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Prospettive del mercato dei dispositivi IoT 5G, trend dei chipset

Lo standard 5G è progettato per affrontare ampie applicazioni oltre lo smartphone. Nei primi 3 anni, il 5G è stato applicato prevalentemente negli smartphone. Tuttavia, con la commercializzazione del modem 3GPP Rel.16 5G, l’adozione del 5G in ampie applicazioni IoT inizia ad accelerare nel 2022.

Lo standard 5G RedCap in 3GPP Rel.17 aprirà i nuovi casi d’uso del 5G industriale, spingendo un’ulteriore crescita del mercato dopo il 2024-2025.

Tabella di marcia standard 5G

Tabella di marcia standard 5g

3GPP ha pubblicato l’ultimo standard Rel.17 nel giugno 2022. Il modem 5G compatibile con 3GPP Rel.17 dovrebbe essere commercializzato nel 2023. Lo standard Rel.17 estenderà i casi d’uso dell’IoT e l’estensione della banda larga mobile. Oltre al miglioramento del posizionamento NR e al miglioramento del sidelink (comunicazione da dispositivo a dispositivo), NTN (rete non terrestre = comunicazione satellitare), 5G RedCap (capacità ridotta: larghezza di banda di 20 MHz) verranno aggiunte come nuove funzionalità.

Il nuovo standard 3GPP Rel.18 sarà pubblicato nel 2Q/2024. Per 3GPP Rel.18, le funzioni esistenti verranno aggiunte e avranno funzioni per xR (AR/VR). Nello standard 5G, viene posta maggiore enfasi sull’edge computing, sulle reti basate su AI/ML, sulla gestione delle risorse tra le stazioni base e sulla cooperazione tra stazioni base e terminali per la comunicazione a bassa latenza e l’efficienza delle risorse di rete per i casi d’uso dell’IoT.

3GPP Rel.18 a Rel.20 sono posizionati come 5G-Advanced. Gli standard dopo 3GPP Rel.21 sono definiti come 6G. Sulla base della roadmap 3GPP, i dispositivi 6G saranno commercializzati intorno al 2028-2029.

Previsioni di mercato dei dispositivi 5G

Grafico: mercato dei dispositivi 5G non portatili per applicazione 2019-2027

grafico: mercato dei dispositivi 5g non portatili per embb/redcap 2019-2027

Il mercato dei dispositivi 5G non portatili cresce del 157% su base annua a 28,8 milioni di unità nel 2022. La crescita del mercato dei dispositivi 5G sarà accelerata nel 2025 con l’espansione della telematica 5G e dei casi d’uso dell’IoT industriale.

Tra le applicazioni 5G, i tablet cellulari e i CPE a banda larga sono i primi a supportare il 5G. Entro il 2022, il 37% dei tablet cellulari e il 34% dei CPE cellulari supportano rispettivamente il 5G. Il tablet 5G e il CPE 5G rappresentano circa l’80% del mercato dei dispositivi 5G non portatili nel 2022.

Nel 2022, il mercato 5G CPE è cresciuto rapidamente, non solo sostituendo LTE CPE ma anche acquisendo abbonati a banda larga in fibra in Nord America, Giappone e Medio Oriente. Dopo il 2023-2024, il mercato 5G FWA dovrebbe espandersi in Europa e seguiranno i mercati emergenti dall’espansione della rete 5G e dal calo del prezzo del dispositivo CPE 5G.

L’implementazione del 5G industriale/5G privato è lenta, sebbene diversi progetti 5G privati ​​passeranno dal servizio di prova a quello commerciale, implementazioni su larga scala nel 2023. Il mercato della telematica 5G inizierà a riprendersi in Cina nel 2022, sebbene le implementazioni più ampie inizieranno nel 2024-2025.

Per il 5G industriale, una delle sfide è che è difficile che le economie di scala funzionino, specialmente nel settore dei moduli e dei circuiti integrati. I casi d’uso del 5G industriale come l’automazione di fabbrica, il controllo remoto dei robot, la robotica AI, lo streaming video in tempo reale… hanno scale di volume ridotte, il che rende difficile ridurre i costi dell’hardware. Soprattutto quando si utilizza una banda di frequenza dedicata per i servizi 5G locali, il costo aumenta.

Per la telematica automobilistica, il 5G è stato adottato nel mercato cinese nel 2021 prima di altri paesi. Al di fuori della Cina, la telematica 5G sarà commercializzata in Europa: 2023, Nord America: 2024 e APAC: 2024-2025. La quota del 5G dovrebbe iniziare ad aumentare nel 2025-2025 e raggiungere il 33% nel 2027. La domanda di V2X, assistenza alla guida e guida autonoma diventa il fattore scatenante dell’adozione del 5G nei veicoli.

Lo standard 5G RedCap con prestazioni e costi ridotti accelererà l’adozione del 5G in ambito industriale e indossabile, che non richiede connettività a banda larga o un minore consumo energetico. Il primo chipset 5G RedCap sarà commercializzato nel 2023 e la produzione di massa inizierà nel 2024. La Cina impiegherà 2-3 anni di anticipo nelle implementazioni 5G RedCap. Il governo cinese promuoverà il 5G RedCap e dovrebbe essere adottato per contatori elettrici intelligenti, automazione industriale e così via. Nel resto del mondo, è probabile che l’adozione del 5G RedCap inizi intorno al 2027.

Le prime applicazioni di 5G RedCap includono utenze elettriche, telecamere IP (inclusi droni, automazione di fabbrica), IoT industriale (vetro AR, AGV, telecamera di monitoraggio, controllo remoto di robot…) e così via. Si prevede che l’indossabile consumer adotterà 5G RedCap dopo il 2026.

Le sfide di 5G RedCap sono il costo del modulo e l’infrastruttura di rete. Gli operatori mobili devono investire la loro rete 5G per supportare 5G RedCap, pertanto ci vorranno alcuni anni prima che gli operatori mobili estendano la rete 5G RedCap in un’ampia area. Per quanto riguarda il costo del modulo, il costo del chipset 5G RedCap dovrebbe essere più del doppio rispetto all’attuale chipset LTE Cat.4 all’inizio. L’industria prevede che gli operatori mobili cinesi sovvenzionino il modulo 5G RedCap per ridurre il divario tra i costi del modulo LTE Cat.4.

Il mercato del 5G a onde millimetriche (mmWave) è finora molto piccolo. Si stima che raggiungerà 0,9 milioni di unità nel 2021 e 1,7 milioni di unità nel 2022. Nel 2022, il mercato è cresciuto grazie all’aumento di mmWave 5G per tablet (iPad). Escludendo i tablet, la dimensione del mercato è aumentata solo leggermente a 0,4 milioni di unità nel 2021 e 0,5 milioni di unità nel 2022.

Sebbene le frequenze mmWave 5G siano state assegnate in un numero crescente di paesi, gli investimenti nella rete non sono progrediti e l’area disponibile è limitata.

È probabile che il 5G privato (utilizzato in ambienti interni o locali) e l’accesso wireless fisso (FWA) siano le applicazioni che sfruttano le funzionalità di mmWave 5G. Tuttavia, mmWave 5G FWA richiede in genere l’uso di unità di antenne esterne per ricevere i segnali dalle stazioni base, il che ne ostacola l’uso diffuso soprattutto per la banda larga domestica. Il 5G privato ha una scala di piccole imprese e non contribuisce all’espansione del mercato.

Concorrenza chipset 5G

Il costo del chipset 5G è una delle sfide fondamentali nella più ampia adozione del 5G a livello globale. Attualmente, solo tre società, Qualcomm, MediaTek e UNISOC forniscono chipset 5G nel mercato non portatile. Si prevede che altri fornitori di chip entreranno nel mercato dei chip modem 5G nel 2023-2024.

Nel 2022, Qualcomm assume una posizione dominante nel mercato dei modem 5G non portatili con una quota di mercato superiore all’80%. MediaTek si concentra maggiormente sul mercato dei router mobili, CPE e PC portatili cellulari, con un successo iniziale nel mercato CPE 5G. UNISOC sviluppa chipset 5G di fascia bassa e ha ottenuto alcuni progetti in dispositivi 5G per la Cina e i paesi emergenti.

I prezzi dei chipset per modem slim 5G variano in base alle applicazioni, la gamma va da circa $ 65 a $ 25 a partire dal 2022. A causa dell’aumento del costo del materiale semiconduttore e dell’inflazione, il prezzo del chipset non diminuirà in modo significativo nel 2023. dovrebbe portare a riduzioni dei prezzi, soprattutto nel segmento di fascia media e bassa.

Roadmap per modem 5g non portatili

roadmap del modem 5g non portatile

Qualcomm e MediaTek stanno attualmente commercializzando chipset 5G per la fascia alta e media. UNISOC sta commercializzando chipset 5G di fascia bassa con bassa velocità di comunicazione. Il chipset UNISOC 5G è stato adottato in Cina e nei mercati emergenti.

Tutti i chipset 5G dopo il 2021 saranno conformi a 3GPP Rel.16. Il chipset 3GPP Rel.17 5G dovrebbe essere commercializzato nel 2023.

Qualcomm e MediaTek commercializzano chipset 5G ottimizzati per applicazioni specifiche. Oltre al modem slim (x55, x62/65) per modulo, Qualcomm ha sviluppato chipset per smartphone per modulo smart e tablet e ha commercializzato il modulo (315) per IoT industriale, chip 5G (SA515) per automotive. Il nuovo chipset di Qualcomm (x72/75) è un SoC ottimizzato per CPE e router mobile. MediaTek introduce SoC per MBB/CPE (T750, T830), per automotive (MT2735) e T900/1300 per tablet.

Si prevede che i fornitori di chip 5G aumenteranno di numero nel 2023. GCT Semiconductor, ASR, Sanechips, Cygnus e TD-Tech probabilmente commercializzeranno nuovi chipset 5G. Inoltre, Sequans potrebbe commercializzare un chipset 5G nel 2023-2024.

Per i circuiti integrati modem 5G, c’è la tendenza a utilizzare una tecnologia di processo all’avanguardia per un minore consumo energetico e prestazioni migliori. D’altra parte, i fornitori di circuiti integrati più piccoli scelgono processi a 7/8 nm e 12 nm a basso costo.

Chipset 5G RedCap

Il programma per il chipset 5G RedCap è previsto come segue: spedizione del campione in 1H/2023, produzione di massa del chipset in 2H/2023 e modulo e attrezzatura dovrebbero apparire nel 2024.

I fornitori e i programmi di chipset 5G RedCap attualmente confermati sono i seguenti:

  • 2H/2023: TD-Tech, Qualcomm (x35)
  • 2024: UNISOC, ASR Microelettronica, MediaTek?
  • 2025-2026 (?): Sanechips, Cygnus, C-Mind, Eigencomm, Xinyi
  • 2026-2027: Sony Semiconductor, Sequans

Escludendo Qualcomm, i produttori di circuiti integrati cinesi dovrebbero assumere un ruolo guida nello sviluppo di chip RedCap 5G. TD-Tech è il primo, seguito da UNISOC e ASR. Inoltre, Sanechips, Cygnus, C-Mind, Eigencomm, Xinyi e altri potrebbero commercializzare i chip 5G RedCap dopo il 2025. Anche MediaTek sta prendendo in considerazione la commercializzazione di 5G RedCap. Ci sono sfide in termini di fondi, risorse umane e LTE, risorse IP 5G per lo sviluppo del chip 5G RedCap da parte delle startup.

Tra i produttori di chipset occidentali diversi da Qualcomm, Sony Semiconductor e Sequans stanno pianificando di sviluppare il chip 5G RedCap. Tuttavia, il programma non è ancora definito poiché il programma di commercializzazione di 5G RedCap non è chiaro in mercati diversi dalla Cina.

Il chipset 5G RedCap dovrebbe inizialmente essere dual mode con LTE Cat.4. La dimensione logica della banda base dovrebbe essere simile a LTE Cat.4, ma il circuito RF è aumentato rispetto a LTE.

Questo articolo e i dati si basano sul nostro rapporto di ricerca di mercato “2022 Mercato dei dispositivi e dei moduli a banda larga cellulare”, pubblicato a dicembre 2022. Contattaci se sei interessato ai dettagli. Qualsiasi feedback sarà molto apprezzato.

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