2017年11月3日，由北京市順義區(qū)人民政府、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）和國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）主辦的第十四屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇暨 2017 國際第三代半導(dǎo)體論壇閉幕大會(huì)在北京順義勝利舉行。閉幕式上，特別帶來中國電子科技集團(tuán)公司首席專家要志宏帶來了“5G時(shí)代我們在功率器件領(lǐng)域的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”的精彩主題報(bào)告，大視野，跨界視角分析了5G對(duì)功率器件的需求分析、國內(nèi)在5G領(lǐng)域具備的技術(shù)與能力，以及未來發(fā)展的戰(zhàn)略與思考。
5G對(duì)功率器件的需求分析
5G時(shí)代的到來會(huì)帶來新的商業(yè)模式，將需要滿足三大場景中用戶的需求，包括增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）、高可靠低延時(shí)通信（uRLLC）。比如VR/AR、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等。這些應(yīng)用會(huì)帶來對(duì)高速寬帶低功耗的需求，5G對(duì)系統(tǒng)及器件帶來了高速、寬帶、低功耗、高頻及低時(shí)延技術(shù)及要求，三大熱點(diǎn)將開啟萬物互聯(lián)時(shí)代，射頻芯片、基帶芯片及其它MEMS等相關(guān)需求旺盛，但國外占據(jù)一定優(yōu)勢，這對(duì)我國芯片行業(yè)而言，既是機(jī)遇、也是挑戰(zhàn)。
5G時(shí)代對(duì)器件提出了技術(shù)要求，比如最低工作頻率從 3.4GHz 到 100GHz；瞬時(shí)帶寬從 20MHz 到 1GHz；相控陣體制，功率放大器的平均輸出功率將從幾 W到幾十W；更高的效率，減少能耗提高效率；更低的成本，降低總體物料成本。等。
今年6月份，工信部進(jìn)一步明確了我國5G頻段技術(shù)試驗(yàn)頻段，其中，6G頻段以下為3.3-3.6G、4.8-5.0G；6G頻段以上：24.75-27.5G、37-42.5G。芯片的發(fā)展路標(biāo)更加清晰。
在2G、3G、4G時(shí)代，我國在移動(dòng)通信領(lǐng)域的有源射頻芯片（器件）基本被國外所壟斷，隨著國內(nèi)第三代半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我們必然會(huì)在5G時(shí)代占有重要的一席之地。
國內(nèi)在5G領(lǐng)域具備技術(shù)能力與基礎(chǔ)
國內(nèi)在第二代半導(dǎo)體砷化鎵方面，已經(jīng)建成含材料外延的完整4-6英寸研制、生產(chǎn)平臺(tái)，與國際同步； 形成了標(biāo)準(zhǔn)的GaAs器件及MMIC工藝;重點(diǎn)是PHEMT和HBT工藝，全/半自動(dòng)后道裝配生產(chǎn)線。
GaAs主要在手機(jī)終端高效率高線性功率放大器，一般采用HBT工藝，目前大部分的手機(jī)功放均集成射頻功放、開關(guān)以及濾波器/雙工器芯片的模組形式。5G時(shí)代砷化鎵可以應(yīng)用在手機(jī)終端上。
GaN工藝將在5G時(shí)代發(fā)揮重要影響，尤其是在5G的低頻段3-6GHz和毫米波頻段發(fā)揮巨大作用。國內(nèi) 4英寸GaN方面，目前含材料外延的完整4英寸研制、生產(chǎn)平臺(tái)，與國際同步；形成了標(biāo)準(zhǔn)的GaN器件及MMIC工藝等。
雖然有基礎(chǔ)，但第三代半導(dǎo)體在5G領(lǐng)域也面臨著挑戰(zhàn)。從技術(shù)挑戰(zhàn)來看，材料方面，SiC單晶襯底存在缺陷和價(jià)格問題。工藝方面，目前批量生產(chǎn)的都是4英寸的GaN，還不足以支撐未來5G時(shí)代的發(fā)展，需要升級(jí)到6英寸。硅基氮化鎵目前也尚不成熟。封裝技術(shù)方面，毫米波器件低損耗、低成本塑封技術(shù)沒有解決。
從產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)來看，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈還有薄弱環(huán)節(jié)，比如SiC單晶襯底產(chǎn)能低，封測效率不高，主要是沒有形成規(guī)模市場。GaN技術(shù)本身市場規(guī)模方面，根據(jù)中國的4G基站數(shù)量推測，5G時(shí)代6GHz以下基站數(shù)量不會(huì)有質(zhì)的變化，預(yù)計(jì)為千萬量級(jí)。GaN功放總市場規(guī)模為一百億美元量級(jí)。不對(duì)，對(duì)于毫米波基站應(yīng)用設(shè)置，是小功率Si還是中等功率的GaN 為主，尚不明確。
當(dāng)前，面向通信基站PA，國內(nèi)目前已取得的進(jìn)展，已開發(fā)出滿足通訊制造商要求的GaN系列功放產(chǎn)品。十三所的情況來看，2016-2017年已開發(fā)完成并實(shí)現(xiàn)小批量供貨的產(chǎn)品，國內(nèi)通訊商5G 毫米波實(shí)驗(yàn)基站的氮化鎵功放全部由國內(nèi)提供
未來發(fā)展思路
未來要統(tǒng)籌利用現(xiàn)有材料、模型、工藝、電路、封裝測試及可靠性等全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，分步實(shí)施，全系列開發(fā)滿足4G、5G通信所需的有源芯片、無源元件、模塊。實(shí)現(xiàn)自主可控，占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)和價(jià)值鏈的高端。
5G時(shí)代來臨，需要把目前4英寸線升級(jí)到6英寸GaN生產(chǎn)線；繼續(xù)加大技術(shù)投入，尤其是毫米波封測領(lǐng)域；密切關(guān)注低成本Si基GaN技術(shù)的發(fā)展，希望未來能夠在硅基上實(shí)現(xiàn)8英寸的GaN。同時(shí)，要完善產(chǎn)業(yè)鏈，降成本、提產(chǎn)能，碳化硅材料能夠國產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)完全的自主可控。
（內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場資料整理，如有出入敬請諒解）
