Snapdragon X60: Qualcomm entwickelt 5G-Modem in 5nm-Technologie

Der 5G-Pionier Qualcomm setzt einen neuen Meilenstein in Sachen Smartphone-Funkinterface. Sein jüngst präsentiertes Modem Snapdragon X60 soll noch mehr Speed aus den Netzen holen.

Das Modem gehört zu den wichtigsten Bestandteilen jedes Mobiltelefons. Es übersetzt die Funksignale des Netzes in für den Prozessor verständliche Daten und ist damit zentrale Schnittstelle zum Internet und zur Telefonie. Da ist es nur natürlich, wenn die Experten aufhorchen, wenn Qualcomm jetzt bereits die dritte Generation seiner 5G-Modems vorstellt. Schließlich bestimmen die Entwicklungen der Amerikaner mit, welche der vielen neuen 5G-Features Smartphones in Zukunft nutzen können.

Das Qualcomm Snapdragon X60 5G baut dabei auf seinen innovativen Vorgängern auf, dem als reines 5G-Modem konzipierten Snapdragon X50 und dem bereits weitergehende 5G-Features beherrschenden Snapdragon X55. Das in 7-Nanometer-Technik gebaute X55 beherrschte bereits den für die Unabhängigkeit von vorhandenen LTE-Netzen und damit für effizientere Ressourcen-Nutzung wichtigen Standalone-Modus, sowie die sogenannte Dynamic-Spectrum-Sharing-Technik (DSS), deren für das erste Quartal geplante verfügbarkeit in einem Netz der Schweiz sich im Moment noch verzögert. DSS befreit Netzbetreiber von der Entscheidung, ob sie einzelne Funkbänder für LTE oder für 5G nutzen wollen. Jede Mobilfunkzelle kann mit DSS seine Zellen den Bedürfnissen der zu versorgenden Smartphones entsprechend optimal einteilen. Über 275 Geräte von Herstellern wie Lenovo, OnePlus, Oppo, Samsung, Xiaomi und ZTE basieren auf den Qualcomm-5G-Modems X50 und X55 oder sind mit diesen in der Entwicklung.

Snapdragon X60: Verbesserungen für mehr Effizienz

Auf das Thema Effizienz zahlen nun viele Verbesserungen beim Snapdragon-X60-Modem ein. Das macht sich etwa bei der Carrier Aggregation (CA) genannten Kanalbündelung bemerkbar. Mithilfe dieser Technik können schon bei 4G mehrere Frequenzbänder, etwa 800 MHz, 1,8 GHz und 2,6 GHz als 3CA von einem Smartphone gleichzeitig genutzt werden. Das X60 kann nun auch Bänder im Millimeterwellen-Bereich (mmWave/24 – 39 GHz) mit solchen unterhalb von 6 GHz (sub-6) gleichzeitig nutzen, was einen höheren Auslastungsgrad entsprechender Mobilfunknetze bringt und dem Nutzer extreme Datenraten verspricht.

Auch das zweite neue Carrier-Aggregation-Feature führt zu einer besseren Auslastung von Netzen. Diese müssen dem Smartphone immer zwei Verbindungen zur Verfügung stellen. Über den Uplink fordert der Nutzer etwa eine Web-Site an, oder lädt Bilder zu Pinterest hoch. Der Downlink versorgt den Nutzer dagegen mit Daten, etwa der angeforderten Web-Site oder einem Video von Youtube. Das ganze nennt sich Duplex-Betrieb, dieser kann auf zwei unterschiedliche Arten realisiert werden. Entweder die Daten werden zu unterschiedlichen, festen Zeiten mal in die eine und dann in die andere Richtung gesendet, dann spricht man vom Time Division Duplex (TDD). Alternativ stehen zwei fest definierte Frequenzbänder zur Verfügung, von denen eins dem Down- und das andere dem Uplink vorbehalten ist, was sich Frequency Division Duplex (FDD) nennt. Das X60 beherrscht nun die Carrier Aggregation auch dann, wenn ein Teil der Kanäle FDD und der Rest TDD benutzen. Auch das trägt dazu bei, das X60-Smartphones effizienter aus allen im Netz zur Verfügung stehenden Ressourcen versorgt werden können.

Darüber hinaus bietet das neueste Qualcomm-Modem auch den Voice-over-NR-Modus, bei dem die Telefonie erstmals auch über den als New Radio (NR) bezeichneten 5G-Mobilfunkstandard  übertragen werden können. Auch das trägt auf lange Sicht zu effizienteren Netzen bei, da Telefongespräche weder Umschaltvorgänge noch überhaupt Nicht-5G-Mobilfunk brauchen.

Snapdragon X60: Konstruktion im 5-nm-Verfahren

Der sparsame Umgang mit Ressourcen ist natürlich auch innerhalb des Smartphones gefragt. Hierfür setzt Qualcomm auf eine von 10 Nanometer (X50) über 7 nm (X55) auf nun 5 nm geschrumpfte Strukturbreite für die sogenannten Baseband-Funktionen. Das sind alle Teile des Modems, die nicht der Hochfrequenz-Signalverarbeitung dienen. Die deutlich geschrumpften Dimensionen der Chipkomponenten reduzieren den Betriebsstrom und die zur Versorgung nötige Spannung, was den Energieverbrauch des in einem Smartphone vielbeschäftigten DSP deutlich nach unten treiben dürfte.

An anderer Stelle klein macht sich ein wichtiger Peripherie-Baustein des X60-Modems, das Millimeterwellen-Antennen-Modul QTM535, das im Smartphone mindestens zweimal vorhanden sein sollte und gegenüber seinem Vorgänger deutlich schmaler ausgefallen sein soll. Das könnte der nächsten Generation von 5G-Smartphones ein weniger breites Äußeres bescheren, als wir es von der momentan verfügbaren Generation kennen.

Wobei Verfügbarkeit ein wichtiger Punkt ist, erste Qualcomm-Snapdragon-X60-Chips werden nun an Hersteller verschickt, mit fertigen Smartphones rechnen die Amerikaner Anfang 2021.