广东5G产业创新发展现状与对策研究

商惠敏 关皓元 敖 青 王陶冶

(广东省科学技术情报研究所，广东 广州 510033)

0 引言

我国拥有全球最大的移动通信市场，5G专利占有率居国际领先，华为等国际知名企业迈入世界先进行列，已形成引领全球5G发展的坚实基础。与此同时，我国5G产业遭遇来自外部的严峻挑战。美国等发达国家逆全球化潮流而动，对我国实施精准打击，直击芯片和关键元器件等“卡脖子”领域，力图在单边主义模式下继续保持并扩大主导地位。我国迫切需要在强化自主安全能力的同时，以重大战略需求为牵引，在构建国内国际双循环的新格局下，更好地融入全球创新网络，加速寻求新突破口。广东是我国通信产业大省，一直积极推动5G产业发展，在5G领域已形成较为完整的产业链和创新链，并在市场培育、基站建设、5G技术商用试验及垂直领域创新应用等方面位居全国前列。本文对全球及广东省的5G产业技术创新发展情况进行了研究，并提出推动广东5G发展的相关建议。

1 全球5G产业技术创新发展概述

(1)5G芯片、中高频器件等核心部件成为各国抢占5G战略制高点的关键，大规模多天线(Massive MIMO)、全双工、波束成形、小基站建设成为各国5G技术创新发展的重中之重。中高频是指3～6GHz(中频)和6GHz以上(高频)的工作频率，随着移动通信技术的代际升级，高频频谱特别是毫米波频段成为各国抢占5G的重中之重，5G芯片、中高频器件也成为各国争夺5G战略制高点的关键。当前，5G射频芯片、光通信芯片、中高频器件、数模转换器等关键环节大部分掌握在美欧日等国家或地区手中，中国在这些领域缺乏竞争优势，特别是5G射频器件等高度依赖台湾地区代工。美韩等国家和地区已开放毫米波频段(美韩57～64GHz，欧日59～66GHz)[1]，积极推进毫米波相关的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术研究，并开发出Argos原型机、LuMaMi原型机等多款大规模多天线原型机[2]。

(2)美日韩欧等纷纷从国家层面强化政策引领，抢先部署，加快推进5G技术开发及产业化进程。各国政府积极加快5G战略布局，在5G商用规划、频谱划分、技术研发等方面给予全方位支持。美国在5G研发方面投入巨大，是最早启用5G商用的国家之一。2012年，美国设立了无线研究中心，专注毫米波等5G技术研究。2016年，美国成为全球首个开放5G高频频谱的国家，运营商AT&T和Verizon率先开展5G商用试验。2019年，T-Mobile利用3.5GHz频段推出真正意义上的全国性5G服务。日本成立了5G研究组，在5G技术、无线接入及系统架构等领域开展相关研究[3]。2020年3月，日本实现5G商用，并在东京奥运会上使用5G技术。韩国以韩国科学技术院(KAIST)为主导进行为期5年的5G技术研究，于2018年开展5G预商用试验，在平昌冬奥会期间试运行，并已于2019年实现5G商用服务，成为全球首个5G商用的国家。欧盟于2017年发布了5G发展路线图，并通过“构建2020年信息社会的无线通信关键技术” (METIS)项目[4]、5G公私合资合作研发机构(5G PPP)项目、地平线2020计划等，推动5G标准制定和技术研发，并于2020年底提供完整5G商用服务，2025年将实现5G无缝覆盖。英国发布了《下一代移动技术：英国5G战略》[5]，旨在利用5G技术打造世界领先的数字经济体系，建立了5G创新中心,开发了超高速传输技术，通过平面分布式云(FDC)架构，完成了全球首个虚拟化5G架构演示。我国开展5G研发较早，于2013年成立了IMT-2020(5G)推进组[6]，国家863计划也启动实施一批5G重大项目，取得重大技术突破。2019年6月，我国实现5G正式商用，比原计划提前了1年。

图1 5G产业链

(3)各国相继启动5G标准研制，加速了国际5G标准化进程，我国在标准制定中的话语主导权显著提升。近年来，5G标准的制定不断加快进程，各国均希望推动形成全球统一的标准，美中日韩欧等国家和地区都启动了5G标准研究计划或成立了标准推动组织[7]。国际电信联盟(ITU)于2012年开始为全球5G研究和开发提供框架，2015年正式将“IMT-2020”确定为5G法定名称，提出到2020年底完成5G标准。2016年，全球移动通信标准组织联盟(3GPP)开始了5G标准预研，规划了R14-R16三个版本标准。2020年7月，R16标准正式冻结，标志5G第一个演进版本标准完成。我国在5G标准研发上的推动、引领作用日益明显，在R15、R16制定过程中，我国在牵头项目、关键岗位、文件数量、投票权等方面表现亮眼，对无线基础技术、网络新型架构等相关标准的制定贡献较大。

(4)5G技术应用场景日趋丰富，与车联网、物联网、智慧城市等融合发展。随着5G技术的不断成熟，新的应用场景也不断呈现。车联网应用场景主要包括基于超高速移动宽带的车内信息娱乐、车辆行车安全应用以及高速公路上的汽车自动驾驶。日本丰田汽车与运营商NTT共同研发5G车联网，爱立信推出5G智能巴士驾驶虚拟现实项目。公共安全应用场景主要是探索5G为公共服务场景提供安全、可靠、实时的宽带连接。智慧城市应用场景主要包括联网型公交站、实时交通智慧城市监控与分析、智慧家庭、智慧养老、面向旅游及广告的AR应用等。英国智慧城市建设通过5G技术对交通、社区、教育等城市系统进行整合，促进城市经济发展。媒体及信息娱乐应用场景主要包括集成卫星与地面网络服务，集成组播与缓存，欧盟将通过5G技术，实现2021年欧洲杯的赛事转播。

(5)我国高度重视5G产业发展，推动5G成为拉动经济增长、促进高质量发展的新引擎。近年来，我国多次就加快5G网络建设，推动5G技术创新发展和科技成果落地应用做出了战略部署，出台多项政策措施推动5G发展。围绕5G新型网络技术、高效传输技术、通信芯片等关键领域，布局了一批国家重大、重点专项，支持企业、高校院所开展核心技术攻关和前瞻性研究。鼓励有条件的地市组建5G领域高水平研发平台，引进5G高端人才，建设5G成果转化基地等。2020年1月，我国发布了首批14项5G标准，涵盖无线接入网、核心网、承载网、天线、安全等多个领域，为5G商用提供了更好的技术支撑[8]。新冠肺炎疫情期间，5G技术为雷神山、火神山医院提供了“增强版”通信保障，充分满足在“疫情阻击战”中进行高速、稳定数据传输的需求和开展远程会诊及手术的需要[9]，为促进5G在医疗等领域的融合应用发展发挥了示范和带动作用。2020年4月，在珠峰6500 m营地建成并开通全球最高海拔的5G基站，将5G信号覆盖珠峰峰顶，取得全球历史性突破。

2 广东5G产业创新发展优势与特征

目前，广东5G产业链较为完善，技术源头供给能力不断提升，全省专利拥有量位于全国前列，华为、中兴的5G必要专利数超5000件，占全球比例超1/4。建成开通约11万个5G基站，5G用户达3053.3万户，规模均居全国第一，基本实现深圳5G网络全覆盖、广州主要城区连续覆盖、珠三角中心城区广覆盖。

2.1 基本建立涵盖全产业链的完整产业体系

广东已初步形成以龙头企业为牵引的全球最大5G产业集聚区，拥有1600多家5G相关企业，约占全国1/3，基本构建起涵盖器件材料、主设备、终端制造和行业应用的5G产业链体系。产业链上游包括规划、器件、芯片、材料等领域，拥有杰赛科技、宜通世纪、海思半导体、中兴微电子、正源微电子、润芯、通宇通讯、国人通信等一批龙头企业。通宇通讯、摩比发展和京信通信为国内基站滤波器产业主要参与者；深南电路是省内PCB板的龙头企业，占国内市场份额超50%；新易盛占光模块全球市场约1%，国内市场第五位，约占7%。产业链中游包括设备、网络、运营商等环节，拥有华为、中兴、日海通讯、盛路通信、杰赛科技、世纪鼎利等一批代表性企业。通宇通讯是国内较早涉足移动通信基站天线研发与生产的企业，基站天线为公司的主导产品，是国内天线的龙头企业；京信通信的基站天线以13%的全球市场份额排名第二，仅次于华为，其能够稳定获得20%的国内市场份额，逐渐成为小基站领域的领头羊企业。产业链下游包括终端、应用场景等环节，拥有华为、中兴、OPPO/VIVO、国民技术等终端企业，以及中海达、路畅科技、广和通等应用企业。

2.2 基本形成以广深为核心、珠三角及粤东西北部分地市协同配套的产业发展格局

广州5G产业发展迅猛，集聚了宜通世纪、京信通信、杰赛科技、中海达等一批5G技术研发、设备制造、创新应用环节的企业和研发机构，初步形成了龙头企业引领、专业化分工、上下游协同的5G产业生态。政策方面，2019年出台《广州市加快5G发展三年行动计划(2019-2021年)》，2020年出台《广州市关于进一步加快5G产业发展若干措施》，鼓励企业在超高清视频、智能制造、智慧医疗、智慧城市、工业互联网等领域开展示范性应用，推动5G和实体经济深度融合。在园区建设方面，打造“3+2+6”发展格局，即“3个”核心产业基地：科学城、知识城、天河软件园；“2个”关联产业基地：南沙国际人工智能价值创新园、琶洲互联网价值创新园；“6个”衍生产业基地：黄埔、白云、越秀、番禺、南沙、增城，加速推动5G产业集聚发展[10]。截至2020年底，广州建成5G基站约为4.8万个[11]，建设数量全省第一，全国领先。

深圳是我国乃至全球电子信息产业的重镇，已建立起了相对完善的5G产业链，在技术研发、标准制定、融合应用等方面居于全球第一梯队。截至2020年底，深圳已建成4.6万个5G基站。海思半导体、中兴微电子等企业已研制并使用了具有自主知识产权的5G芯片。核心器件领域拥有华为、国人通信、摩比天线等龙头企业。国民技术、大疆创新等在不同应用领域开拓出一片天地。第三方检测有深圳信息通信研究院、深圳无线电检测技术研究院等。在标准制定、专利等方面，华为、中兴等推动的极化码、大规模天线新型多址技术、车联网等被国际5G标准组织采纳；华为、中兴在全球5G标准必要专利排行榜上名列前茅。2019年深圳出台《关于率先实现5G基础设施全覆盖及促进5G产业高质量发展的若干措施》，2020年出台《关于大力促进5G创新应用发展的若干措施》，推动构建国际一流、国内领先的5G创新生态，打造全球5G应用标杆城市。2019年启动建设坪山区5G产业园、龙岗区5G产业园2个产业基础较好、配套设施较为完善的5G产业园区；福田深港科技创新合作区、龙华九龙山等正成为深圳着力构筑的5G新兴产业集聚区。

东莞在产业链上中下游均有布局，尤其是智能终端领域，华为、OPPO、VIVO三家手机厂商均已推出多款5G智能手机，带动东莞的5G产业快速发展。据统计，截至2019年，东莞市拥有5G产业相关企业120余家，其中，材料及核心部件等产业链上游企业约110家，设备及相关配套等中游企业11家，下游终端企业3家[12]。目前，东莞积极布局5G基础设施建设，已建成约8000个5G基站。2019年出台纲领性政策文件《东莞市加快5G产业发展行动计划(2019-2022年)》提出，到2022年底基本实现连续覆盖和商用，基站累计达2万座，个人用户数达到500万，5G产业产值超1500亿元。

表1 广东省5G产业链上下游重点企业情况

2.3 涌现出一批引领行业发展的突破性创新成果

作为全球领先的通信设备制造商，华为、中兴业务范围涵盖了通信设备、行业解决方案、技术服务、软件、智能终端等多个领域，产品辐射覆盖全球170多个国家和地区，华为成为全球第一家,也是迄今为止唯一一家提供端到端5G解决方案的公司。2016年11月，华为等中国通信企业主推的极化码(Polar)成为增强移动宽带(eMBB)场景的控制信道编码方案。2019年1月，华为推出的巴龙5000成为全球率先支持5G独立组网和非独立组网两种组网方式的5G芯片，同时支持2G、3G、4G和5G多种网络制式；天罡系列5G基站套片在频谱带宽、高集成度、算力等方面的技术优势突出。2019年9月，华为推出的麒麟990 5G一体化芯片，多项指标均世界领先。据统计，在全球5G标准必要专利申请数量排行榜中，中企专利数量占据的比例达30%以上，居全球第一。其中，华为5G专利数超过3000件，位居榜首；中兴、oppo的专利数均超过2000件，排名居全球前列。正源微电子的手机射频功率放大芯片技术达到一流水平，润芯的北斗射频芯片技术及市场占有率全国第一；通宇通讯、摩比天线、盛路通信等企业在基站天线等领域处于国内领先。

依托中山大学、华南理工大学、华为、中兴等高校院所及龙头企业，广东在5G相关领域建设了国家宽带移动通讯核心网工程技术研究中心等国家级创新平台，推动成立了广东省新一代通信与网络创新研究院、鹏城实验室等网络通信领域的新型研发机构。吸引了院士、国家杰青等一大批国内外顶尖科研人才落户。

2.4 部省联动、省市协同深入开展

广东省在全国率先启动与科技部联合实施的国家重点研发计划“宽带通信和新型网络”重点专项，围绕5G通信等领域的重大需求和突出短板，凝练了一批部省联动研究任务，集中力量攻克一批“卡脖子”问题，力争在未来5～10年内取得若干具有世界先进水平的标志性重大创新成果，带动千亿级产能。在对接国家专项的基础上，设立广东“新一代通信与网络”重大专项，与广州市共同出资，在5G无线通信基站、5G毫米波芯片等关键领域布局实施了一批重点攻关项目，实现省专项与国家专项的有效衔接。建立了省市协同、共同组织实施省重大专项的工作机制，探索与广州市联合出资，共同组织重大专项，支持共性技术研究及公共平台建设项目。

3 广东5G产业发展面临的挑战

广东在5G产业虽然具有一定优势，但在资金、技术、市场等方面也面临一些问题与挑战。

3.1 5G部署投入成本巨大

由于5G工作的频谱特点，5G信号的大规模连续覆盖需要部署建设大量的宏基站和极为密集的微基站，5G基站总数量预计将是4G基站数量的1.5～2倍，5G基站单站用电量是4G的2～3倍[13]，网络建设的投资约为4G的4倍，网络建设及运营维护的成本巨大，传统的运营模式难以支撑。除了在个人移动通信场景中使用5G，在自动驾驶、远程医疗、物联网、工业互联网等应用场景中也将使用5G技术，而这些场景对于5G的安全性、可靠性、低时延、海量连接等性能有更高的要求，因此，5G网络的投资建设成本相比于4G更高，更加难以维护[14]，在网络建设完善之前，5G还将有相当长的一段时间面临着信号差、价格贵的问题。

3.2 5G核心专利、中高频器件等对外依赖度较高

高通掌握的专利数虽然少于华为等中国企业，但大多数为组网必备且无法绕过的“标准必要专利”，而华为等中国企业掌握的专利，很多都是组网可以绕过且影响不大的“非标准必要专利”，这将导致在5G实现大规模商用之后，我国预计每年要付出高达数百亿元的专利费用。此外，砷化镓、氮化镓等化合物半导体是5G高频器件中无法替代的核心关键材料，目前主要被日美欧等国的化合物半导体企业控制，并已占领市场和技术高地。广东省在该领域尚未形成先进成熟的半导体制造工艺，且关键装备及原材料受制于人。

3.3 国际技术与市场风险增多

以美国为首的西方发达国家一直将中国作为“战略竞争对手”进行打压，通过技术出口管制、产品禁运、加征关税和限制人才交流等措施，对广东的中兴、华为等高科技企业进行精准打击，极力压制我国5G核心技术和产业的发展，部分国家为迎合美国对5G采取了市场保护政策，不利于省内企业开拓国际市场，对广东5G产业和技术创新形成较大冲击。

3.4 5G应用场景有待开发

相比于4G时代，5G的通信速度有了极大的提升，人与人、人与物、物与物之间都将会通过5G技术的推广应用实现互联互通，各类新的应用场景正逐渐崭露头角。但目前仍然没有出现能彻底颠覆4G应用的新商业模式，真正的杀手级应用还未显现。5G内容资源还较为欠缺，工业级应用也尚待开发，5G终端的普及速度也要滞后于网络建设，因此，5G应用的价值将无法快速实现。

4 广东5G产业创新发展对策建议

广东是通信产业大省，更是5G在世界范围内的领跑者，应积极贯彻落实中央关于“5G”和“智能+”的系列指示批示精神，牢牢把握5G发展重大历史机遇，在顶层设计、技术攻关、试点应用等方面不断推进，打造为世界一流的5G创新高地，为构建双循环新发展格局做好战略支撑。

4.1 加强统筹协调，协同各部门各地市做好5G发展顶层设计

大力开展5G产业发展调研，摸清产业发展现状，把握5G规划、建设、应用中的重大创新需求，形成广东5G产业发展实施建议。以需求为导向，从长远角度和战略高度谋划全省5G产业创新发展的目标、路径和任务，形成统筹推动广东5G产业创新发展的切实举措。组织研究制定5G产业创新发展配套政策，加速推动相关措施落实，提升全省5G产业发展竞争力。引导各地市建立健全本地5G产业发展工作协调机制，加快出台5G产业发展措施。

4.2 突出技术引领，高标准推进省重点领域研发计划

探索关键核心技术攻关新型举国体制下的“广东路径”，强化5G在“新一代通信与网络”“芯片、软件与计算”“新一代人工智能”“新材料”等广东省重点领域研发计划中的部署，加大5G领域关键技术和前沿技术的研发支持力度，解决5G领域面临的技术瓶颈问题。精准聚焦芯片设计与制造、核心基础工业软件、前沿新材料等产业链上游基础环节，着力发展基带、毫米波芯片、高性能DSP等5G高端芯片，重点突破氮化镓、砷化镓等化合物半导体关键材料，力争在更多领域率先取得突破。前瞻布局6G预研究工作，启动一批基础性、前瞻性重大科技专项，为国家做好6G技术储备。

4.3 坚持需求导向，培育标杆性的5G场景示范应用试点

发挥广东应用场景丰富的优势，推动5G与行业应用深度融合，培育一批5G产业新业态。发展“5G+智慧医疗”，推动5G技术与医疗场景深度结合，研发基于5G高清视频的远程会诊系统，通过5G高清视频及低延时数据传输，及时对病人开展进行远程诊断和指导。发展“5G+智慧港口”，探索基于5G网络的集装箱港口智能运营模式，实现集装箱理货、集装箱卡车运力调度、无纸化办单等关键业务的全过程自动化、无人化管理。发展“5G+智能制造”，开展5G智能装备和技术应用示范，推动5G技术不断提升智能制造过程的实时智能感知能力、处理能力和运维能力，实现设备运维监测等领域的智能化。大力发展“5G+车联网”，加快基于5G技术设计的车联网无线通信技术等关键技术研发及部分场景下的商业化应用[15]。

4.4 加大扶持力度，进一步提升广东龙头企业国际影响力

支持华为、中兴、京信通信等具有实力的龙头企业面向全球开展并购整合，强化资源整合能力，快速发展成为我省具有国际影响力的地标型龙头企业。瞄准高频器件、专业芯片、软件开发等产业链薄弱环节，精准引进一批国内外优势企业，培育独角兽、高新技术企业，与行业龙头企业形成合作配套。加强扶持引导，大力支持华为等通信设备制造企业以及移动等电信运营企业深入开展国际交流合作，主导或参与5G网络技术、关键设备、产品等国际标准制定，推动中国5G方案成为国际标准，以标准支撑和引领5G产业发展。

4.5 推进协同联动，营造良好的多元创新生态

发挥广东在5G领域的创新和产业优势，联合港澳、海外创新主体围绕5G产业关键环节强化核心技术研发、科技成果转化和人才培养，助推全省5G产业发展。充分发挥重点领域研发计划、重大创新平台和行业龙头企业的影响力，以及珠江人才计划、扬帆计划等重大人才计划、高层次人才特殊支持计划的带动作用，聚焦产业重大需求，精准引进一批知名院士及国内外高端人才及团队落户广东，加强创新资源集聚。依托省内专业机构定期开展5G前沿情报跟踪、分析和前瞻性预测工作，建立有效的技术路径分析和预警机制。鼓励5G企业围绕产业创新生态加快国际知识产权战略布局，持续提升专利数量和质量，抢占产业技术竞争高地。