三星与比亚迪是大赢家——详解宝马5G模块
上海车展上宝马展出了其电动车旗舰：iX，这也是全球首款使用5G模块的量产车，这片模块的背后赢家是三星和比亚迪。
这片5G模块不是由传统的模块厂家如LG或大陆汽车提供，也没有采用高通芯片，这片5G模块是由三星旗下的哈曼设计，比亚迪制造或者说封装。
这片5G模块分两个版本，一个是通用版，型号为SA-N9000，另一个版本是宝马订做版SA-N9001。上图为宝马用的SA-N9001，通用版的SA-N9000也是由比亚迪制造或者说封装。
用这两种模块做的TCU盒子也有所差别。
宝马订做的版本似乎体积更小，接口也不同。
左边为通用版的一层PCB Layout，右边为宝马订做版的一层PCB Layout。
SA-N9000的BOM表如上，这里只列出了主要元件，三星是大赢家，国产的君正股份旗下的ISSI也有LPDDR4入选，兆易创新也有一颗SPI NorFlash入选，当然LPDDR4的价值要高出NorFlash不少。
其余被动元件MLCC基本上都是日本村田的，两颗特大的MLCC由日本太阳诱电提供，分别是47000nF和22000nF，晶片电阻是台湾国巨，晶片电感基本上由日本村田提供，一个4.7uH大电感和一个240nH的小电感由TOKO提供，一个1uH大电感和两个470nH小电感由ABCO提供。
上图为通用版模块的框架图。基带部分是三星的S5123，与其配套的射频收发器是S5M5510，ET调制芯片两片，都是三星的S5M5800，电源芯片是三星的S2MPM06。
S5123即三星Exynos Modem 5123，Exynos Modem 5123 通过 7 纳米 (nm) 极紫外光刻 (EUV) 工艺以及 5G 和几乎所有传统网络的支持，提高了能效，为高速、大容量 5G 连接设置了新的标准。
在 5G 中，调制解调器支持毫米波和 6 吉赫 (GHz) 以下频谱，以及非独立组网 (NSA) 和独立组网 (SA) 网络。通过多达 8 个载波聚合 (8CA)，它在毫米波中可提供高达 7.35 吉比特每秒 (Gbps) 的下行速度，在 6 吉赫（GHz）以下提供 5.1Gbps 的下行速度。
还支持 EN-DC，它利用第四代移动通信技术 (4G) 和 5G 信号来增强连接性。与利用现有 4G 基础设施以及 5G 连接的非独立网络 (NSA) 不同，独立 (SA) 网络是为 5G 从零开始构建的，为智能互联服务的完整部署提供动力。
Exynos Modem 5123 支持 SA 和 NSA 网络，不仅提供更快的数据传输速度，而且提供 5G 连接的所有优势。
Exynos Modem 5123 还支持各种传统网络，包括全球移动通信系统 (GSM)、码分多址 (CDMA)、宽带码分多址 (WCDMA)、时分同步码分多址 (TD-SCDMA)、增强型高速分组接入 (HSPA) 、频分双工长期演进系统 (LTE-FDD)和时分双工长期演进系统 (LTE-TDD)。
在 LTE 模式下，调制解调器提供增强的速度和功能，通过 8CA 提供高达 3.0Gbps 的下行速度，并支持高达 1024-QAM。
美国FCC在测试该5G模块时，主要检测3.72501-3.95499 GHz，发射功率118毫瓦，86线进入下3.75-3.93 GHz发射功率234毫瓦，87线为117毫瓦。
2G和4G的功率放大主要由Qorvo负责，包括B21频段的PA，OMH的PA和2G的PA。APT调制是QPM8105，APT（Average Power Tracking），平均功率跟踪。
其基本原理是，通过算法根据功放的输出功率调节功放的供电电压，功放的实际输出功率仍然通过输入信号的大小决定。
LB-LPAMid是QPF7612，它集成了1GHz以下的4G/5G频段(例如B5、B8、B26、B20、B28等等)，包括高性能功率放大器以及若干低频的双工器；在不同的方案里，还可能集成GSM850/900及DCS/PCS的2GPA，以进一步提高集成度。
低频的双工器通常需要使用TC-SAW技术来实现，以达到最佳的系统指标。根据系统方案的需要，如果在LB PAMiD的基础上再集成低噪声放大器（LNA），这类产品就叫做LB LPAMiD。可以看到，这类产品的复杂度很高。还有QPC1220开关IC。
比较高技术含量、价值较高的射频功率放大部分多由Skyworks提供，包括Low / Low-mid / Mid / High-band and 4x4 MIMO Diversity Receive Module，即SKYA25003。
5G NR n77/78/79 PA Module with Integrated Filter (L-PAMiF) with SkyBlue™，关键的5G功率放大芯片集成了滤波器，型号为SKY5A3001，5G NR N77-79 LNA Diversity Receive Module即SKY5A5000。
M/HB波段的LFEM即SKYA5001。5G超高段UHB LFEM，即SKYA5000，还有开关SKYA21024。
其余关键元件还包括高通提供一系列DPX和滤波器，太阳诱电提供UHB N78/N79波段滤波器，TDK提供热敏器，NXP提供射频开关IC，TCXO晶振由日本KDS提供。
屏蔽由Larid提供，4Gb的LPDDR4 第一供应商由美光提供，不过美光最近产能很紧，中国君正股份旗下的ISSI得以成为第二供应商，型号为 IS46LQ16256A，这也是ISSI的最新产品，之前ISSI以Flash产品为主，在2020年底才开始向LPDDR4进军。
宝马订做版里移除了SKY13727-11部分，这部分是B3, B39, B25(2), B34, B66, B40, B30, B41, B7, B42和 B48波段的MIMO接收模块。
三星哈曼的5G模块支持n1/2/3/7/25/38/41/66/77/78波段。
显然，V2X的5.9GHz波段不支持。按照我国工信部5G频段划分， 中国移动目前主要组网使用的是n41(2515-2675Mhz) ，中国电信使用的是n78(3400-3500Mhz)，中国联通使用的是n78(3500-3600Mhz)，中国广电将使用n28和n79，此外中国移动未来还会启用n79作为室内覆盖或者是热点补充覆盖。显然，宝马支持三大运营商的频段。
那么美国呢，2021年2月24日，美国联邦通信委员会(FCC)宣布C波段3.7GHz-3.98GHz频段的拍卖结果。也就是N77/78频段，这是黄金频段，美国拍卖了811亿美元，但之前美国拍卖的是24GHz、28GHz、37GHz等高频频段。
显然宝马在美国暂时是没有5G服务的，美国的5G做的也很差。欧洲的5G目前也是N77频段，因此宝马不必改射频设计就可在中国和欧洲销售。
最后来说比亚迪的角色，目前做通讯模块比较大的有LG INNOTEK、环旭、佳世达和伟创力，这是一种SiP封装，介于半导体芯片与PCBA之间的技术，环旭处于龙头位置，一直以来都是苹果独家供应商。
不过消费类电子厂家依托PCBA的经验，也在跃跃欲试进军SiP，如歌尔和立讯，一时间大家都以为SiP的门槛很低，并且环旭的利润率表现并不理想，这可能是环旭过分依赖苹果的原因，苹果肆无忌惮地压低价格。
但是这并不意味着通讯模块SiP的门槛很低，耳机消费类的SiP封装门槛确实不高，但通讯类可不是，牵涉到射频尤其5G这种GHz级别的地方，都需要长时间摸索工艺。
车载的通讯模块门槛就更高，要知道通讯模组里关键的芯片都是为手机而不是为汽车设计的，在5G领域，几乎所有的芯片都是两三个厂家垄断的，特别是功耗比较大的Modem和PA，它们不可能专为汽车领域订做一款过AEC-Q100的芯片，因为相比手机领域的量，车载的量太低了，几乎可以忽略不计。
5G PA大厂基本就是Skyworks、Qorvo、安华高三家垄断，Skyworks市场占有率超过50%，大约在60%左右，如此强势地位，自然不会照顾汽车企业。5G PA芯片不过车载标准，但是模块必须过。
这就对模块的设计提出了严峻的挑战，加上还有EMC，5G车载通讯模块门槛极高，我估计全球只有LG INNOTEK、环旭和比亚迪能做到。
这款5G模块中，我们可以看到欧洲电子产业的没落，这款5G模块中只能看到为数不多的欧洲厂家身影，日本和中国台湾企业占据了被动元件，美国企业掌握了射频放大，当然美国企业的背后是中国台湾三大复合半导体代工厂的贡献，中国大陆厂家开始崭露头角，ISSI和兆易都有露脸，这是个不错的开端。
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