

务的入口和起点，切片特性的引入对终端自身的业务应用、操作系统、通信芯片

等方面也带来广泛而显著的影响。针对5G智能终端的芯片特性需求如下：

 NSSAI相关功能要求

NSSAI是用于选择和使用切片服务的标识信息，也是贯穿切片端到端流程的

连接纽带。5G智能终端采用S-NSSAI来标识切片服务使用者所将占用的传输网、

无线网和核心网等网络资源。因此，终端首先需要支持对来自于网络侧的NSSAIs

（包括Configured NSSAI/Allowed NSSAI/Rejected NSSAI）信息进行接收、存储

和更新；并在后续与网络进行交互的RRC、NAS信令消息中携带网络切片的标

识（S-NSSAI）并传递给网络，用以建立切片连接及PDN会话。

对于切片的系统间互操作，当5G终端通过4G网络接入并建立PDN连接时，

终端应支持从PCO中读取每个会话对应的S-NSSAI信息。

需求等级：基本需求

6

图3-1 端到端流程中的S-NSSAI标识

 URSP相关功能要求

URSP是对终端进行切片配置与管理的核心规则。URSP在切片订购开通过

程中生成，在切片业务流程中作用于终端，用于指导终端根据业务特征TD将业

务数据放到相应的切片上承载。

3GPP规范中定义了URSP用于描述来自业务应用的业务流与切片的关联关

系。因此，终端需要支持由网络下发URSP配置规则的接收、保存和更新；并根

据URSP规则，提供业务应用的Traffic Description（APPID、IP3元组、FQDN、

DNN、ConnectionCapability）等业务属性信息；再将选取的Traffic Descriptor与

对应的S-NSSAI进行映射绑定。

需求等级：基本需求

7

本文标签： 终端芯片切片需求