最近这些年,随着5G、NB-IoT、RedCap等移动通信技术的崛起,一个通信名词越来越多地出现在我们眼前。
这个名词,就是——模组。
什么是模组
在ICT行业,我们所说的模组,基本都是指通信模组,也就是Communication Module。有时候,也叫通信模块。
通信模组的作用,当然是实现通信功能。它通常被安装在终端设备内部,作为核心部件,负责与外部网络进行通信。
如果没有模组,终端就是一个“孤岛”,无法上报数据,也无法接收指令。
除了通信模组之外,我们也经常听说通信芯片。很多人会问:通信模组和通信芯片,是一个东西吗?如果不是,它们又是什么关系呢?
模组和芯片,并不是同一个东西。
芯片是一个通用的基础平台。而模组,是基于芯片平台,针对各个行业的需求和特性,进行定制和整合之后,形成的一个标准件。
有了模组之后,行业客户就可以把它集成到自己的产品上,形成整机,并交付给用户使用。
模组的分类和构造
行业针对模组有多种分类方式。
首先,是根据制式进行分类,例如4G模组、5G模组、RedCap模组等。
其次,是根据区域进行分类,例如全球版、欧洲版、亚太版、中国区版等。
再者,是根据封装方式进行分类,例如M.2、LCC、MiniPCIe、LGA、LGA+LCC。
我们以广和通模组封装为例,拆开一个模组,可以看到内部架构如下:
如图所示,无线通信模组,就是一种将主芯片、射频、存储、电源、功能接口等集成于电路板上的模块化组件。
主芯片的首要任务是完成基带处理,也就是基带信号转换(编/译码)、信道加密、信号调制等功能。射频的作用,是实现发射信号放大、信道噪声过滤、收发天线控制等。它们是模组的核心。
模组的研发挑战
模组是一个科技含量很高的产品。它的研发过程,远比我们想象中要复杂,可以说是充满了挑战。
首先,推出一款模组产品,需要经历需求分析、软硬件设计、开发、测试、认证、生产等多个阶段。这要求模组厂商有完善的研发和制造体系,还要有很强的研发项目管理能力。
其次,从专业的角度来看,模组涉及到信号处理、电子技术以及通信技术等专业领域,需要研发人员有极高的专业水准。他们需要深入理解多种通信技术标准和底层协议,充分掌握微操作系统、嵌入式软硬件和应用平台软件方面的知识。
以射频设计为例。平台芯片通常只完成基带功能。其它的射频电路,尤其是功率放大、滤波、电磁兼容、射频切换、天线调谐等,都需要模组厂商来开发。其中的技术难度,非常大。
兼容性测试,也是一个技术难点。针对多频段的兼容性自动化测试,是确保全球网络运营商兼容的一个必要前提。专业的模组厂商,提前发现一些干扰问题,并及时解决。
第三,研发模组,必须有对行业场景的充分理解。
模组应用于千行百业,应用场景非常复杂。模组厂商必须对不同行业有充分的了解,掌握行业客户的需求、业务场景的特点,熟悉行业标准要求,才能开发出合适的模组产品。
如果没有模组厂商提供的模组,设备整机厂商将直接基于芯片进行研发。这就意味着:
这都将带来更多的成本支出、更长的开发周期,影响产品的市场竞争力。
对于芯片厂商来说,直接提供模组也不合适。他们同样需要针对各个行业的场景需求进行学习,投入更多资源进行适配,也会极大地增加成本和工作复杂度。
有了模组厂商提供的模组,这一切都被简化了。设备整机厂商可以更快、更方便、更低成本地推出产品,芯片厂商也不需要分散更多的精力去研究行业。这对于整个产业的发展,是非常有利的。
模组的技术趋势
最近这些年,随着5G的不断普及,整个社会都在加速向“万物互联”的方向发展。
在工业制造、交通物流、港口矿山、能源电力、医疗教育、智能家居等各个垂直行业,我们可以看到,很多的传统有线终端,借助5G、NB-IoT、LTE Cat.1、Wi-Fi 6等通信技术,实现了无线化。
各种各样的新型数字应用场景,随之诞生。数字技术对传统产业的赋能,也大大加快了。
可以说,小小的模组,给行业数字化和数字经济,贡献了不可忽视的力量。
面向未来,模组的发展又有哪些新的技术趋势呢?
带着这个问题,小枣君请教了行业领先模组厂商广和通的技术专家。
他们认为,整个模组产业已经表现出两个显著的发展趋势。
第一个趋势,就是技术对场景的加速赋能。
新的通信技术仍在不断出现。一些不算新的场景,在新技术的赋能下,呈现出了更大的活力。
最典型的例子,就是FWA(Fixed Wireless Access,固定无线接入)。
FWA基于CPE设备,通过移动通信基站获得信号,转换为Wi-Fi和有线信号,为用户提供宽带接入服务。它避免了繁冗的地面线路施工,缩短了工期,也节约了成本,是帮助用户快速获得网络连接的一种方式。
FWA业务其实很早之前就有了,但发展不温不火。5G出现之后,凭借高带宽、低时延、高可靠等特点,很快就被应用于FWA业务,并获得非常不错的效果。
广和通率先洞察到了“5G+FWA”的市场机遇,并进行了精准布局。
他们对5G FWA前沿技术(8Rx、3Tx、FDD PC2等前沿蜂窝通信技术,以及RDK-B、prplOS、OpenSync等软件服务平台)进行了深度探索,为客户提供了蜂窝+Wi-Fi集成解决方案,助力客户降低终端研发成本,快速进入重点市场。
他们还提出即插即用的FWA中间件与多样化5G FWA产品架构,帮助客户灵活满足全球各区域运营商需求。
广和通的5G FWA模组形成了专业而完整的产品矩阵及系统解决方案,可搭配Wi-Fi芯片形成整体解决方案,充分满足FWA应用需求。
广和通5G CPE室内单元模组
除了传统5G之外,伴随3GPP R17标准到来的RedCap,也给FWA场景提供了一个新选择。
RedCap在传统5G的基础上进行了适当精简,在保持5G基本功能特性的基础上,可以实现成本和性能的完美平衡。
基于RedCap的FWA,能够实现更小的尺寸、更低的功耗,成本也有显著的下降。对于很多用户来说,这正是他们所需要的特性。
2024年,众所期待的3GPP R18标准即将冻结,我们将要进入5G-Advanced(5.5G)时代。万兆下行、千兆上行、RedCap演进,这些都将进一步提升FWA的场景能力,推动这项应用走向更广泛的商用。
第二个趋势,是AI与模组的融合。
过去这一年,以ChatGPT为代表的AIGC大模型火爆全网。所有的行业,都在积极拥抱AI。
模组行业其实也是一样。
过去,模组被认为是连接力的工具,主要为了实现网络连通。
现在,随着智能物联网产业的变革,算力从云端向边缘迁移,成为一种趋势。现在,许多物联网芯片搭载了更强大的AI算力,这使得AI算力从云端向边缘过渡成为可能,为硬件设备提供商提供了更多选择。
数据的本地运算,不仅能够大大节省带宽,还可以明显缩短时延。在数据安全性方面,本地运算也比云端计算更有优势。
基于这样的背景,广和通投入了大量的资源进行AI智能模组的研发,推出的产品包括SC126、SC138和SC171等。
这些模组可以应用于智能医疗、智能零售、智慧会议、智慧物流等领域,赋予终端机器视觉等AI能力,提升整个行业的工作效率。
广和通AI智能模组
结语
根据IoT Analytics的预测,全球物联网连接数,将从2020年的117亿台,增长至2025年的309亿台。
市场空间很大,但竞争同样激烈。如何才能在激烈的竞争中胜出呢?
关键就在于两个字——聚焦。
前面我们说过,模组是一门面向行业的生意。行业那么多,应用场景那么杂,对于模组厂商来说,如果不能进行业务聚焦,很可能无法构建核心优势,并最终迷失在价格战中。
所谓“聚焦”,就是行业聚焦。就像广和通聚焦于极少数有潜力的方向,深耕技术,理解需求,进行有针对性的开发。这样的话,能够帮助客户更好地推出产品,并从中获得价值。
在聚焦的基础上,要尽快做到标准化。模组服务于行业,具有定制性。越是这种带定制性的细分领域,提前成为标准,就越重要。一旦成为行业标准,那么市场地位就是稳固的,能够引领行业跟随,成为领导者。
数智化的浪潮愈演愈烈,模组产业的发展也将进入新的阶段。究竟会不会又有新的技术趋势出现?模组产业格局会不会发生变化?
就让时间来告诉我们答案吧。
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