关于三星Exynos，你想了解的都在这里（三）

用户连接网络的方式，从上世纪九十年代的拨号上网，到用设备的“猫”或数字用户线（DSL）或电缆等有线方式，再到利用蜂窝网络和Wi-Fi（无线网络通信技术）等无线方式，“调制解调器（modem）”一词涵盖以上所有类型。但在今天移动互联网时代，当我们谈论调制解调器时，往往指的是支持LTE（Long Term Evolution，长期由3G演进出来的一种网络制式)和5G（第五代移动通信技术）无线通信的蜂窝调制解调器。 在智能手机中，终端调制解调器通过与基站交换信号，实现拨打电话、发送和接收数据的功能。我们之所以能在任何地方拨打电话、观看流畅的视频，都要归功于高性能蜂窝调制解调器。如今，全新的蜂窝调制解调器能支持从2G到5G的技术。 蜂窝调制解调器最初应用于1G，那时只能通过模拟通信拨打电话。2G时代引入了数字通信^【1】，使短信服务（SMS）等附加功能成为可能。 3G为移动宽带^【2】奠定了基础，手机开始拥有上网功能，4G则开启了真正的移动互联网时代，我们得以拥有流畅、高清的视频观看体验。2019年，5G被投入商用，如今5G的速度已达到10Gbps，除智能手机外，低延迟和超连接5G技术正部署在除了移动设备以外的其他场景应用中。

随着LTE时代的到来，数据传输速度显著提升，现在的手机能提供几乎和电脑一样的功能。早在2000年之前，三星就尝试开发自己的调制解调器，2007年，三星开始开发支持LTE网络制式的调制解调器，在掌握2G、3G技术后，三星于2009年成功实现LTE调制解调器的商用化。

2012年，三星Galaxy S系列智能手机首次搭载了三星的LTE调制解调器。2019年，三星开发出集成5G的Exynos SoC（System on Chip，系统级芯片），这是一款融合了5G通信的调制解调器和移动AP（Access Point，无线访问节点）的芯片。Exynos通过将两种不同功能的芯片合二为一，不仅提高了能效，还通过减少组件占用面积，使得制造商可以简化智能手机设计。目前，Exynos的5G^【3】调制解调器不仅支持sub-6GHz频段，还支持28GHz和39GHz等极高频段（mmWave，即“毫米波”）。正因如此，sub-6GHz扩大了服务覆盖范围，在基站附近，通过毫米波可以实现超高速通信。 如今，三星已成为全球三大5G调制解调器设计企业之一。副总裁Jungwon Lee表示：“开发调制解调器的过程很复杂，它必须支持5G等新技术，并同时兼容3G、LTE等已商业化的技术。并且由于需要巨大的资源和人力投入，在全球有能力独立开发调制解调器的芯片企业屈指可数。从算法开发到芯片设计、软件开发和现场测试，这个领域需要很长时间进行深耕。”

三星在全球各地进行现场测试，以尽可能提升服务覆盖率，并尝试多种方式改进基带信号处理方法，包括使用人工智能（AI）技术来提高传输速度。2021年，三星成功开发出一个利用AI算法的调制解调器，虽然它尚未商业化。Jungwon Lee介绍道：“采用AI技术的调制解调器可以通过将干扰信号最小化，或将AI处理器的能效最大化来增强性能。” 除5G外，三星还积极致力于6G技术的开发。Jungwon Lee 说：“目前，我们不仅专注于开发5G调制解调器和5G-Advanced^【5】调制解调器，还与三星研究院合作，进行6G调制解调器技术研究，为即将到来的6G时代做准备。6G调制解调器有望实现1Tbps级别的速度，支持包括卫星通信在内的各种通信网络，除了智能手机，它还将广泛应用于汽车、物联网和AR/VR等领域。为了给6G时代铺路，我们必须能够提供各种频段的支持，包括太赫兹（THz）频段、至少数百天线的多天线支持、先进的AI技术和通信网络信号效率技术。短期内，三星会不断扩大5G业务，同时力争在6G时代初占有一席之地。” 三星的目标是为Android开发最好的调制解调器。

当被问及为何如此专注于调制解调器时，Jungwon Lee表示：“三星是一家大型全球化企业，拥有出色的调制解调器技术，作为开发团队的一员，我感到很自豪。于我而言，能看到所学的理论知识，在产品中得到实际的应用，这十分有趣。现在，随时随地进行流畅地电话沟通和高速上网，已成为大家生活必不可少的组成部分。正是调制解调器让大家体验了到这种便捷，开发团队会继续积极地进行这方面的开发，发挥应有的作用。” 互联互通：构建运行快速且流畅的环境

蜂窝网络和短距离无线网络是移动无线通信的两个主要电信标准。以3GPP^【6】标准为代表的蜂窝网络指的是　CDMA (Code Division Multiple Access，码分多址)、LTE和5G等电信标准。它能在移动运营商许可的特定带宽内，提供广泛的覆盖范围，并通过基站的基础设施分发信号，来提供各种服务。另一方面，短距离无线网络由IEEE 802.11（Wi-Fi）/802.15（蓝牙、ZigBee、UWB^【7】）表示的。它运行于任何人都可以使用的ISM频段（即工业-科学-医疗使用的无线电频段）。短距离无线网络遵循当地的室内电信标准，为所有人提供服务。 “蜂窝网络”是一种基于移动设备的基础设施服务，主要通过覆盖广域的网络来运营。另一方面，“短距离无线网络”为设备提供短距无线通信，而无需使用运营商搭建的基础网络，大大提升了移动通信的便利性 。特别是Wi-Fi拥有比蜂窝网络更快的传输速度，在相对较长的距离内更可靠，尤其是在室内。这也解释了Wi-Fi能如此广泛地用于手机、笔记本电脑等网络连接的原因。就像点对点（P2P）一样，Wi-Fi更适合选择性和密集型电信应用，必要时可进行高速传输，因此它更适合下一代物联网设备，如增强现实（AR）和虚拟现实（VR）。 如今，我们很难想象没有Wi-Fi的日常生活会是什么样。随着行业发展，Wi-Fi成为了一项基于智能手机的技术，人们越来越意识到它是应对当今数据流量爆发式增长最有效的方法。与蜂窝网络相比，Wi-Fi的部署和运营成本较低，所以它的发展仍然呈指数级增长。 与使用基础网络的蜂窝系统不同，Wi-Fi的数据链路范围最多只能扩展到几百米，因此它只能在本地部署。此外，由于使用的是未经许可的带宽，它可能会受到来自其他电信系统的信号干扰，这使得支持高级服务质量（QoS^【8】）存在一定风险。然而，随着蜂窝和Wi-Fi融合技术的发展，它持续提供着很大的便利，即“不间断”的网络体验。从全球范围看，Wi-Fi早已不再被当作一项特定技术，而更像是一种公共基础设施。 短距离无线网络开发组执行副总裁Joonsuk Kim表示：“早在2016年，我们就组建了一个专门的团队，将Wi-Fi技术集成到Exynos处理器中。”Kim于2016年加入三星，是短距离无线网络开发组初创时的负责人。他回忆道：“大约只用了4、5年的时间，我们便完成了传统协议和第6代WiFi（Wi-Fi 6）的开发，技术稳定且成熟。在资金、人才并不充裕的情况下，我们仍做到了在短时间内迎头赶上。”

在成功开发可商用的Wi-Fi6E以及之前所有版本的Wi-Fi协议后，三星目前正在着力于Wi-Fi 7的开发，旨在为下一代旗舰产品配备分立式调制解调器。由于Wi-Fi需要为支持最新协议的所有移动和物联网设备提供连接，因此改进、维护所有旧协议性能和确保最新协议性能至关重要。最新协议Wi-Fi 7可能会在2024年推向市场。它支持多链路运行（MLO^【9】），通道带宽为320MHz（兆赫）和4096QAM^【10】。通过这些功能，比起三星前代系列，Wi-Fi 7将拥有更快的数据传输速度、更大的数据传输量、更高的能效并支持持续无线连接，即使在多用户并发的环境中亦如此。

为进一步提升Wi-Fi的传输速度，内部处理器的核心变得比现在更复杂，大容量内部存储器也是必要的。 Kim说：“为实现这一目标，我们将继续专注于多处理器结构的开发，并确保获得快速传输所需的IP（知识产权）。截至目前，全球许多其他企业一直是引领Wi-Fi解决方案开发的主要参与者，但Exynos的Wi-Fi技术是大规模商用的Wi-Fi解决方案。我相信，在移动SoC的嵌入式Wi-Fi解决方案领域，三星的技术占有一席之地。” 这很重要，因为只有最好的Wi-Fi才能满足用户需求。大多数人很难意识到Wi-Fi究竟是多么先进技术，但他们确实希望无论身处何处都能体验连接快、不间断的Wi-Fi。 Kim说道：“许多用户将LTE和5G等蜂窝网络视为先进技术，因为在移动运营商的营销广告中，它们往往是手机的主要功能。相比之下，人们似乎并没有意识到Wi-Fi技术的发展有多快速。”

当被问及Wi-Fi在未来是否依然会发挥重要作用时，Kim认为答案是肯定的。 他表示：“如今，通过Wi-Fi传输的数据占整体无线数据流量的70%~80%^【11】。蜂窝网络和短距离无线网络技术追求的是不同的使用场景，这不太可能很快改变。Wi-Fi技术和蜂窝技术应相辅相成，共同发展。信息技术在人们生活中的作用愈发重要，Wi-Fi技术将很大限度减少网络覆盖盲区，并在室内提供稳定的短距离无线网络和快速的数据服务。”

要想充分利用增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和元宇宙等未来技术，快速、低延迟的网络就显得至关重要。 Kim解释道：“Wi-Fi使用低频带宽，比如2.4GHz、5GHz和6GHz（千兆赫兹），传播能力更强，这使得数据能快速、稳定传输。” 随着6GHz频段被引进，通信频宽也扩展到320MHz，设备间的超快速和低延迟连接，比预想中的更早实现了。Kim强调了Wi-Fi发展在这一过程中的作用。与此同时，短距离无线网络开发组成功开发出最新规范（BT5.2）、蓝牙和全球导航卫星系统（GNSS）并实现了商用化，且成功配备于旗舰产品。三者能通过L5卫星和传感器校正技术实现高性能定位，以及厘米级别的室内定位精确度。如果能将Wi-Fi与用于测量并准备商用的UWB技术相结合，它会在未来的许多高规格物联网服务和应用中发挥强大力量。 Kim说：“为帮助三星全新产品顺应市场标准，确保在未来拥有竞争力和可持续性，提前实现良好的稳定性和兼容性，我个人希望我们能部署无线接入点^【12】并进入相关产品市场。” 保护智能手机隐私：强化独立安全操作环境

如今，智能手机扮演着多种“角色”，其中有2种特别重要：身份证和钱包。以生物识别、移动身份（eID）和三星支付（Samsung Pay）为例，这些服务往往需要用户进行身份验证。在验证过程中，可能会发生黑客攻击，这就需要超越软件级别的安全等级，意味着要在硬件甚至半导体层面来实现。 在智能手机中提供安全性的电子元器件叫做“安全元件（SE）”。在SoC（System on Chip,系统级芯片）外部，有一个单独的嵌入式安全元件（eSE）；但在Exynos 2020上，集成安全元件（iSE）被嵌在SoC内置的安全模块中。 设计平台开发组副总裁Jongwoo Lee表示：“我们给Exynos嵌入的iSE命名为‘STRONG’，它是Secure Tamper-Resistant of Next Generation（下一代安全防篡改）的首字母缩写。iSE是SoC上的一个能运行安全程序的独立环境。iSE不仅能充当eSE的作用（可单独附在SoC外部），还能保障SoC的安全性。iSE先进的处理能力源于它的出色性能，它还可以安全地扩展到DRAM、闪存等外部存储器，这些功能可以进一步发挥，使iSE能够主动保护高速运行中的SoC。”

iSE用于设备安全和安全服务。设备安全的重点是加强设备本身的安全性，而安全服务则侧重于保护移动设备中保存的用户信息，如移动身份识别、支付和车钥匙。 Lee说道：“今年年初，我们完成了PoC（概念验证）并成功开发了iSIM^【13】，这项适用iSE的服务，是由负责开发iSE安全操作系统（Camelia）的三星研究院与负责开发iSIM安全应用程序的数字安全公司泰雷兹（Thales）密切合作的成果。” iSIM是嵌入式SIM（eSIM）的升级版，能将SIM的功能集成在SoC中。iSIM支持在不更换SIM卡的情况下更换移动网络运营商，这为用户提供了极大的便利，使得用户能在一台设备上拥有两个以上的电话号码，并且能享受多种移动运营商服务。 在智能手机制造商看来，iSIM也具有优势，因为它不需要SIM卡插槽，减少了内部元器件所占空间：iSIM可以在SoC内运行，无需独立的电子元件，就像分立式eSIM一样。

iSIM的开发意义重大，为了满足嵌入iSIM的技术环境要求，开发人员面临着很大的难度。 Lee表示：“iSIM需要满足全球移动通信系统（GSMA）的要求。这意味着要将iSIM嵌入在操作系统软件和硬件之上，需达到一定安全级别，即CC EAL4+^【14】。不过我们的硬件安全级别比指定标准还要高一级：CC EAL5+。同时其具有安全的外部存储器，可嵌入大容量的SIM配置文件。”

Lee继续说道：“eSE和iSE分别是eSIM和iSIM的基础，而三星是一家可以同时提供eSE和iSE的企业，能为智能手机制造商提供简单、灵活的解决方案。我认为，安全领域没有‘完美’的解决方案，但我们正努力在技术上尽可能趋近完美，提供一个高水平的安全操作环境，以适配不同平台提供的丰富的安全功能。”

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_{【1】数字通信：一种将模拟信号转换成数字信号传输给对方，再转换回人类可以识别的模拟信号的方法。与模拟通信相比，数字通信质量高、容量大。 【2】移动宽带：一种为智能手机、平板电脑等移动设备提供高速多媒体互联网服务的技术。 【3】新无线电（NR）：第5代移动通信技术，由sub-6 GHz和mmWave（毫米波，24-100 GHz的高频段）组成。毫米波虽然具有超高速、超低延迟和超连接性等优点，但也有衍射差的缺点。 【4】电气和电子工程师协会（IEEE）：它是一家美国的电气和电子工程师协会，也是全球最大的技术组织。 【5】5G-Advanced：技术是5G的扩充与增强。 【6】3GPP：一个移动通信标准化技术合作组织，成立于1998年12月，旨在建立与无线通信相关的国际标准，如GSM、WCDMA、GPRS和LTE。 【7】超宽带（UWB）：它是一种将最大发射功率降低到低于-41.3 dBm/MHz，从而不中断其他无线的技术。但是，它使用宽带宽（500MHz）来实现相当高的数据速率。 【8】服务质量（QoS）：指在网络上保证通信服务质量、延迟时间或数据丢失率低于一定水平。它还指事先约定或定义的通信服务级别。换言之，它是各类技术的总称，通过分配带宽和优先级等网络资源，智能地将各种应用程序的传输需求与给定的网络资源进行匹配，以便快速、不间断、可靠地传输数据。 【9】多链路操作（MLO）：一种同时操作不同频率带宽的多个通道的技术。 【10】4096 QAM（正交幅度调制）：一种通过对同相载波信号和正交相位载波信号的幅度和相位进行移位、调整以传输数据的调制方法。当需要在窄传输带宽中传输大量数据时优势明显。4096QAM中每个符号是12位（bit）。 【11】资料来源：Cisco VNI predicts bright future for Wi-Fi towards 2022，2019年2月22日 【12】无线接入点：在无线局域网（LAN）中起基站作用的低功耗无线设备。它也叫“Wi-Fi扩展器”“Wi-Fi放大器”或无线扩展器。 【13】iSIM（集成SIM）：一种内置的用户识别模块，也叫ieUICC（集成嵌入式通用集成电路卡）。 【14】通用标准评估保证等级（CC EAL）：通用标准（CC）是评估IT产品和某些网站安全性的国际标准。评估保证等级（EAL）是分配给评估保证的等级。 * 本文的产品图片以及型号、数据、功能、性能、规格参数等仅供参考，三星有可能对上述内容进行改进，具体信息请参照产品实物、产品说明书或者三星半导体官网（https://semiconductor.samsung.com/cn/）。除非经特殊说明，本广告中所涉及的数据均为三星内部测试结果，本广告中涉及的对比均为与三星产品相比较。}