N'achetez pas de smartphones 5G - au moins dans un avenir proche

Une analyse des nombreuses façons dont la première génération d'équipements avec support 5G (temporairement?) Détruit les développements existants dans la conception des téléphones

La 5G est déjà là
La 5G est déjà là, mais cela ne signifie pas que vous devez l'acheter

2019 sera l'année de la 5G - au moins, l'industrie cellulaire continue de faire de telles déclarations. Nous verrons le lancement des ventes de plusieurs smartphones 5G d'OEM tels que Samsung, Motorola et OnePlus, et les opérateurs se démèneront pour vous dire à quel point leurs nouveaux réseaux 5G sont cool, malgré un tas d'astérisques après le texte publicitaire. Je voulais proposer une sorte de blague qui démontre le niveau absurde de battage médiatique autour de la 5G, mais il est très difficile de dépasser les vraies citations des chefs d'entreprise - par exemple, Verizon affirme que la 5G "améliorera considérablement notre communauté mondiale." Un Internet mobile plus rapide est en route, mais est-il vraiment temps de s'en inquiéter?

Qualcomm a récemment fait une grande annonce sur ses puces pour 2019, et comme c'est le plus grand fournisseur de puces pour smartphones au monde, nous pouvons avoir une assez bonne idée de ce à quoi ressemblera le futur matériel pour la 5G. L'industrie a du mal à présenter la 5G comme le «prochain succès», mais la 5G de l'année à venir sera certainement une panne de la première génération. Les tout premiers utilisateurs de la 5G devront accepter toute la gamme des compromis. Et du fait que là où vous vivez, il ne peut en principe pas y avoir de couverture 5G, il vaut peut-être mieux attendre un an ou deux.

5G mm Référence d'onde: en utilisant un spectre dont personne n'a besoin

La 5G est une courte référence à la technologie de réseau cellulaire de nouvelle génération, à partir de 2019. Ce système de numérotation complet avec la lettre G a commencé dans les années 1990 avec le lancement de la technologie GSM, qui a été appelée la "deuxième génération" [2 génération], ou 2G - technologie de réseau mobile. GSM a mis à jour les tout premiers réseaux de l'analogique au numérique, et donc les anciens réseaux analogiques appelés rétroactivement 1G. Depuis lors, nous obtenons tous les nouveaux G après chaque mise à jour du réseau environ une fois tous les 10 ans. Ces étapes de développement nous ont donné des choses aussi importantes que les SMS et MMS, les réseaux IP et l'Internet mobile, et, bien sûr, encore plus de vitesse.

Aujourd'hui, les smartphones modernes fonctionnent sur 4G LTE à des fréquences comprises entre 450 MHz et 5,9 GHz. La transition vers la 5G comprendra des améliorations de l'infrastructure LTE existante, mais les caractéristiques déterminantes de la 5G sont l'ajout d'un nouveau morceau de spectre dans la gamme de 24 GHz à 90 GHz. L'industrie a accepté d'appeler cette gamme mmWave (des "ondes millimétriques"), et elles nécessiteront l'installation de nouveau fer à repasser dans le téléphone, de nouveaux équipements sur la tour et de grands changements dans le fonctionnement du téléphone et du réseau téléphonique.


mmWave offre une large gamme de spectre, mais il est difficile à utiliser

Nous sommes habitués au fait que ces mises à jour du réseau G s'accompagnent de présentations convaincantes sur la façon dont tout ira mieux après la mise en œuvre, mais la transition vers 5G mmWave ne peut pas être qualifiée d'argument convaincant. La fréquence de fonctionnement de la gamme mmWave étant beaucoup plus élevée que celle du LTE, elle présente suffisamment de défauts. La portée a une distance de réception plus courte, elle pénètre moins bien à travers les obstacles que le LTE. Le signal mmWave est bloqué par les bâtiments, les arbres et même à la main. mmWave ne fonctionne pas bien sous la pluie ou le brouillard, et à 60 GHz, le signal est absorbé par l'oxygène. Oui, oui - une partie du spectre mmWave est bloquée par l'air.

Compte tenu du nombre d'obstacles à surmonter, mmWave semble être un morceau de spectre terrible pour construire un réseau mobile sur sa base, jusqu'à ce que vous considériez deux points clés: augmenter la fréquence signifie que mmWave a beaucoup de bande passante et un temps d'attente court si tout fonctionne, comme nécessaire, et surtout, ce spectre est libre. mmWave n'est pas utilisé pour presque rien, car travailler avec lui est un casse-tête. Par conséquent, si vous pouvez résoudre tous les problèmes d'implémentation, vous disposerez soudain d'un immense espace de travail. Et c'est la première chose dont les entreprises parlent lorsqu'elles commencent à parler de mmWave. Ils disent que toute cette entreprise sera extrêmement difficile et très difficile, mais cela en vaut la peine.

Le LTE est apparu en 2011, et ces dernières années, des progrès importants ont été réalisés dans la réduction, l'accélération et l'amélioration des performances des smartphones avec 4G. Avec la 5G, nous perdrons une assez grande partie de cette maturité technique en insérant un tas de nouveaux équipements 5G coûteux dans les appareils.

Modems 5G séparés - plus de composants, plus de consommation, moins de batterie

Aujourd'hui, presque tous les smartphones fonctionnent sur la base d'une seule puce, appelée à juste titre «System on a Chip» ou SoC. Le nom nous dit que ce sont les principaux composants avec lesquels vous pouvez créer un ordinateur sur une toute petite puce. Habituellement, il y a un tas de CPU, GPU, cœurs ISP pour la caméra, WiFi et bien plus encore. La mémoire n'est techniquement pas située sur cette puce, mais pour économiser de l'espace, elle est placée au-dessus du SoC. Le composant principal, qui n'est pas situé sur le SoC, est le stockage et, en outre, de minuscules puces qui contrôlent l'alimentation, l'audio, le Bluetooth, le NFC et tout le reste sont généralement dispersées sur la carte mère. Et puis, la tâche de la carte mère devient déjà de tout connecter avec tout et de s'écarter rapidement, car le plus possible du téléphone doit être rempli de batterie.

L'essentiel est que l'espace à l'intérieur du smartphone est très précieux, et bien que nous ne puissions rien faire avec la taille de composants tels que SoC, appareil photo, carte SIM ou port USB, nous pouvons changer la taille de la batterie comme vous le souhaitez. Autrement dit, «taille du smartphone» signifie «taille de la batterie». Si quelque chose augmente en taille, la batterie diminue. Tout ce qui nécessite des composants supplémentaires réduit la durée de vie de la batterie. La batterie reçoit l'espace restant du smartphone (c'est un argument contre la prise casque).

Ces dernières années, les fabricants de smartphones ont essayé de nous convaincre que nous n'avons pas besoin d'une prise casque et que leur suppression réduira la complexité du système et libérera de l'espace pour la batterie. Le directeur de Razer, Ming-Liang Tan, a même quantifié cela : il a déclaré qu'en se débarrassant de la prise casque du Razer Phone, l'entreprise pourrait augmenter la capacité de la batterie de 50 mAh.

Et pourquoi est-ce important dans un article sur la 5G? En bref, 5G mmWave nécessitera beaucoup plus de fer que 4G, ce qui pose tous ces problèmes avec la taille de la batterie et la complexité de l'appareil.


La 5G a besoin d'une puce séparée, même avec le nouveau SoC de Qualcomm

Le plus grand avantage de Qualcomm à l'ère de la 4G était ses modems. La combinaison de technologies propriétaires et de droits de propriété intellectuelle a permis à l'entreprise de devenir le seul fabricant de puces capable de combiner SoC et modem sur une seule puce et de les vendre dans le monde entier pour peu d'argent.

Qualcomm est la seule entreprise à proposer une solution de modem SoC + abordable avec un important réseau de distribution dans le monde.

Samsung propose des modems intégrés dans la gamme Exynos, mais les appareils Samsung utilisent toujours des puces Qualcomm aux États-Unis, en Chine, en Amérique latine et au Japon. Huawei et MediaTek sont dans une position similaire: ils peuvent fabriquer du LTE sur une puce, mais ne distribuent pas ces puces dans le monde. Apple fabrique SoC pour l'iPhone, mais utilise une puce distincte pour le modem. Apple a quitté les modems iPhone XS de Qualcomm en faveur des modems d'Intel, mais cela a engendré tout un tas de poursuites entre Apple et Qualcomm.

Qualcomm détient des brevets cellulaires de base dans certains pays et utilise agressivement sa propriété intellectuelle pour maintenir une position dominante. La société a déjà fait face à de nombreux litiges de nombreuses entreprises dans de nombreux pays à travers le monde en rapport avec l'octroi de licences déloyales de brevets, mais cela n'a pas affecté la réalité du marché dans lequel tout le monde sauf Apple utilise des modems de Qualcomm.

Une solution monopuce est un gros avantage pour rendre la carte mère plus petite, moins chère et plus facile, laissant plus de place à la batterie. Si vous assemblez tout sur une seule puce, cela économisera de l'énergie pendant le fonctionnement, car généralement une puce consomme moins d'énergie que deux. Pendant des années, les utilisateurs de Qualcomm ont apprécié l'utilisation du SoC avec les modems 4G LTE, et la société a utilisé cet avantage pour dominer le marché. Aujourd'hui, il détient pratiquement le monopole des fabricants de SoC haut de gamme, car presque tous les produits phares Android utilisent le SoC de Qualcomm.

Qualcomm a récemment dévoilé son SoC phare pour 2019, le Snapdragon 855. Et bien que la société consacre beaucoup d'efforts à promouvoir le battage médiatique entourant les capacités du Snapdragon 855 5G, elle n'aura pas de modem 5G mmWave à bord. Il aura une prise en charge LTE intégrée, comme d'habitude, mais les téléphones auront besoin d'un modem 5G séparé - Qualcomm perdra son avantage de puce unique lorsque la 5G apparaîtra. Comme je l'ai expliqué ci-dessus, cela signifie une diminution de la batterie et une augmentation de la consommation d'énergie.

Nous avons déjà vécu toute cette histoire avec des «équipements réseau de première génération». Lorsque la transition vers la 4G a commencé, le premier lot d'équipements est également venu avec des modems séparés - nous verrons ce compromis dans le cas de la 5G. L'exemple le plus célèbre était le HTC Thunderbolt, le premier appareil 4G compatible Verizon. Il a utilisé le SoC Qualcomm Snapdragon MSM8655 (avant la numérotation simplifiée des modèles) avec un modem Qualcomm MDM9600 LTE distinct. Et ce Thunderbolt a été un désastre, car tous ses nouveaux équipements 4G étaient livrés avec une batterie de seulement 1400 mAh. Le téléphone était lent, chaud, buggy et la batterie rapidement déchargée. Thunderbolt est constamment sur la liste des pires téléphones de tous les temps, et un employé de HTC s'est même excusé de l' avoir créé. Un nouvel équipement réseau peut se transformer en catastrophe s'il n'est pas utilisé correctement.

Puces gigantesques 5G de première génération Qualcomm

Je ne peux pas garantir que la première génération d’équipements 5G se révélera aussi mauvaise que Thunderbolt - beaucoup de choses ont changé dans la conception des smartphones depuis - mais les inquiétudes concernant les versions antérieures des équipements réseau demeurent. Le nouvel équipement réseau est nouveau car il est réduit pour la première fois suffisamment pour tenir dans un smartphone. Les entreprises n'attendent pas qu'il leur soit facile de répondre aux exigences de taille pour lancer un produit; ils commencent à développer un nouveau téléphone dès la seconde où l'équipement réseau s'adapte à peine. Ces appareils 2019 sont susceptibles d'être pleins de fer pour la 5G - le plus grand fer existant pour la 5G.

Comparons les composants internes nécessaires au fonctionnement des réseaux 4G et 5G. En ce qui concerne les principales puces de Qualcomm en 2019, un Snapdragon 855 sera installé dans un téléphone 4G - c'est tout. Un modem LTE y est intégré, donc une puce séparée n'est pas nécessaire, et les antennes pour LTE sont de minuscules fils, généralement intégrés à la carte mère. La 5G est une toute autre affaire: vous aurez besoin d'un Snapdragon 855, d'un modem Snapdragon X50 5G, d'un ensemble de modules d'antenne QTM052 - et ce sont vraiment des puces, pas seulement des fils ou des pistes de carte mère.


Puces Qualcomm à côté de cents pour l'échelle

Je n'ai pas vu de publications de Qualcomm avec les tailles de puces 5G ou Snapdragon 855 , mais par habitude, ils téléchargent leurs photos à côté de cents. Ils devraient dire «regardez à quel point nos puces sont petites», mais en plus, elles donnent une excellente échelle - nous pouvons télécharger des photos sur Photoshop et obtenir les images des puces à l'échelle.

Il s'avère que les puces 5G de première génération seront lourdes - au moins par rapport à d'autres composants extrêmement petits. Le modem X50 et le seul module RF occupent plus d'espace que l'ensemble du Snapdragon 855. Gardez à l'esprit que le 855th est complètement SoC, c'est-à-dire tout ce dont vous avez besoin pour que l'ordinateur fonctionne, plus le modem 4G intégré, il est donc incroyable qu'il y ait un modem 5G et un module Les RF occupent presque autant d'espace que tous les autres composants clés, à l'exception du stockage. Jusqu'à présent, la 4G a une présentation soignée sur la puce, et la 5G devra faire face à des puces massives.

Matériel exponentiellement plus complexe et beaucoup de difficultés de développement

Lors du sommet Qualcomm Snapdragon à Hawaï en décembre, le président de la société Cristiano Amon a parlé un peu de la difficulté de créer un smartphone pour la 5G. Sur l'une des diapositives de présentation, il a été mentionné que la 5G complique «exponentiellement» le développement des smartphones. Et même si Amon espérait que ce serait un compliment impressionnant pour les ingénieurs de l'entreprise, à mon avis, cela ressemble à de l'horreur, tuant la batterie. La complexité est mauvaise. La complexité coûte cher.

Le point n'est pas seulement que le fer pour 5G est plus grand que le fer pour 4G - vous devrez remplir le téléphone avec du fer pour 5G pour le faire fonctionner. mmWave pénètre si mal dans les obstacles que le signal peut être facilement bloqué à la main - et pour l'appareil que vous gardez constamment en service, c'est un problème. Pour éviter une situation où vous « vous trompez », Qualcomm a décidé de bourrer le téléphone de plusieurs antennes 5G.









Votre téléphone aura donc besoin non seulement du Snapdragon 855, du modem X50 et du module d'antenne QTM052 - il aura besoin de plusieurs puces QTM052. Les spécifications de la société indiquent que pour contourner les limitations de mmWave, quatre modules sont nécessaires situés à différents endroits, bien que des versions plus avancées du circuit puissent en faire trois. Tous les schémas de la 5G montrent quatre modules d'antenne - un de chaque côté. La conception de référence du prototype 5G montre trois antennes 5G - en haut, à gauche et à droite. Le 5G Moto Mod de Motorola - et c'est le plus proche d'un vrai produit de consommation d'aujourd'hui - a quatre antennes: gauche, droite et deux en haut.

Peu importe la configuration choisie par l'OEM, apparemment, tous les téléphones auront plusieurs antennes, et le téléphone pourra choisir une antenne que votre main ne bloque pas actuellement. Par exemple, si vous le tenez en mode portrait, votre main peut bloquer les antennes gauche et droite et le téléphone peut basculer en haut et en bas. Si vous utilisez la mise en page paysage, l'inverse est vrai. La 5G passera indépendamment aux antennes capables de travailler avec le signal.

Plus d'antennes - des internes plus complexes et moins d'espace libre. En revenant aux photos des puces à l'échelle, on voit que le chipset occupera une énorme quantité par rapport à la 4G. Je ne sais pas quelle est leur épaisseur, mais si vous mesurez en pixels, la 5G occupe 3,3 fois plus de surface que la 4G sur SoC. Pour une industrie qui ne peut plus fournir de prise casque car elle prend trop de place, tout cet équipement 5G supplémentaire est difficile à justifier.


Antennes sur le côté? Un smartphone typique a un cadre métallique autour du périmètre - et cette option ne passera évidemment pas

Mais concevoir un circuit devient plus compliqué que de simplement placer tous les composants sur une feuille plate. Plusieurs antennes sont nécessaires pour mettre en œuvre une technique appelée "formation de faisceau 3D". Au lieu d'envoyer un signal sous la forme d'une onde (imaginez un symbole WiFi), une antenne formatrice de faisceau peut détecter une station et y lancer un signal concentré directement. Dans ce cas, la station détectera votre téléphone et vous enverra un faisceau directement. Qualcomm dit que cette technologie est une caractéristique clé des appareils 5G, car un faisceau concentré aidera à surmonter certains problèmes de mmwave liés à la distance et à la pénétration. Et pour l'instant, toutes les spécifications Qualcomm et tout le matériel disent que ces antennes sont situées dans un plan perpendiculaire à la carte mère, sur le bord du téléphone.

Si l'électronique 5G a vraiment besoin d'une grande surface de l'antenne pour être sur le côté - mais pour l'instant toutes les preuves le confirment - cela soulève quelques réflexions intéressantes sur la conception. Aujourd'hui, la recharge sans fil a conduit les téléphones à passer de boîtiers tout en métal à des couvercles en verre qui permettent aux signaux radio de passer à l'arrière du boîtier. Étant donné que le verre n'est pas un matériau aussi solide, ces téléphones ont un cadre en métal, renforçant la conception, qui est généralement visible sur les côtés. Il est peu probable qu'un smartphone avec un rebord métallique soit compatible avec les antennes 5G situées sur les côtés. Bien sûr, il ne peut pas non plus y avoir de rebord de verre, et qu'il reste du plastique? La 5G peut ouvrir l'ère des smartphones avec des côtés en plastique. Je ne vois pas d'autre moyen de faire fonctionner ces antennes latérales.

De plus, quelqu'un devra payer pour tous ces composants 5G supplémentaires et, apparemment, le consommateur le fera. Le directeur de OnePlus, Pete Lau, a récemment déclaré à The Verge que la 5G rendra les téléphones plus chers entre 200 $ et 300 $. Et c'est beaucoup d'argent pour un téléphone qui sera plus grand et fonctionnera moins qu'un téléphone avec 4G.

Sortie de réalité brutale 5G

La 5G, évidemment, exigera des smartphones qu'ils transigent dans le domaine du matériel - du moins dans un avenir proche. Passer à la 5G signifie accepter beaucoup de compromis par rapport à un téléphone 4G - mais qu'obtenons-nous en retour? En 2019, c'est juste «peut-être un Internet plus rapide», en fonction de tout un tas de variables liées principalement à votre emplacement. Tout d'abord, vous devriez être dans une ville où la 5G fonctionne, puis vous devriez être dans un certain endroit où vous pouvez recevoir un signal 5G, puis vous devez décider si vous avez vraiment besoin de cette augmentation de vitesse.


À en juger par le diagramme, Qualcomm imagine que mmWave ne sera utilisé que dans les villes, en raison des limitations de distance. LTE .

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