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BLDC應用興起,MCU廠家如何應對技術挑戰?

西门子深爱激情网內容   查阅次数:2818   更新时间: 2019-07-28 15:46

BLDC電機發展至今,已經超過50年。隨著半導體技術的發展,MCU、驅動組件的普及,使得BLDC電機的成本降低了很多,電機的深爱激情网應用也正隨著自動化水平的提高而不斷提升,相信到2020年會迎來一大波新增長。

據統計和估算,2018年全球BLDC電機市場規模爲153.6億美元,這裏的市場規模包括電機本體和電機驅動部分一起。預計未來4年將會以6.5%的年複合增長率增長,預計到2022年將會達到197.6億美元。

BLDC市場增長的原因,與BLDC電機本身的特性密不可分,比如BLDC電機具有體積小、重量輕、噪聲小、轉矩特性好、啓動轉矩大、調速範圍廣、效率高,以及壽命長等特點。

當然,市場的增長離不開具體應用的推動,BLDC的應用場景有很多,目前增速比較快的應用主要有工業控制、家用電器、消費類電子、機器人、物流自動導航車、汽車、無人機等等。市場熱點主要關注以下幾個領域:

Arm 32位MCU助力舵机深爱激情网深爱激情网升级

目前市面上可供选择的MCU有很多,但应用最多的是32位Arm内核MCU。从2018年中国市场Arm Cortex 内核MCU的累积出货排名可以看到市场份额的逐年变化趋势。

圖1:2018年中國Cortex內核MCU供應商市場份額占比情況。

根据IHS Markit最新的调研统计数字,2018年中国Arm Cortex内核MCU市场大部分市场仍为国际MCU厂商所占据,但好消息是中国通用MCU厂商GigaDevice成功保持在了市场前三的位置,市占率达到9.4%。相比2017年而言,排名第一的STMicroelectronics占比下降1%,第二名的NXp占比下降2.8%,TOp3的GigaDevice则上升了3.6%,也显示出中国半导体发展的强劲态势。

目前機器人市場主要分爲工業機器人、商用服務機器人,以及消費級機器人。隨著機器視覺、語音識別以及深度學習等人工智能技術的發展,消費級機器人已經快速進入市場並在智慧家庭、看護陪伴等領域迅速普及。機器人深爱激情网核心部件之一就是舵機,這也是機器人中使用最頻繁的部分。舵機的大小和數量決定了機器人做動作的靈活性。據估計舵機部分將會占到機器人成本的40%以上。舵機通過電位器檢測輸出軸轉動角度,MCU控制板根據電位器的信息能比較精確的控制和保持輸出軸的角度。這樣的電機控制方式叫閉環控制,所以舵機更准確的說是伺服馬達。

機器人舵機主要由舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位器、直流電機和控制電路板等部件組成。從圖2的BLDC電機驅動框架圖可以看出,每個舵機都需要一顆MCU來進行控制。

圖2:BLDC電機驅動框架圖。

谈到兆易创新的32位Arm内核MCU深爱激情网,不得不提到量产多年,在电机控制深爱激情网圈热销的GD32F130系列深爱激情网。GD32F130 深爱激情网是兆易创新于2014年推出的基于Cortex-M3内核的MCU,为工程师提供了电机控制的主流解决方案。2017年,基于Cortex-M4内核的GD32F330深爱激情网则进一步以超值特性为成本敏感的电机控制应用开辟了道路。

2018年兆易创新又推出了基于最新Arm Cortex-M23内核的入门级深爱激情网,GD32E230和GD32E231系列MCU,片上集成了电机控制所需的多种模拟外设,包括能够输出三相互补pWM波形的高级定时器、高性能ADC、比较器和高速运放等,持续为轻量级的电机控制开发提供最优的解决方案。

家電變頻化已成市場主流

隨著中國家電深爱激情网執行5級能效標准,能效標准變得更加嚴格,變頻電機市場開始轉熱。據市場機構預測,2010至2022年,家電變頻電機中的半導體含量將實現8倍增長。

現在無論是我們日常生活常見的空調、洗衣機、冰箱、油煙機,還是當前普及率正在提升的洗碗機,智能吸塵器,破壁料理機等都開始實用變頻電機。以正在興起的變頻冰箱爲例,由于冰箱壓縮機的轉速決定了冰箱內部的溫度,而變頻冰箱壓縮機的轉速可根據溫度來發生改變,就可以讓冰箱根據當前的溫度情況做出調整,讓冰箱內的溫度更好地保持恒定。這樣,食物的保鮮效果將更好。由于變頻冰箱壓縮機大都選擇BLDC電機,因此工作的時候效率更高,噪聲更小,使用壽命也更高。

所謂的變頻調速就是通過改變定子電源的頻率來改變電機的轉速,從而實現節能和提高效率的目的。要實現變頻調速就需要變頻器的幫助,現在的變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路,以及控制器等部分組成。

圖3:冰箱壓縮機變頻控制板正面

笔者近期拿到了一块由深圳华芯控股科技设计的冰箱压缩机变频控制板,其中变频板的主控MCU正是采用了GD32F130深爱激情网,并已经被应用于国内外多家主流品牌冰箱深爱激情网中。GD32 MCU在家电变频深爱激情网的广泛应用也可见一斑。

手持雲台大衆化前景看好

近年來,隨著視頻直播越來越火,智能深爱激情网的拍照功能越來越強,Vlog制作、抖音神器等智能硬件已成爲當下火爆的“剛需”。爲了提升拍攝時的穩定性,手持雲台正在走進日常生活並成爲常見的攝影輔助工具。

目前從事手持雲台深爱激情网開發的公司也有不少,一線品牌有大疆創新的OSMO靈眸,以及線上熱銷的智雲Smooth、飛宇G6等多家廠商。

雲台深爱激情网至少要有三個BLDC電機,來控制XYZ三個方向上的運動,其次還有一個固定相機的裝置,這個裝置裏面會有運動傳感器來感測相機的位置變化。

云台深爱激情网的技术难点在于如何控制BLDC电机的运动。首先,电机需要用pMSM FOC算法来实现精准顺滑的伺服控制;其次,要保证相机的稳定性和各种跟随操作,必须将相机固定装置内传感器采集到的信号,实时地进行三维姿态解算和姿态控制。也就是说,做一个手持云台深爱激情网并不容易。

早期的国内云台深爱激情网基本都是采用俄罗斯人Aleksey Moskalenko的开源云台控制系统算法开发的。经过深爱激情网的不断发展和创新,现在中国也有很多厂商具备了研发能力,前面提到的三个主流品牌基本都是采用自有技术。目前IC国产化的趋势正日益明显,深爱激情网内的公司都开始着手准备国产化的替代方案。最常见的国产替代方案,就是采用GD32F4系列Cortex-M4 MCU深爱激情网去升级或重新开发早期的云台控制方案。

並且早期的雲台控制原型是用一顆MCU控制一個BLDC電機的轉動,通過中國工程師不斷創新,已經實現了用一顆高性能的Cortex-M4F內核MCU同時控制兩個軸向的BLDC電機。不僅可以簡化雲台深爱激情网的pCB設計,方便整機ID設計,也可以很好地控制深爱激情网的成本,從而更有利于大衆化普及。

基于Arm MCU的BLDC电机控制算法研究热度不减

在逐漸興起的BLDC電機控制應用中,磁場定向控制技術正變得越來越流行,這樣能夠確保電機在任何時候都能以最佳的扭矩,高效地運行;其出色的動態相應可以實現精准的可變速度控制;再加上FOC的低扭矩波動可讓電機在運行、啓動和停止時,保持平穩運轉。

FOC控制虽好,但要实现这些优势就需要MCU或者DSp有足够的计算能力来处理这些复杂的三角方程,以及电机转自状态观测。早年如果要实现高性能的电机控制算法,需要使用TI 的C2000系列DSp。近年来Arm公司推出Cortex-M4内核,集成了完整的DSp指令集、并行计算能力和专用单精度浮点运算单元,就可以有效满足FOC算法和电机转子位置的观测算法对MCU计算能力的需求,拉近了MCU和DSp在运算能力上的差异。包括STMicroelectronics、NXp、GigaDevice、ATMEL等MCU厂商也纷纷推出相应的MCU深爱激情网。

图4 :高性能电机控制系统框图

爲了幫助客戶使用MCU芯片評估FOC算法和電機狀態觀測器算法,GigaDevice推出了GD32F450Z-BLDC評估板並提供了相應的開發工具包,GD32F450系列MCU具備了200MHz的Cortex-M4F內核和2.6M采樣率高性能ADC等豐富的模擬外設,電機開發工程師就可以使用開發套件進行各類電機控制算法的研究。

圖5:GD32F450Z-BLDC評估板

結語

隨著半導體技術的進步,BLDC電機開始興起,並逐漸替代傳統電機,特別是在工業控制、家用電器、消費類電子、機器人、物流自動導航車、汽車、無人機等應用領域。BLDC電機的興起,對MCU的需求量將會持續增長,2018年全球MCU的出貨量306億顆,未來幾年還將會保持高速增長。

從城市電摩騎行和即時配送的産業化升級、到消費家電深爱激情网的不斷智能化創新,再到BLDC控制的變頻化發展,一方面需要中國嵌入式工程師勇于創新,敢于突破現有的深爱激情网成規;另一方面芯片供應廠商也要持續不斷提供性能和價格更好,同時方便開發者使用的新深爱激情网。這也給中國的MCU芯片廠家提供了廣泛的市場機會和更大的發展動能。

沖擊3000萬美元,這家國産FPGA廠商今年要爆發……

FpGA是在pAL、GAL、CpLD等可編程器件的基礎上進一步發展的産物,它由輸入/輸出塊、可配置邏輯塊和可編程互聯三部分組成,同一片FpGA,不同的編程數據,可以産生不同的電路功能,因此FpGA的使用非常靈活。它可以應用在航空航天/國防、消費電子、工業、通信、數據中心、汽車、醫療、嵌入式視覺和測試測量等領域。

據MRFR統計2018年全球FpGA市場規模爲60億美元左右,隨著AI+5G的應用逐步展開,其市場規模有望在2025年達到125億美元,年複合增長率爲10.22%。其中在亞太地區,尤其是在中國,由于新興基礎建設應用的鋪開,FpGA的複合增長率有望高于其他地區,成爲FpGA重要的增量市場。

圖1:2013年~2025年全球FpGA市場規模。

因此,對FpGA廠商來說,接下來幾年是一個重要的發展時期。除了被Intel收購的Altera屬于IDM外,其他FpGA廠商多以Fabless模式運營,目前最先進的是由Xilinx推出,台積電制造的7nm工藝FpGA。

在市場份額方面,主要還是歐美廠商爲主,其中Xilinx和Intel兩家合計占了市場的72%。國産FpGA雖然發展多年,但由于FpGA軟件開發難度大,需要先進的制造、封測工藝、Ip多且雜,因此國産FpGA的發展存在嚴重滯後。

不過近幾年來,我國加速了FpGA的國産化進程,無論是企業、政府,還是資本都在支持國産FpGA的發展;加上在AI、IoT、5G快速發展的推動下,我國將有龐大的FpGA增量市場。因此,國産FpGA廠商此時切入可以說是最佳時期。

以小博大,安路科技的生存之道

虽然国产FpGA在市场中的占比不多,但参与的厂商其实不少,比如上海安路信息科技有限公司就是其中之一。这两年推出的ELF系列深爱激情网颇受市场好评, 严格地说ELF系列深爱激情网还不算FpGA,应该是属于CpLD深爱激情网。

圖2:上海安路信息科技有限公司副總經理梁成志。

上海安路信息科技有限公司副總經理梁成志在接受的采訪時表示安路科技目前的深爱激情网規劃有高端phoenix、中端Eagle和低端的ELF三個系列深爱激情网。

據梁成志透露,目前安路科技每個月的出貨量爲上百萬顆,其中最多的還是ELF系列深爱激情网。

圖3:上海安路科技FAE總監郭喜林。

安路科技FAE總監郭喜林表示,安路科技的策略是先從小處著手,逐步擴大到複雜的FpGA深爱激情网。因爲ELF系列深爱激情网屬于CpLD,深爱激情网不算很複雜,客戶的代碼量也不是很多,“我們更容易掌握,把深爱激情网做得更可靠。以後客戶接受了,就會提出更高規模FpGA深爱激情网的需求。”

在梁成志看來,目前階段,對國內FpGA廠商來說,最重要的還是替代市場,因此安路科技現在走的是管腳兼容路線,客戶可以不改pCB,降低客戶的替換時間和成本。但未來還是會考慮切入高端市場,做更多差異化新深爱激情网出來。

據悉,安路科技將會在2019年年底推出phoenix系列深爱激情网pH5-100K,該深爱激情网將會采用28nm工藝制造。

“多駕馬車拉動”,安路科技的發展之道

與其他幾家國內FpGA廠商只專注有限的一兩個領域應用不同,安路科技從一開始就瞄准了多個應用領域,且都開始站穩腳跟。其推出的深爱激情网也基本都滿足工業級應用標准。

“目前,我們的深爱激情网在消費、工業和通信領域都有應用,我們是多駕馬車共同拉動,共同增長。”梁成志興奮地對表示。

圖4:ELF3在LED顯示屏控制系統中的應用。

在7月10日深圳举办的技术研讨会上,安路科技重点介绍了其今年推出的ELF3系列深爱激情网。ELF3系列深爱激情网采用了低功耗55nm工艺设计、片内集成配置Flash、无需外接配置芯片、使用安路科技自主专利LUT4/5混合逻辑架构、最大容量型号EF3L90具有9K等效逻辑单元、336个用户IO、270Kbits BRAM容量、16个DSp、1Gbps高速LVDS接口,支持双启动和多重启动功能等功能。

圖5:ELF3在安防監控系統中的應用。

同時,安路科技FAE總監郭喜林在研討會上介紹了ELF3在不用應用領域的應用情況。他重點介紹了ELF3在LED顯示屏控制系統、安防監控系統、工業控制系統、通信系統、無人機、3D打印機等領域的領用。

圖6:ELF3在工業數控控制系統中的應用。

郭喜林重點提到了ELF3的優勢,包括單電源供電、電路簡潔、占用pCB面積小;上電快速啓動,可控制系統的上電、複位等順序等;具有2個pLL,16路全局時鍾,典型工作頻率爲100~200MHz,可實現更高邏輯性能;64位DNA,支持位流AES加密;雙啓動和多啓動功能可支持安全可靠的遠程升級。

圖7:ELF3在通信領域中的應用。

軟硬件協同發展

談到國産FpGA廠商發展遇到的困難時,郭喜林表示,一是技術門檻高,核心技術掌握在國外少數的幾家公司手上,其中Xilinx和Intel兩家就握有8000多項專利,對後進者形成了很高的技術壁壘;二是國內FpGA研發人員少,而且國內可供FpGA集成的Ip還不夠豐富;三是FpGA與其他芯片不一樣的地方是,廠商必須要自己同時開發硬件及其配套軟件;四是客戶接受度問題,由于使用了FpGA的深爱激情网開發周期一般都比較長,“一旦客戶的深爱激情网成熟了之後,就算你的FpGA性價比更高,他也不一定會換,因爲重新開發的投入會很大。”

研讨会上,安路科技还重点介绍其软件开发工具Tang Dynasty。该款软件是安路科技自主开发的从HDL描述到最终位流下载和片上调试的完整系统,为安路科技所有FpGA芯片深爱激情网系列提供简洁可靠的应用设计开发环境。

TD軟件系統采用基于統一數據庫的層次化設計,核心優化引擎采用創新的設計自動化技術,主體流程是性能驅動的逐步精確叠代優化進程。TD軟件系統支持工業界標准的設計輸入描述,提供良好的第三方設計驗證工具接口。能夠幫助客戶實現HDL2BIT流程、用戶約束、Ip生産、時序分析、下載位流和設計調試等主要功能。

總結

目前國內FpGA廠商有不少,比如上海複旦微、紫光同創、京微齊力、高雲半導體、上海安路和西安智多晶等,不過同國際領先廠商相比,國産FpGA深爱激情网不論從深爱激情网性能、功耗、功能上都有較大差距。

雖然有差距,但國産FpGA廠商正在迎頭趕上,據熟悉安路科技情況的人士透露,今年安路科技的營收目標爲3000萬美元。據目前的市場情況來看,應該不難完成,因爲最近的國際貿易摩擦,很多企業都有替換的需求,而且已經有多家企業增加了采購量。也就說今年安路科技有可能會實現爆發式增長。

美聯邦檢察院批准“永久撤銷對華人科學家席甯的欺詐指控”

作者:科技日报记者? ?冯卫东? 方 林? ?亦 鸣

世界著名機器人專家、前密歇根州立大學教授席甯博士于2018年2月15日被美國聯邦調查局逮捕,罪名是涉嫌欺詐,後獲保釋。近日,密歇根州大溪城地方法院審訊此案時,陪審團未能就“將席甯送交聯邦法院受審”達成一致。隨即,美國聯邦檢察官批准“永久撤銷對席甯的欺詐指控”。

席甯被控于2011年至2016年的5年內,以虛假賬單方式向MSU及電子電氣工程師協會報銷了超過40萬美元的旅遊和其他開支,並以所得的金錢主要償還巨額的信用卡欠款。

席甯的律師羅納德·賽弗表示,席甯沒有犯下任何罪行。作爲世界著名的機器人和自動化專家,席甯的研究爲拯救生命、推動全社會的醫學和技術進步作出了貢獻。席甯頻頻在世界各地出差,在7年半中飛行了1175次航班,爲MSU、IEEE和全社會的利益全力推廣機器人和自動化技術。

賽弗稱,雖然席甯收回其在這些旅行中花費的部分資金的過程並不完美,也就是記錄保存“不太理想”,但對所有證據進行檢視後,可證明席甯的報銷請求都是合法的。

在密歇根州大溪城地方法院就此案進行了8天的審訊後,陪審團未能就“將席甯送交聯邦法院受審”達成一致,美國聯邦助理檢察官據此結果提出動議駁回對席甯的起訴,認爲“政府無法合理預期這些證據會在重審階段産生有意義的改變,或重審會産生不同的結果”。

炮制冤案頻被打臉,FBI怎麽了?

2018年2月,美國聯邦調查局以莫須有的“欺詐”罪名,突然逮捕世界著名機器人專家席甯,震驚全球學術圈。近日,這一案件水落石出,美國聯邦檢察官宣布永久撤銷對席甯的欺詐指控,FBI炮制冤案不成,最終顔面掃地。好萊塢影片裏風光無兩的FBI怎麽了?

這些年,FBI在華人科學家身上下了不少功夫。

2014年10月,其以“泄露機密”爲由逮捕美國國家氣象局華裔女科學家陳霞芬,實際上她只是爲朋友查閱了一些公開資料,2015年3月,美國檢方撤訴。

無獨有偶。2015年5月,FBI又以“向中國出售超導技術”爲名逮捕世界知名超導專家、美國天普大學物理系教授郗小星,後來郗小星被判無罪,因爲FBI探員把公開設備當成“機密”。

FBI頻頻“慘遭”打臉,爲何其中某些人依舊樂此不疲?

令人記憶猶新的是,蓬皮奧先生今年4月在德州公開發表演講時公然宣稱:“我們撒謊,我們欺騙,我們偷竊……這是美國不斷探索前進的榮耀。”

這一自認行之有效的“富強之途”,似乎也成爲美國假想他國崛起的“必由之路”。如此推理,每一位華人學者似乎都成了“嫌疑人”。

于是,FBI的某些人無中生有,專盯著眼皮底下的華人科學家,“認真地”沒茬找茬,甚至不管三七二十一,先按住兩個再說。至于隨意羅織的罪名是否成立,頻繁被打臉丟不丟人,都不管不顧了。只要能殺一儆百,就無所不用其極。

然而,前沿領域的頂尖科學家被這麽一折騰,無端讓個人聲譽受損,給其家庭帶來劫難,爲其所在機構平添了無盡麻煩,更何況,科技進步需要席甯們爭分奪秒甚至不間斷地探索,這種沒底線的折騰,造成的損失,不可逆轉,更無法彌補。

如此考量,究竟誰在用“欺詐”手段對科技進步“犯罪”,反而不言自明了!

更有意思的是,平民百姓組成的陪審團,僅用良知和常識,就把自诩“專業”的FBI指控給否了。FBI是不是該反思反思了!

文章轉自《科技日報》

歐洲5G産業發展面臨的難題和障礙

LightReading近日發布長文,對歐洲市場目前的5G發展現狀進行了詳細分析,包括運營商真實的5G網速、各國面臨的天價5G頻譜拍賣、投資乏力和市場整合阻礙等多方面。以下爲全文內容:

如今,在货币暴跌之际,到访英国的游客在享受更廉价啤酒和酒吧食物的同时,还可以见证到世界上最慢的5G网络连接速度。根据OpenSignal的调查数据显示,对于任何愿意购买早期5G智能深爱激情网的人来说,如果身处英国少数提供5G网络覆盖的移动基站附近,那么他能够享受到的最高网络速度为569 Mbit/s。

这个速度可能听起来让人惊叹,但是这却远不及在美国、瑞士、韩国、澳大利亚、阿联酋、意大利和西班牙等国家5G用户能够享受到的速度。的确,这要比4G最快峰值速度高出128 Mbit/s——澳大利亚又是不同的状况,在这里,最快的5G速度要比最高速的4G连接慢上158 Mbit/s。那么,当“旧”技术可以提供高达950 Mbit/s这样的速度时,谁还需要5G呢?

圖1:OpenSignal調查的全球多國5G與4G網速對比差異。

除了瑞士以外,歐洲國家在OpenSignal對5G速度調查的對比中均表現不佳。不過,速度僅是故事的一部分而已。在美國和亞洲運營商努力擴大其5G網絡覆蓋範圍的時候,許多歐洲國家尚未推出商用5G服務。而在一些已經推出5G的歐洲國家,網絡部署和推出可能是一項漫長而痛苦的過程。運營商部署任何新的網絡技術都需要花費時間。令人擔憂的是,5G的推出可能要比通常花費的時間更長。

這有兩個原因。首先,5G在經濟上的重要性可能比目前看起來的要大得多。如果這些超高速連接推動了新服務的産生,那麽開發人員可能會湧向擁有最佳5G基礎設施的國家。有的公司可能會成爲下一個谷歌,而歐洲可能會擁有自己的數字巨頭。新服務也可能提高工業生産率。如果歐洲落後于美國和中國,這一地區的公司可能很難在全球舞台上進行競爭。

第二個原因在于,要實現深爱激情网範圍內的5G網絡覆蓋還有很長的路要走,這可能會加劇個別國家的“數字鴻溝”——數字服務擁有者和非擁有者之間的鴻溝。對于那些試圖振興貧困地區並阻止農村地區陷入經濟發展無關緊要境地的政府來說,這條漫長的路看起來很尴尬。與此同時,民粹主義也在擡頭,原因是貧富差距日益擴大,以及人們認爲,那些有權勢的精英階層忽視了普通民衆的擔憂。運營商選擇將早期5G網絡部署集中在倫敦金絲雀碼頭等地,可能會引發進一步的不滿。

圖2:歐洲各國運營商5G發展狀況。

頻譜壓榨

但是爲什麽歐洲很難讓這些國家齊頭並進發展5G呢?在尚未推出5G的國家,通常是因爲政府當局仍未發放新頻譜。東歐的大多數國家都屬于這一類,但法國也是如此。與此同時,在英國等市場,運營商正在投入5G頻譜的連續拍賣,仿佛政府擔心一次發放太多頻譜會導致用藥過量一般。

由此造成的影響是雙重的:分裂化——整個歐洲地區的一種數字鴻溝——因爲不同國家的不同步以及更高的成本。批評人士稱,由于運營商們在爭搶殘羹剩飯,當局通過限制任何單次拍賣出售的頻譜數量,推高了價格。這就好比,當你把一小片肉扔進饑餓的食肉動物窩裏,看看會發生什麽。

那些爲5G牌照而努力的運營商現在正苦苦掙紮。在爲新的5G頻譜投入了22億歐元之後,德國電信表示這筆錢可以用來建設大約5萬個移動基站。該運營商本月在柏林和波恩推出了試商用5G服務,但其預期到今年年底投入使用的5G天線不會超過300個。德國電信目前在德國各地擁有約28000個移動基站。

反對者對此是冷漠的。他們表示,運營商總是抱怨監管不公,但競爭迫使他們進行投資。另一個論點是,如果放棄頻譜,運營商只會把錢放入口袋,而不是用于網絡部署。許多關注短期利益的股東無疑會表示贊同。據悉,歐洲最大的運營商之一法國Orange近年來就因爲在全光纖網絡上的大手筆遭到了股東的抵制。

不過,監管機構有另一種選擇。“選美競賽”是移動網絡設備供應商喜歡的一種方式,在這種情況下,當局用嚴格的覆蓋義務取代了高昂的頻譜費用。若未能滿足和實現這些覆蓋條件,那麽運營商就可能失去牌照,這是最大的威脅。

然而,德国却因同时要求高额频谱费用和严格覆盖义务而饱受诟病。据爱立信表示,德国的拍卖设计显然旨在获得最大回报。爱立信欧洲政府事务负责人Gabriel Solomon表示:“大约有450轮拍卖,在100轮后,价格为20亿欧元,频谱的分配并没有改变。”最终的收益大约为65亿欧元。同时,牌照获得者被要求在2022年实现98%的覆盖率目标。愤怒的运营商对这些规定采取了法律行动,并于今年3月被科隆行政法院驳回。但是,这似乎不太可能是争端的结束。

圖3:各國3.4-3.8GHz頻段頻譜每MHz價格,單位:億美元。

在别的地方,当局优先考虑的似乎是短期意外收获而不是长期5G收益。在另一个欧洲国家意大利,其5G拍卖收益远超预期,关键的“中频”频谱附带的覆盖义务却似乎并不那么繁重。根据意大利监管机构Agcom频谱办公室负责人Mauro Martino去年的介绍,运营商需要覆盖意大利城市相对较小的范围,同时有些规则不适用于频谱带宽低于80MHz的获牌运营商。这似乎可以成为Wind Tre和Iliad的借口,但不会成为意大利电信和沃达丰的借口。

无论如何,意大利电信的目标是到2021年为仅22%的人口提供5G服务。其他国家的运营商在网络推出目标方面要谨慎得多,他们更愿意确定5G具体会覆盖哪些城市。“我们已经宣布,到今年年底会有25个城市覆盖,但并不一定是全面覆盖——这只是一个亮相而已。”英国最小的一家移动运营商3 UK网络服务战略和架构负责人Mike Eales表示。

不過,其他運營商的建網目標也已經公開。英國最大的運營商BT計劃到明年5月在其19000個移動站點中的2000個開啓5G。德國電信在其昂貴的頻譜費用支出之前曾表示,計劃在2025年底覆蓋德國人口的99%。瑞士電信的目標是在今年年底達到90%的覆蓋率,雖然政府僅要求到2024年覆蓋50%的人口。瑞士電信期望當局能夠放寬關于輻射限制的立法——如果它能夠證明自己是一個好市民的話。

平衡資産負債表

但是,運營商必須付出一些代價。不包括其龐大的美國業務在內,德國電信的資本密集度已經從2013年的14%飙升至去年的約20%。在同一時期,Orange則已從14%上升至18%。意大利電信的國內業務增幅最大,其資本密集度從2013年的18%飙升至2018年可能創紀錄的37%,其中包含了頻譜費用。這些數字不能無休止地上升。

让他们更难接受的是,电信运营商建设5G网络缺乏任何直接的销售机会。如果移动通信历史是一份可靠指南的话,那么用户们不太可能为5G服务支付比4G服务更高的价格。并且运营商定价创新的空间非常小。英国的沃达丰希望针对不同网络连接速度和不限量使用的收费机制,能够吸引消费者放弃基于月度数据上限的套餐计划。但是如果其举动受到欢迎,那么竞争对手最终将会作出回应。Heavy Reading高级分析师James Crawshaw表示,沃达丰竞争激烈的纯SIM卡价格资费已经引发了人们对“触底反弹”的担忧。

圖4:歐洲運營商資本密集度。

沃达丰高管在其5G发布会上试图向记者证明其采取的行动是合理的,他们表示,利润一部分将来自于5G比4G更高的“频谱效率”。其基本论点是,通过5G网络发送一个数据位要比通过4G传输便宜得多。但是差异是争论的焦点。沃达丰英国首席技术官Scott petty在5G深爱激情网发布会上表示,5G的成本要低4-5倍。而在2017年底,沃达丰集团首席技术官Johan Wibergh则认为,5G会便宜10倍。

無論實際數字如何,投資者們似乎都太相信未來會有更大的利潤空間。沃達豐的股價在5G發布當天上漲了2%,但是該公司在今年的股價已經下跌了15%。其最近宣布推出5G服務的競爭對手BT,在同期的股價也已經下降了五分之一。

人們對頻譜效率將提高收益的懷疑態度似乎是有道理的。如果不裁員或采取其他措施削減開支,運營成本不太可能大幅降低。當年,4G標准同樣被吹捧爲是比3G更具成本效益的技術,但是沃達豐集團的盈利在4G時代僅上升了兩個百分點,從沃達豐英國推出4G之前的那一財年的29.9%增長至最近這一年的31.9%。頻譜效率技術似乎是一種應對數據流量激增的機制,而不是獲取更大利潤的途徑。

“5G不会改变运营商运营网络的总体成本结构。”咨询公司Northstream CEO Bengt Nordstrom表示。“5G显著降低了引入更高数据传输速度和增加更多容量的成本。如果运营商希望提高盈利能力,那将需要通过他们的数字化转型计划来实现。”

一些大型欧洲运营商的债务状况让投资者更加担忧。意大利电信去年的净债务相当于其收益的3.3倍,与大多数同行比,处于一个较高水平。德国电信的这一比例为2.65,目前正逼近2.75的舒适区上限。“我们的数据并不表明我们将偏离主干道……但的确回旋余地将非常小。”德国电信CEO Timotheus Hottges在其最近一次财报深爱激情网会议上表示。

關于市場整合

一些分析師認爲,歐洲迫切需要的是更多的整合。擁有3.3億人口的美國市場,擁有4家大型移動運營商,如果T-Mobile最終與Sprint合並,那麽這個數字將縮小至3個。在中國,三家運營商爲14億人口提供服務。

欧盟拥有约5.1亿人口,却拥有多家大型电信集团,包括德国电信、Orange、沃达丰和西班牙电信,以及众多与巨头进行竞争的相对规模较小的运营商。爱立信的Gabriel Solomon表示,许多小运营商都在挣扎存活。“固定成本基数与拥有更大市场份额的运营商类似,而且维持和产生回报要困难得多。”他说。

在这种世界观下,随着现有企业满足于更小的市场份额,而竞争导致价格下降,每个人的境况都会变得更糟。Gabriel Solomon认为,运营商需要38%的EBITDA利润率才能实现“最佳投资水平”,并表示欧洲的平均水平要低得多。沃达丰去年在欧洲市场调整后的EBITDA利润率为31.6%。而在调整了特殊因素后,德国电信的这一利润率为30.8%。

不幸的是,對于投資者而言,歐洲監管機構一直在持續反對並購活動,他們認爲這將導致價格上漲並損害消費者利益。支持歐洲做法的人士指出,在競爭不那麽激烈的美國市場,客戶往往爲電信服務支付更高的費用。但咨詢公司Nordstrom表示,這意味著歐洲運營商面臨支出限制。“與美國相比,歐洲面臨的最大挑戰是我們的每用戶收入要低得多,因此我們的出發點是,如果將其分解爲每用戶的投資,我們可花的錢就更少了。”他表示。“這由歐洲市場整合遭遇的阻力所推動。”

根據GSMA的分析,在監管機構允許和記電訊與Orange在2012年合並其奧地利業務後,這筆交易使當地的網絡覆蓋率和連接速度提高了20-30%。

在歐盟選出新領導人之際,電信業正拭目以待,看是否會出現一個對投資者更爲友好的政體。但對國內並購活動采取更爲寬松的態度,並不能解決歐洲的分裂問題,也無益于電信服務跨境市場的發展。甚至,德國電信在多個歐洲國家建立單一網絡的努力,也因爲國家監管機構對當地數據設施的要求,而受到一定程度的挫敗,這些要求意在防止信息被儲存在另一個歐洲司法管轄區域。

在今天的政治環境下,這些反對意見不會輕易得到解決。對于整個地區的民粹主義者來說,歐盟是一個無法解釋的、卡夫卡式的怪物,它剝奪了民族國家應有的主權。在2016年的公投中,英國選民選擇了離開歐盟。無論最終有沒有達成協議,“英國脫歐”都將于今年10月發生。而這可能刺激其他歐盟成員國對公投的要求。

无疑,支持和反对更多欧洲一体化的争论将会继续。但是,随着中国和美国大练5G肌肉,深爱激情网内对于推进新技术和方法的质疑声将会越来越小。“将互联互通视为新产业战略的基石至关重要,我认为欧盟目前还没有这样做。”Gabriel Solomon说。“如果我们继续这样四分五裂,其他超级大国将加速进入数字领域。