5G將至 眾半導(dǎo)體商誰將成大贏家？

　　從現(xiàn)在來看，5G無疑是半導(dǎo)體廠商緊盯的一個市場，回顧移動通信的發(fā)展歷程，每一代移動通信系統(tǒng)都可以通過標(biāo)志性能力指標(biāo)和核心關(guān)鍵技術(shù)來定義：

　　1G采用頻分多址(FDMA)，只能提供模擬語音業(yè)務(wù);

　　2G主要采用時分多址(TDMA)，可提供數(shù)字語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);

　　3G以碼分多址(CDMA)為技術(shù)特征，用戶峰值速率達到2Mbps至數(shù)十Mbps，可以支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);

　　4G以正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)為核心，用戶峰值速率可達100Mbps至1Gbps，能夠支持各種移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　來到了5G，其關(guān)鍵能力比以前幾代移動通信更加豐富，用戶體驗速率、連接數(shù)密度、端到端時延、峰值速率和移動性等都將成為5G的關(guān)鍵性能指標(biāo)。

　　再加上新興的物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用對5G有了更高的需求，于5G設(shè)備來說也有了進一步的要求。按高通高級工程主管John Smee所說，5G對電池壽命，可靠性等方面都有了更高的需求。

　　而根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)ReportsnReports的報告顯示，5G網(wǎng)絡(luò)到2025年會產(chǎn)生2500億美元的年營收，這也勢必會給目前正在給近來“苦苦掙扎”的半導(dǎo)體產(chǎn)生帶來一線新的曙光。

　　挑戰(zhàn)和機遇

　　雖然業(yè)界對5G 抱有很大的期望，但是對于布置5G網(wǎng)絡(luò)，目前還面臨很多的挑戰(zhàn)。例如雖然OEM和芯片廠商都在開發(fā)相關(guān)的5G產(chǎn)品，但5G標(biāo)準(zhǔn)尚未確定，這是帶來的第一個挑戰(zhàn)。

　　其次，行業(yè)內(nèi)的人都知道，現(xiàn)在的LTE網(wǎng)絡(luò)的運行頻率區(qū)間是700MHZ到3.5GHZ，但在5G的時代，除了LTE會持續(xù)存在外，未授權(quán)的毫米波頻段(30GHZ到300GHZ之間)也會同時共存，以提高無線數(shù)據(jù)容量。這樣的就會給移動系統(tǒng)和基站系統(tǒng)的處理器、基帶和RF設(shè)備帶來了更多的新需求。于RF芯片供應(yīng)商來說，5G會給他們帶來一種前所未有的新需求，當(dāng)中就包括了一種叫做毫米波相控陣天線的技術(shù)。

　　這種已經(jīng)應(yīng)用在太空和軍事的毫米波設(shè)備逐漸遷移到了汽車?yán)走_、60GHZ WIFI和將要到來的5G身上。但這并不是簡單的遷移，設(shè)計和設(shè)計的運行方式甚至毫米波會給廠商帶來新的挑戰(zhàn)。

　　不但這種芯片的設(shè)計會變得很困難，甚至在測試方面也給廠商帶來了新的挑戰(zhàn)。

　　在NI的一篇文章中有提到，由于這些毫米波的波長都是介乎1到10毫米之間，而廠商為了提高頻譜的利用率，從物理層上探索MIMO、干擾協(xié)調(diào)等技術(shù)方法，這就會帶來很高的路徑損耗，有些頻段甚至在水蒸氣中也會面臨傳輸損耗的挑戰(zhàn)。另外在密集的城市環(huán)境信道測量中會發(fā)現(xiàn)，那些融合了方向可控制天線波束和網(wǎng)絡(luò)拓撲蜂窩系統(tǒng)需要更高的鏈路預(yù)算。以上種種都會給測試廠商帶來強大的挑戰(zhàn)。

　　Skyworks的首席技術(shù)官 Peter Gammel，也表示，由于5G的高速率和低延遲，這就對化合物半導(dǎo)體提出了新的需求。

　　具體到手機、基站、測試和封裝方面，我們可以這樣分析：

　　(1)基站

　　5G實際應(yīng)用中，帶相控陣天線的手機將發(fā)射信號給基站和微蜂窩基站，基站和微蜂窩基站將與相控陣天線對接以實現(xiàn)信號連接。

　　要實現(xiàn)上述功能，還有一些問題要解決。例如，天氣狀況會影響信號路徑?！霸诤撩撞l段，由于氧氣和吸收造成的路徑損失會更大，”AnokiwaveCEO Robert Donahue說道，“解決方法是采用波束成型技術(shù)。”

　　Anokiwave有一款被稱為“5G四核”的IC，工作頻率為28GHz，具備相控陣功能。這款I(lǐng)C使用硅鍺工藝，可用于微蜂窩基站等系統(tǒng)。

　　理論上，這種芯片可與基站通信。與4G不同，4.5G和5G設(shè)備必須支持大規(guī)模MIMO技術(shù)。基站使用的射頻功率管一般采用LDMOS工藝，但現(xiàn)在LDMOS工藝正在被氮化鎵(GaN)工藝取代。這是給半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來的第一個挑戰(zhàn)，也是機遇。

　　“和LTE-A一樣，5G基礎(chǔ)設(shè)施也會移到更高的頻率以拓寬數(shù)據(jù)帶寬，”穩(wěn)懋半導(dǎo)體高級副總裁DavidDanzilio說道，穩(wěn)懋半導(dǎo)體提供GaAs和GaN工藝代工服務(wù)?！半S著LTE邁向更高頻率，GaN技術(shù)已經(jīng)開始擴大市場份額?！?/p>

　　“GaN是一種寬禁帶材料，”StrategyAnalytics的Higham說，“這意味著GaN能夠耐受更高的電壓，也意味著GaN器件的功率密度和可工作溫度更高。所以，與GaAs和磷化銦(InP)等其他高頻工藝相比，GaN器件輸出的功率更大;與LDMOS和SiC(碳化硅)等其他功率工藝相比，GaN的頻率特性更好?！?/p>

　　將來，5G手機中的PA甚至也可以用GaN來制造?！癎aN也會被采用，特別是在高頻率應(yīng)用。”Qorvo無線基礎(chǔ)設(shè)施與產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理 SumitTomar說。

　　軍用手機中已經(jīng)開始使用GaN器件，但普通智能手機用上GaN器件還要等上一段時間，因為只有在低功率GaN工藝上取得突破，GaN器件才能放入智能手機。