“penetrering av 5G skjer,” sa Verizon -sjef Hans Erik Vestberg i selskapets siste resultatrapport.
Noen ber om å være forskjellige.
“Hittil har det vært mer sprøytenarkoman enn virkeligheten,” sier Mike Noonen, administrerende direktør for trådløs brikkeoppstart MixComm, angående 5G.
“Det som har blitt rullet ut så langt, er ikke klart for beste sendetid,” argumenterer Noonen. “En spredning av overskrifter: det er for varmt og du finner det ikke; det er for dyrt.”
Det er faktisk bevis på at 5G så langt ikke har oppfylt løftet.
Som tidlige anmeldere fant det siste året, er ikke alle 5G like. Tester viser at 5G ennå ikke har realisert, i hvert fall pålitelig måte, løftet om å være “ti ganger raskere enn hjemme -WiFi.”
En studie, for eksempel av målefirmaet båndbredde Ookla i juli, fant at T-Mobile var den raskeste på 5G i USA, og hadde den beste tilgjengeligheten av et 5G-signal. De beste hastighetene på T-Mobile toppet imidlertid under 100 megabit, med begrenset tilgjengelighet.
Selv troende på Wall Street tror ikke 5G virkelig skjer ennå.
“Vi er fortsatt i skumringen av LTE -tiden”, skrev analytiker Craig Moffett fra det eponymte MoffettNathanson -forskningsfirmaet forrige måned.
“Kanskje det beste vi kan håpe er å hvite deg til den nye iPhone og den virkelige 5G-tiden kommer.”
Den nye iPhone 13, som ble avduket forrige uke, utvider 5G -støtte i noen markeder, men den utvider ikke 5G til nye geografiske områder som håpet, for eksempel Japan. IPhone 13 ser ikke ut til å være løsningen.
For MixComm's Noonen er det et bredt og dypt teknologisk problem som må løses.
“Det er et problem som skal løses og et mulighet til å bli utnyttet, “sa Noonen i et intervju via Zoom fra hjemmet hans i Truckee, California.
Også: Apples iPhone 13 pakket ut: Priser, datoer og alt du trenger å vite
MixComm, den fire år gamle oppstarten Noonen driver, har mottatt omtrent 15 millioner dollar i venturekapital, inkludert en B-runde i år, for å utvikle en familie med brikker som kan operere i enheter som spenner fra smarttelefoner til basestasjonsutstyr.
Forutsetningen er at sjetongene vil fikse det som lider av teknologien kjent som millimeterbølge.
Også: Verizon Q2 sterk blant 5G trådløse gevinster
Millimeterbølge er en del av det elektromagnetiske spekteret. De “ekstremt høye frekvensene” til millimeterbølgen kan overføre mange flere biter per sekund enn annet spekter. Alle transportørene distribuerer millimeterbølge som en del av deres 5G -innsats.
Men distribusjonen har vært flekkete. En annen studie i juli, av forskningsfirmaet Opensignal, også i USA, fant at gjennomsnittlig tid som brukerne klarte å koble seg til millimeterbølgesignaler på forskjellige steder på Verizon, T-Mobile og AT & T, var alltid mindre enn 1% av deres totale tilkoblingstid.
“Ingen har klart å få millimeterbølge til å oppføre seg,” sa Noonen. Uten det vil det aldri bli den lovede hastighetsøkningen på 5G, insisterer han. “Noen må sette 20% mer” G “i 5G,” sier Noonen.
Millimeterbølge refererer til en del elektromagnetisk stråling der “bølgelengden”, avstanden fra topp til topp, eller fra bunn til bunn, av en bølge måler en millimeter eller flere ganger en millimeter.
GSMA, mobilindustriens standardinnstilling, angir millimeterbølgefrekvenser fra 24 gigahertz til 29,5 gigahertz, samt spektrum i området 37 gigahertz til 43,5 gigahertz.
Det forventes også at det vil bli brukt enda høyere frekvenser, spesielt ulisensiert spektrum på 60 gigahertz. Det potensielle området for millimeterbølge er så høyt som 300 gigahertz.
De fleste mobilkommunikasjoner bruker i dag det som vanligvis regnes som mikrobølgefrekvenser med bølgelengder som er mye lengre, så lenge som en meter, og frekvenser som er mye lavere , for det meste 3 gigahertz og under, det såkalte S-bandet.
Verizon og andre, mens de bygde ut millimeterbølge, har stort sett lagt vekt på noe i mellom, det som kalles C-båndspekter, med bølgelengder som er flere centimeter lange og frekvenser på 4 gigahertz til 8 gigahertz.
Transportørene har samlet brukt 80 milliarder dollar på å leie rettigheter til C-band fra FCC, og spekteret har blitt bredt karakterisert av noen som redderen for 5G.
Noonen er imidlertid i leiren som tror det sanne løftet ligger i frekvensskalaen, med millimeter.
“Det er den billigste måten å levere en gigabyte med data på,” sa Noonen til ZDNet angående millimeterbølger. Effektivitet er virkelig nøkkelen, fordi “5G handler mer om tjenesteleverandøren enn forbrukeren,” sier Noonen. Det handler om å effektivisere kostnadene.
Også: Verizon og Samsung fullfører virtualisert 5G-prøveversjon på C-båndspekter
Appellen til millimeterbølge over S-bånd og C-bånd er åpenbar, og det er utfordringen. Hver gang du øker frekvensen og reduserer bølgelengden til spekteret, øker det båndbredden fordi jo hyppigere de periodiske syklusene til en bølge, desto flere symboler kan kodes per sekund.
Millimeterbølge kan teoretisk tilby rå gjennom hele hastigheter på flere milliarder biter per sekund kontra bare titalls eller hundrevis av millioner biter på C-bånd og under.
Mens bank på C-bånd, vet Verizon og alle andre bærere at millimeterbølge er avgjørende. Millimeterbølge er den muliggjørende teknologien for det Verizon kaller sin “Ultra Wideband” -tjeneste, som den håper vil drive abonnenter til å ta sin “Premium” -tjeneste.
Fra den siste kvartalsrapporten er 27% av Verizons kunder på Premium -planen, sa Verizons finansdirektør, Matthew Ellis, på en investeringskonferanse i forrige måned. Selskapet har som mål å øke beløpet “betydelig” i løpet av de neste to årene, sa han.
Imidlertid kan millimeterbølgen ikke nå veldig langt, kanskje en kilometer i de fleste settinger, fordi den absorberes av molekyler i atmosfæren. Den kan heller ikke trenge lett gjennom vegger og andre hindringer. Disse manglene betyr at millimeterbølgen er avhengig av såkalte små celler, en radius rundt en mobil basestasjon som er mye, mye mindre enn det typiske cellestedet.
Det betyr tonnevis med kapital brukt til å sette mange flere radioer på mange flere steder i landet, med spesielle utfordringer i landlige områder der befolkningstettheten ikke alltid rettferdiggjør en slik kapitalinvestering når det gjelder avkastning fra abonnenter.
“Det som har blitt rullet ut så langt, har ikke vært klart for beste sendetid,” sier Noonen om nåværende millimeterbølgeutplasseringer.
“Det er tre utfordringer: dårlig rekkevidde, utilstrekkelig kraft, og så er dette alt for dyrt,” sa Noonen til ZDNet.
Skriv inn MixComm. Selskapet har perfeksjonert, sier Noonen, produksjon av det som kalles front-end radiofrekvensintegrerte kretser, ved å bruke en spesiell klasse halvledermateriale kjent som “silisium på isolator”, eller SOI.
En front-end RF IC er brikken som tar et signal fra antennen og behandler den ved hjelp av miksere, filtre og digital-til-analog omformere, og deretter sender den videre til en separat mellomfrekvens (IF) integrert krets, der millimeteren bølgefrekvenser konverteres til mye lavere frekvenser som deretter kan dekodes av den digitale basebåndprosessoren.
Den samme prosessen skjer omvendt når en enhet sender, og sender signalet til RF-front-IC for å bli forsterket av forsterkeren og deretter plassert på antennen og overført.
Det viktigste arkitektoniske problemet med en millimeterbølge front-end IC er at antennen må være veldig nær IC, forklarte Noonen.
“Hittil har det vært veldig vanskelig å gjøre fordi IC-ene kjørte for varmt, ville de lage antennen, “sa Noonen. Men hvis man senker kraften til IC, for å redusere varmen, ville hele systemet være for svakt til å øke millimeterbølgesignalet til å nå tårnet.
Lederen innen trådløse brikker, Qualcomm, har selvfølgelig i årevis vært i stand til å gjøre millimeterbølge i standard silisiumbrikker, kjent som CMOS. Noonen hevder Qualcomm ikke kan håndtere strømkravene som kreves for brikker i trådløs infrastruktur som basestasjoner.
“Qualcomm har gjort en kjempejobb for telefoner, det fungerer bra,” sier Noonen. “Men det er en hånd som klapper,” sier han og lar infrastrukturen være i drift. “De vil gjerne at folk bruker produktene sine til infrastruktur, men hvis du bare har en hammer …”
Det som trengs for infrastruktur er et høyfrekvent materiale som er forskjellig fra Qualcomms CMOS. RF-industrien har lenge jobbet med alternative materialer som har større energieffektivitet, kjent som chips med blandet signal, for eksempel galliumarsenid og silisiumgermanium. I motsetning til CMOS kan de imidlertid ikke integrere de digitale funksjonene som må være på brikken for å behandle signaler.
Løsningen for MixComm er silisium på isolator, en bred klasse materialer som plasserer en tynn film vanlig silisium på toppen av et substrat som ikke er halvledende, men som snarere virker for å blokkere strøm, en isolator.
MixComms røtter er et program ved Columbia Universitys High-Speed og Millimeter-wave Integrated Circuit Lab, som mottok 94 millioner dollar i finansiering fra DARPA over et tiår.
En forsker fra det prosjektet, Harish Krishnaswamy, fast professor i elektroteknikk, er en av grunnleggerne av selskapet. Krishnaswamy var i stand til å få RF SOI til å fungere praktisk. “Harish over to år har utarbeidet alle grunnleggende for å få RF SOI til å fungere,” sier Noonen.
Selskapets første implementering, en front-end RF IC kalt “Summit”, har vært frakt siden fjerde kvartal i fjor. I sommer kunngjorde MixComm at den hadde oppnådd den avgjørende integrasjonen av antenne og IC, ved å kombinere Summit med MixComms egne antennemoduler.
Disse modulene kan sette seksten antenne i samme fysiske pakke som Summit IC. Tilnærmingen er kjent som “antenne i pakke” eller “AiP.” De fleste produsenter monterer kretskort med flere kjøleribber for å kombinere ICS en antenner; MixComms pakke presser fire ICer og de seksten antennene inn i et umulig lite område, et kvadrat på femten millimeter på en side.
Kostnaden for den integrerte pakken kan være 30% til 70% billigere enn det som er på markedet i dag i form av flere chips og brett.
Resultatet, sa Noonen, er et søtt sted, en integrert enhet som har tilstrekkelig utgangseffekt for forsterkeren, men også “et nivå av integrasjon og effektivitet der du virkelig treffer de viktigste pengespesifikasjonene”, noe som betyr kostnadseffektivt for utstyrsprodusenter.
Det er imidlertid en ekstra dimensjon. RF IC inkluderer raske SRAM -minnekretser som inneholder informasjon om “stråleskift”, måten de enkelte antenneelementene er rettet for å oppnå det mest fokuserte signalet.
Stråleforskyvninger er en slags magisk måte å styre et trådløst signal, kjent som stråledannelse. Krishnaswamy, sammen med medgründer Frank Lane, som i ni år var visepresident for ingeniørvirksomhet for mobilgigant Qualcomm, har patenter på teknologi for stråledannelse.
Stråleforming tar flere antenner og leder deres energi på en koordinert måte i et trangt fokusert område. Ved å være fokusert, er et trådløst signal i stand til å komme til mottakeren med større kraft enn om det ville spredt seg ut i verdensrommet. Mer strøm på mottakeren betyr mindre feil ved overføring, og derfor høyere datahastigheter.
For å fokusere antennene til en tett stråle, er SRAM ombord større i kapasitet enn normalt, sier Noonen. Integrasjonen i SOI -materiale er et annet MixComm -gjennombrudd.
Pakken krever fortsatt en basebåndsprosessor. Qualcomm dominerer basebåndbrikkemarkedet, og det er ingen mulighet for at de vil inngå samarbeid med MixComm, fordi Qualcomm har som mål å få de neste milliardene ved å selge sine egne RF -ICer.
Heldigvis er det en rekke konkurrenter til Qualcomm som MixComm ønsker å samarbeide med, inkludert Marvell, Mediatek og Samsung. Det er et initiativ for flere leverandører av leverandører av trådløse brikker som Skyworks og Qorvo, sammen med Intel og andre, kalt OpenRF, som har som mål å komme seg rundt Qualcomms dominans.
“Vår jobb er å være den lojale opposisjonen,” sier Noonen.
Poenget med alt dette er at brikken skal bruke strøm på en veldig selektiv måte. Summit -brikken, som er koblet til antennearrayet, har “dobbelt så effektivitet som alt der ute”, sier Noonen og fire til ti dBm (desibel milliwatt) mer utgangseffekt.
“Fordi du har bedre utgangseffekt, kan du redusere antall antenneelementer som trengs” for å “høre” en smarttelefon, forklarer han. For eksempel vil Samsungs nettverksinfrastrukturvirksomhet distribuere 1000 antenner for et område, “men vi kan gjøre det i en fjerdedel av det.”
“Hvis du kan øke effekten med 2 dBm (desibel milliwatt), kan du redusere investeringene per kvadratkilometer med en million dollar,” forklarer Noonen. Det er fordi “vi gjør små celler større” ved å la radioene sende videre med fokuserte stråler.
“Tenk på hvor mange basestasjoner som skal distribueres. Hvis du kan spare en million dollar en kilometer, blir det veldig raskt.”
Det kan snakke med et av de viktigste “smertepunktene” som har hemmet Verizon og andre. De har tatt “babytrinn” i å distribuere millimeterbølge fordi det har vært dyrt å bygge de mange små cellene som trengs for det korte frekvensområdet.
“Hittil har vi virkelig ikke hatt hestekrefter til å dekke et område kostnadseffektivt,” sier han. “Alle som kan redusere kostnadene ved distribusjon, det er en stor, stor hjelp,” sier han. “Capex -unngåelsen er enorm.”
AiP kan omfatte et produktspekter fra telefoner til basestasjoner. Så mange som fire AiP -antennematriser kan kombineres av kunder, for å sette så mange som 256 antenner i et produkt.
På toppen av besparelsen på rå capex vil millimeterbølge, gjort riktig, føre til store effektiviteter, sier Noonen. Den høyere båndbredden på frekvensene betyr “Vi kan bruke mer effektive moduleringsplaner, slik at du kan kaste flere biter inn i det samme rommet,” sier han.
Det er en annen, skjult fordel: strømsparing.
“Det ender opp med å bli en strømbesparelse, fordi du kan overføre mer på kort tid,” forklarer Noonen. Det betyr at til tross for chips med høyere effekt, “vil millimeterbølge faktisk spare batterilevetid i stedet for å bruke den bare på grunn av driftssyklusen for å få jobben gjort.”
Scenen er nå satt for millimeterbølge. Pandemien forsinket lanseringen av 5G med et år, sa Noonen, ettersom transportører var “frosset i tide.”
Det var en velsignelse i forkledning, for det tillot MixComm å engasjere seg med sine kunder. “De innså at de trengte noe bedre, og de brukte denne nedetiden til å gjøre seg klar for et oppdemmet krav om bedre tilkobling og en ny måte å leve på,” sa han og refererte til den nylig nomadiske arbeidsstyrken.
De neste 18 månedene vil være “når vi begynner å rampe, og du vil se betydelige distribusjoner globalt.”
En enorm base av Apple- og Android -telefoner med millimeterbølge vil skape fart fra klientsiden, sier Noonen.
“Det kommer til å være en halv milliard smarttelefoner som er millimeterbølgbare i hendene på mennesker,” observerer han.
Apples iPhone 12, utgitt i fjor, støtter allerede C-bånd og også millimeterbølge, spesielt millimeterbølgebånd formelt utpekt av GMSA for 5G, kalt “n260” og “n261”, for henholdsvis 39 gigahertz og 28 gigahertz. Da iPhone 13 ble avslørt sist tirsdag, kunngjorde Apple at iPhone 13 vil legge til et nytt millimeterbølgebånd, “n258.”
Drevet av den pandemiske spredningen av ansatte fra kontorer og den nye hybridfremtiden for arbeid, er det mulig at millimeterbølgen vil spille en enda større rolle i 5G.
Noonen ser et marked ikke bare innen telekom, men også i private installasjoner. “Vår grunnleggende tese er at dette kommer til å flytte inn på andre domener som fabrikkgulv og forsvar og bil,” sier Noonen.
Ting som robotarmer og autonome kjøretøyer vil være store forbrukere av millimeterbølgebåndbredde.
“Dette kommer ikke til å være mye større enn et WiFi -tilgangspunkt, så bedrifter, selskaper som corning, kan få bedre tilkobling på private nettverk enn de ville gjort på WiFi 6,” hevder han.
Pandemien har presset informasjonsarbeidere til å forvente båndbredde på mange flere steder, bemerker han.
“Måten folk bruker enhetene sine på har endret seg for alltid,” sier Noonen. “Vi kommer aldri til å jobbe igjen i en silo,” bemerker han. Ettersom folk er i stand til å få en gigabit båndbredde – Ethernet -hastigheter – på telefonen sin, den sanne forutsetningen for 5G, “kommer ingen til å gi det tilbake.”
For Noonen, som er en halvlederindustri veteran , den grunnleggende innovasjonen som foregår i SOI representerer en gjenfødelse av halvlederindustrien etter flere tiår med relativ mangel på innovasjon.
Før han kom til MixComm for to år siden, drev Noonen i årevis salg for gigantiske halvlederfirmaer, inkludert NXP Semiconductor, Rambus, bedriftskommunikasjonsteknologifirma 8×8 og chip -støperi Global Foundries.
Noonen har sett mange epoker fra chipindustrien. Han var for eksempel grunnlegger av et tidlig AI-brikkeselskap, Symbolics, som utviklet programmer på det vitenskapelige språket i LISP for å informere om opprettelse av datamaskinbrikker.
Noonen var også en av grunnleggerne i 2014 av Silicon Catalyst, et konsortium av investorer som dukket opp for å oppmuntre ventureinvesteringer til semi -oppstart i en tid da feltet var dypt ute av favør hos investorer.
Gitt den bakgrunnen i chipfeltet, er det viktig for Noonen at oppnåelsen av banebrytende 5G -teknologi blir næret av et amerikansk oppstartsselskap.
“Det flyr overfor konvensjonell visdom at Kina og Huawei har alle 5G -smartene,” sa Noonen. “Kanskje for sub-6 [gigahertz-frekvens], men millimeterbølge? Absolutt ikke.”
Disse geopolitiske elementene er mindre viktige enn hvordan hele spektrumkartet kan bli rystet i årene som kommer. Det eksisterende spekteret fylles opp for å håndtere de spirende mengdene etterspørsel etter båndbredde.
“Selv Sub-6 og C-band vil bli overtegnet i hvert storbyområde de neste to årene,” sier Noonen. “Å bevege seg opp i spekteret er uunngåelig.”
Edge computing vil begynne å utnytte flere frekvenser av frekvenser etter hvert som kostnadseffektive tilgangspunkter spres rundt i landet. LTE-radioer kan tas ut av drift eller “re-farmed”, noe Noonen vurderer en klar mulighet.
“Det kommer til å være den muligheten,” sier Noonen.
Nedover veien er 6G, sender i terahertz -området. Selv om 6G bare er 16% mer G, sier Noonen, vil det kreve betydelig innovasjon.
“Det er mange oppfinnelser som fortsatt kommer til å skje,” sier Noonen. Millimeterbølge er en slags springbrett for det. “For å takle terahertz må du mestre gigahertz.”
“Vi er i begynnelsen, helt i begynnelsen, dette er den første omgangen til det som kommer til å bli mer enn en ni-inningsspill,” sier han, “og det er mange muligheter foran oss.”
Teknisk inntjening
Broadcom slår Q3 -estimater, prognoser fortsetter momentum i 4. kvartal HPE slår forventningene for 3. kvartal, gir en inntekt på $ 6,9 milliarder dollar DocuSign -administrerende direktør Springer: Ikke bekymre deg, vi vokser fortsatt sterkt Fortjenesteutskrifter nevner 'cybersecurity' 33% mer i H1: Rapport C3 AI -finanspolitiske 2022 -utsikter i tråd med forventningene Asana slår forventningene til 2. kvartal Okta øker utsiktene for 2022 etter sterk Q2 Nutanix -administrerende direktør: Andre omgang av hyperkonvergerte infrastrukturen er skykonvergens Crowdstrike slår Q2 -estimater Zoom krysser $ 1 milliarder i kvartalsalg for første gang 