5G在世界范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)同為工業(yè)4.0時(shí)代的通用使能技術(shù)，它將帶來(lái)用戶(hù)體驗(yàn)的革命性提升和千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，給數(shù)字娛樂(lè)、醫(yī)療、健康、能源制造、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)注入新的活力，激發(fā)新的潛能。c44esmc

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，迄今為止，全球已有超過(guò)45家OEM廠商已經(jīng)或即將宣布推出5G終端，超過(guò)50家運(yùn)營(yíng)商部署了5G商用網(wǎng)絡(luò)，超過(guò)345家運(yùn)營(yíng)商正在投資5G。從終端角度看，2022年5G手機(jī)出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到7.5億部，全球5G連接數(shù)預(yù)計(jì)將從2023年的10億個(gè)增長(zhǎng)到2025年的28億個(gè)。c44esmc

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圖1：全球5G部署規(guī)劃展望c44esmc

5G毫米波產(chǎn)業(yè)鏈基本成熟

眾所周知，6GHz以下(FR1)頻段和毫米波(FR2)頻段是承載5G部署的核心。只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在高頻部署有毫米波、中頻部署有Sub-6GHz與LTE、低頻部署有2G與3G網(wǎng)絡(luò)，再配合多載波聚合技術(shù)時(shí)，整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)的速率、覆蓋、時(shí)延三項(xiàng)指標(biāo)才能達(dá)到最優(yōu)。c44esmc

目前來(lái)看，F(xiàn)R1頻段相對(duì)更加擁擠，除中國(guó)外，很少有國(guó)家能在6GHz以下為運(yùn)營(yíng)商分配100M以上的連續(xù)頻譜；毫米波頻段雖然覆蓋能力相對(duì)較弱，但豐富的頻譜資源可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，并顯著提高容量，對(duì)于充分釋放5G性能、容量、吞吐量的全部潛能而言至關(guān)重要。c44esmc

GSMA發(fā)布的《5G毫米波技術(shù)白皮書(shū)》顯示，5G毫米波預(yù)計(jì)將在2035年前對(duì)全球GDP做出5650億美元的貢獻(xiàn)，占5G總貢獻(xiàn)的25%。而在中國(guó)市場(chǎng)，預(yù)計(jì)到2034年，5G毫米波頻段所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益將達(dá)到約1040億美元，其中垂直行業(yè)領(lǐng)域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)占貢獻(xiàn)總數(shù)的62%，專(zhuān)業(yè)服務(wù)和金融服務(wù)占12%，信息通信和貿(mào)易占10%。c44esmc

“但目前5G毫米波的商業(yè)化還處在初期，產(chǎn)業(yè)鏈沒(méi)有全面開(kāi)花，應(yīng)用場(chǎng)景處在‘養(yǎng)在深閨人未識(shí)’的狀態(tài)中。”GSMA大中華區(qū)總裁斯寒說(shuō)。c44esmc

2019年國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)的世界無(wú)線電通信大會(huì)(WRC-19)是毫米波發(fā)展史上的重要一刻。會(huì)議確定了24GHz至86GHz之間的毫米波頻段將用于國(guó)際移動(dòng)通信(IMT)，其中24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2GHz和66-71GHz頻段為全球融合一致的IMT頻段，標(biāo)志著全球產(chǎn)業(yè)朝5G毫米波的最佳性能和規(guī)模效應(yīng)最大化邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。c44esmc

截止2020年6月，已有17個(gè)國(guó)家和地區(qū)的79家運(yùn)營(yíng)商擁有了在24.25-29.5GHz部署5G毫米波的頻率許可，超過(guò)120家運(yùn)營(yíng)商正在積極投資毫米波。除了普遍看好的28GHz頻段外，美國(guó)還在積極推進(jìn)24GHz/37GHz/39GHz/47GHz的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)部署；在亞洲，中國(guó)早在2017年7月就批準(zhǔn)在24.75-27.5GHz和37-42.5GHz的5G毫米波頻段內(nèi)開(kāi)展研發(fā)試驗(yàn)，日本、韓國(guó)、泰國(guó)、中國(guó)香港和中國(guó)臺(tái)灣也已經(jīng)完成了26GHz和28GHz部分頻譜的分配或拍賣(mài)；歐盟于2019年5月統(tǒng)一26GHz頻段的無(wú)線電頻譜，使成員國(guó)能夠?yàn)轭l段使用設(shè)定共同的技術(shù)條件并開(kāi)放使用，意大利、芬蘭、挪威已經(jīng)完成部分頻譜的分配或拍賣(mài)。c44esmc

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圖2：全球運(yùn)營(yíng)商5G毫米波24.25-29.5GHz投資情況c44esmc

盡管在毫米波頻段的分配和使用上，歐美國(guó)家比中國(guó)要先行一步。但由于5G屬于“新基建”戰(zhàn)略的重要組成部分，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商在5G毫米波建設(shè)上的節(jié)奏也開(kāi)始明顯加快。c44esmc

中國(guó)聯(lián)通研究院副院長(zhǎng)遲永生表示，隨著5G的發(fā)展以及行業(yè)應(yīng)用拓展，通信頻段必然向毫米波方向發(fā)展。自中國(guó)聯(lián)通與中國(guó)電信共建共享一年多來(lái)，截止今年8月底，雙方共完成30萬(wàn)個(gè)共享基站的建設(shè)，2020年的總體工作量已完成了93%，對(duì)所有地級(jí)市都完成了共享建設(shè)覆蓋，今年年底共享基站數(shù)量將達(dá)38萬(wàn)站，兩家運(yùn)營(yíng)商共節(jié)省約600億元的投資。c44esmc

“從中國(guó)移動(dòng)的角度來(lái)看，毫米波有望在2022年具備規(guī)模商用的能力，以SA為基礎(chǔ)部署毫米波網(wǎng)絡(luò)對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)會(huì)是比較理想的選擇。屆時(shí)，中移動(dòng)將考慮采用載波聚合、雙連接的部署方式與6GHz以下頻段進(jìn)行配合，以解決毫米波部署瓶頸。”中國(guó)移動(dòng)通信研究院無(wú)線與終端技術(shù)研究所副所長(zhǎng)李男說(shuō)，外場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，24.75-27.5GHz頻段下采用3DEU結(jié)構(gòu)時(shí)，測(cè)試帶寬支持100M、200M、400M和800M，小區(qū)峰值速率可以達(dá)到14.7Gbps，用戶(hù)時(shí)延1-1.5毫秒，與理論分析數(shù)值吻合，有效提升了對(duì)毫米波的信心。c44esmc

而從設(shè)備和芯片廠商角度來(lái)看，目前主流設(shè)備廠商均支持800M帶寬，高通發(fā)力最早，已有多代商用毫米波天線模組產(chǎn)品能夠支持毫米波全頻段。此外，三星Exynos 5123、聯(lián)發(fā)科Helio M80等系列芯片也能夠支持毫米波。國(guó)內(nèi)終端方面，中興、一加、OPPO、移遠(yuǎn)等廠商分別推出了支持毫米波的移動(dòng)熱點(diǎn)、手機(jī)、模組等產(chǎn)品。例如OPPO攜手愛(ài)立信，實(shí)現(xiàn)了5G毫米波商用系統(tǒng)與商用CPE的端到端測(cè)試，4.06Gbps的下行速率以及210Mbps的上行速率，并在拉遠(yuǎn)測(cè)試中，2.3千米處仍然保持200Mbps的下行速率。c44esmc

兵馬未動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)先行

從標(biāo)準(zhǔn)成熟度來(lái)說(shuō)，無(wú)論是中國(guó)采用的3.5GHz，還是美國(guó)主導(dǎo)的28GHz，兩者是同步的。例如Rel-16項(xiàng)目中已經(jīng)引入了許多支持毫米波的5G NR增強(qiáng)特性，包括支持小基站靈活部署的集成接入與回傳(IAB)技術(shù)、增強(qiáng)型波束管理、雙連接優(yōu)化、定位技術(shù)等，旨在重點(diǎn)增強(qiáng)垂直行業(yè)應(yīng)用及提升整體系統(tǒng)性能。同時(shí)，為了進(jìn)一步提升5G NR毫米波能效，R16還支持終端輔助節(jié)電、高效載波聚合運(yùn)行和C-DRX(基于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的非連續(xù)接收)等功能。[!--empirenews.page--]c44esmc

在Rel-17及未來(lái)版本項(xiàng)目中，更多支持毫米波5G NR增強(qiáng)的特性將被引入，包括優(yōu)化IAB支持分布式部署，從而幫助引入全雙工運(yùn)行和移動(dòng)中繼(例如汽車(chē))，以提升容量、覆蓋和服務(wù)質(zhì)量；優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和波束管理以減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)、增強(qiáng)性能、提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋；繼續(xù)擴(kuò)展頻譜范圍，支持從52.6GHz到71GHz的頻段以及免許可頻譜；支持eMBB之外的全新場(chǎng)景，將毫米波支持?jǐn)U展至直連通信、URLLC（超高可靠與低時(shí)延通信）和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域；持續(xù)增強(qiáng)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度，更低時(shí)延和更高的容量。c44esmc

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圖3：3GPP標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間表c44esmc

除了物理層和系統(tǒng)設(shè)計(jì)之外，3GPP在射頻標(biāo)準(zhǔn)方面也對(duì)毫米波進(jìn)行了廣泛的支持，包括在R15階段針對(duì)運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的毫米波頻段做了單頻段標(biāo)準(zhǔn)化、在R16/R17階段進(jìn)一步支持毫米波頻段內(nèi)載波聚合，以及FR1和FR2跨頻段的載波聚合和雙鏈接等，基本可以滿(mǎn)足目前運(yùn)營(yíng)商對(duì)毫米波部署的需求。后續(xù)，3GPP還將會(huì)考慮毫米波頻段之間的跨頻段載波聚合，進(jìn)一步豐富毫米波工作場(chǎng)景和頻段的組合。c44esmc

需求引領(lǐng)三大應(yīng)用場(chǎng)景

目前，除了重點(diǎn)打造三大應(yīng)用場(chǎng)景——室內(nèi)外交通樞紐/場(chǎng)館等熱點(diǎn)覆蓋、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)應(yīng)用、家庭/寫(xiě)字樓無(wú)線帶寬接入外，中國(guó)聯(lián)通正以科技冬奧為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)展冬奧場(chǎng)景的毫米波試點(diǎn)驗(yàn)證，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)毫米波產(chǎn)業(yè)鏈加速發(fā)展，預(yù)計(jì)將于2021年6月完成全部冬奧場(chǎng)館設(shè)備部署。c44esmc

如何基于5G毫米波的特性，更好的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用落地？遲永生認(rèn)為，應(yīng)充分聚焦應(yīng)用場(chǎng)景。例如在to C的情況下，要通過(guò)提供高質(zhì)量的服務(wù)打造品牌特區(qū)，依托5G毫米波確保對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域的精確覆蓋，做好業(yè)務(wù)量的分流；在to A場(chǎng)景下，可以利用FWA（Fixed Wireless Access，固定無(wú)線接入）的方式，作為解決家庭寬帶或辦公室寬帶的需求；在to B場(chǎng)景下，毫米波可以與MEC（Mobile Edge Computing ，移動(dòng)邊緣計(jì)算）、AI技術(shù)結(jié)合，在大帶寬、高速率特性上疊加出更多增值業(yè)務(wù)，為智慧廠區(qū)、園區(qū)、碼頭等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主場(chǎng)景提供專(zhuān)屬服務(wù)。c44esmc

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圖4：體育場(chǎng)館在5G毫米波部署后信號(hào)實(shí)測(cè)結(jié)果以及4G與5G毫米波下載速率對(duì)比測(cè)試結(jié)果c44esmc

“發(fā)揮5G毫米波的全部潛能，需要加速向更有價(jià)值的移動(dòng)接入應(yīng)用拓展。”李男表示。5G毫米波未來(lái)潛在的應(yīng)用場(chǎng)景，除了對(duì)速率要求極高的XR（Extended Reality，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）社交和游戲、高清直播等2C應(yīng)用之外，還可以在2B行業(yè)應(yīng)用中，發(fā)揮5G毫米波超大上行、超大下行數(shù)據(jù)傳輸、超短時(shí)延的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，拓展5G毫米波在垂直行業(yè)的應(yīng)用，以應(yīng)用促進(jìn)毫米波發(fā)展。c44esmc

由于毫米波頻段特性與Sub-6GHz不同，適用場(chǎng)景不同，部署節(jié)奏也不同。中國(guó)電信高級(jí)技術(shù)專(zhuān)家陳鵬表示，在5G毫米波網(wǎng)絡(luò)部署方面，運(yùn)營(yíng)商將不再采取地級(jí)市以上的廣域全覆蓋，而是作為容量熱點(diǎn)解決方案，重點(diǎn)部署室內(nèi)、熱點(diǎn)地區(qū)和垂直行業(yè)。例如在室內(nèi)部署時(shí)，毫米波能夠與Wi-Fi提供的現(xiàn)有無(wú)線服務(wù)互補(bǔ)，并擴(kuò)展至全新的終端類(lèi)型，帶來(lái)卓越速度和無(wú)限容量的同時(shí)支持增強(qiáng)體驗(yàn)。同時(shí)，5G毫米波的大帶寬和更精準(zhǔn)的指向性，也將在光纖資源匱乏地區(qū)成為潛在的回傳方案。c44esmc

5G毫米波的四大誤區(qū)

“道”“法”“術(shù)”，這是中興通訊無(wú)線產(chǎn)品規(guī)劃總工王建利給出的形象說(shuō)法。所謂“道”，是指要從根本上解決毫米波覆蓋差的能力；“法”，是指基于毫米波特有的波束特征，設(shè)計(jì)自己的陣列天線架構(gòu)、波束算法、反射板技術(shù)；“術(shù)”，則是指積極參與3GPP標(biāo)準(zhǔn)的制定，吃透技術(shù)細(xì)節(jié)。c44esmc

其實(shí)就毫米波本身而言，其最大的優(yōu)勢(shì)首先在于頻段資源非常豐富；其次，帶寬大、傳輸速度快，400M甚至800M的帶寬是3.5GHz頻段的4倍，傳輸速度可達(dá)10Gbps，空口時(shí)延小，為高可靠、低時(shí)延業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供了天然的優(yōu)勢(shì)；最后，毫米波天線尺寸小，可以形成更窄的波束，空間分布能力強(qiáng)，能在一定程度上彌補(bǔ)由于頻率過(guò)高導(dǎo)致的傳播損耗和穿透損耗。當(dāng)然，后者也正是毫米波技術(shù)的不足之處，在穿透混凝土的典型場(chǎng)景中，穿透損耗高達(dá)109db，是2.6GHz和3.5GHz的2倍以上。c44esmc

“移動(dòng)寬帶新突破的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)毫米波的移動(dòng)化”—這是高通工程技術(shù)高級(jí)總監(jiān)駱濤博士的核心觀點(diǎn)。如前文所述，毫米波最大的優(yōu)點(diǎn)是帶寬資源比較豐富，運(yùn)營(yíng)商可以利用800MHz帶寬部署網(wǎng)絡(luò)。此外，毫米波基站和支持毫米波的手機(jī)都能利用載波聚合或波束聚合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在減少干擾的同時(shí)支持密集的空間復(fù)用。c44esmc

在他看來(lái)，毫米波部署的初期側(cè)重于智能手機(jī)，主要由運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)，且側(cè)重于城市人口密集區(qū)域。Ookla SPEEDTEST最新實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，基于6GHz以下頻段(比如3.5GHz、2.6GHz)的現(xiàn)網(wǎng)實(shí)測(cè)，5G下載速率比4G LTE快5倍，而與6GHz以下頻段相比，5G毫米波終端的實(shí)測(cè)下載速度快4倍，平均速率高達(dá)900Mbps，峰值速率超過(guò)2Gbps，這意味著長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)的有聲書(shū)能夠在1秒鐘內(nèi)下載完畢，速度非常驚人。同時(shí)，毫米波的高容量特性還有助于推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供無(wú)限流量套餐，這對(duì)消費(fèi)者是重大利好。[!--empirenews.page--]c44esmc

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圖5：與6GHz以下頻段相比，5G毫米波終端的實(shí)測(cè)下載速度快4倍c44esmc

高通公司中國(guó)區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人徐晧博士則表示，當(dāng)前產(chǎn)學(xué)界，包括消費(fèi)者對(duì)毫米波移動(dòng)化仍然存在四方面的認(rèn)知誤區(qū)：c44esmc

誤區(qū)一，“毫米波覆蓋范圍有限且成本昂貴”。他認(rèn)為這一問(wèn)題可以通過(guò)兩方面措施解決：第一，將Sub-6GHz和毫米波結(jié)合起來(lái)，利用Sub-6GHz的低頻段做全國(guó)范圍內(nèi)的5G覆蓋，在需要大容量、高速率的場(chǎng)景中使用毫米波實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)覆蓋；第二，在重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景中部署毫米波網(wǎng)絡(luò)，例如奧林匹克場(chǎng)館、音樂(lè)廳、商場(chǎng)、交通樞紐等，不僅成本相對(duì)低很多，而且能達(dá)到比較好的覆蓋效果。 誤區(qū)二，“毫米波只支持視距傳輸”。其實(shí)支持信道快速切換，是毫米波的一個(gè)關(guān)鍵解決方案。也就是說(shuō)，如果一個(gè)傳輸路徑被手部或身體其它部位遮擋，通過(guò)激活手機(jī)上的另一個(gè)模塊就可以快速找到一條新的傳輸路徑。當(dāng)把這種轉(zhuǎn)換從基站內(nèi)擴(kuò)展到不同基站之間后，毫米波傳輸在不同基站之間的切換就能快速實(shí)現(xiàn)。 誤區(qū)三，“毫米波只用于固定場(chǎng)景”。為了驗(yàn)證毫米波調(diào)制解調(diào)器的性能，高通實(shí)驗(yàn)人員要么將手機(jī)放置于人流量大且有人群阻擋的場(chǎng)景下測(cè)試，要么選擇更極端的測(cè)試環(huán)境，將搭載驍龍X50芯片的手機(jī)固定在無(wú)人機(jī)上，遙控?zé)o人機(jī)在園區(qū)內(nèi)穿梭飛行。得益于先進(jìn)的波束管理算法，即使在以上種種極具挑戰(zhàn)性的環(huán)境下，手機(jī)仍然能夠保持高速網(wǎng)絡(luò)連接。c44esmc

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圖6：通過(guò)固定在無(wú)人機(jī)上的移動(dòng)測(cè)試終端，測(cè)試5G的極致移動(dòng)性c44esmc

誤區(qū)四，“毫米波終端外形尺寸較大”。以高通率先商用的毫米波模組為例，在非常緊湊的尺寸中集成了天線、射頻前端、收發(fā)器，一部手機(jī)可以采用多個(gè)這樣的毫米波模組，不僅滿(mǎn)足智能手機(jī)緊湊纖薄的設(shè)計(jì)需求，同時(shí)滿(mǎn)足功耗需求并提供最大化的性能。c44esmc

5G毫米波系統(tǒng)的規(guī)模部署和商業(yè)經(jīng)營(yíng)將是5G后續(xù)演進(jìn)和6G技術(shù)研發(fā)的重要基礎(chǔ)。“只有通過(guò)5G毫米波系統(tǒng)的規(guī)模部署和商業(yè)經(jīng)營(yíng)，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)才能獲得高頻段網(wǎng)絡(luò)部署經(jīng)營(yíng)的第一手經(jīng)驗(yàn)，才有可能提煉出進(jìn)一步的市場(chǎng)和技術(shù)需求，才有可能指引5G后續(xù)演進(jìn)和6G技術(shù)的研發(fā)。”Strategy Analytics無(wú)線通訊領(lǐng)域高級(jí)分析師楊光說(shuō)。c44esmc

避免“紙上談兵”

再先進(jìn)的通信技術(shù)，如果不能裝進(jìn)智能手機(jī)這樣的終端里，無(wú)異于“紙上談兵”。一加手機(jī)高級(jí)無(wú)線工程師鐘永衛(wèi)和小米手機(jī)天線部預(yù)研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人謝萬(wàn)波分別介紹了他們是如何把毫米波技術(shù)裝進(jìn)智能終端的。c44esmc

鐘永衛(wèi)說(shuō)，把毫米波放到手機(jī)里面，主要會(huì)面臨以下三方面的挑戰(zhàn)：第一，路徑損耗比較高，覆蓋范圍受限，特別是手機(jī)如果采用傳統(tǒng)的天線形式，覆蓋范圍會(huì)小于3G的1/8以上，連接性會(huì)受到很大傷害；第二，如果采用傳統(tǒng)的天線和芯片分離方式，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸效率低下、發(fā)熱嚴(yán)重、制造工藝難度加大、手機(jī)生產(chǎn)成本提高；第三，毫米波很容易受物體遮擋，特別是對(duì)手機(jī)來(lái)講，不僅有建筑，還要考慮手或者人體的遮擋。c44esmc

“手機(jī)終端要考慮Sub-6GHz和毫米波共存的問(wèn)題，就會(huì)在天線集成、支持較寬頻段等方面遇到挑戰(zhàn)。”謝萬(wàn)波坦言第一個(gè)挑戰(zhàn)是空間問(wèn)題，如何把毫米波和傳統(tǒng)天線融合在一起，這需要投入很多的精力和人力；第二個(gè)挑戰(zhàn)是用戶(hù)體驗(yàn)，毫米波容易被遮擋和手機(jī)使用方式比較靈活的矛盾，如何發(fā)揮毫米波的優(yōu)勢(shì)，這需要花費(fèi)很多精力嘗試；第三個(gè)挑戰(zhàn)是技術(shù)，技術(shù)上很多東西和用戶(hù)體驗(yàn)直接相關(guān)，這一系列問(wèn)題需要用新的材料、新的工藝、新的實(shí)現(xiàn)方式，這項(xiàng)工作需要產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)各方一塊技術(shù)攻關(guān)。”c44esmc

來(lái)自學(xué)術(shù)界的研究成果同樣大有裨益。東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，電磁場(chǎng)與微波工程系主任陳繼新分享了毫米波多通道芯片的研究情況。毫米波和太赫茲頻段處于電子學(xué)向光子學(xué)的過(guò)渡頻段，頻譜資源豐富，在信息、生活、國(guó)防、航天等領(lǐng)域具有很高的學(xué)術(shù)和工程研究?jī)r(jià)值。其中，毫米波多通道芯片是5G、B5G/6G移動(dòng)通信的核心器件，隨著移動(dòng)通信的進(jìn)化，毫米波芯片也將不斷演進(jìn)。c44esmc

西安電子科技大學(xué)劉志宏教授則介紹了第三代半導(dǎo)體材料GaN-on-Si（硅基氮化鎵）用于毫米波系統(tǒng)關(guān)鍵射頻器件的技術(shù)及現(xiàn)狀。在PA領(lǐng)域，第三代半導(dǎo)體在輸出功率和效率方面有著毋庸置疑的優(yōu)勢(shì)，在雷達(dá)、衛(wèi)星、有線寬帶、基站、射頻能源等領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。而在手機(jī)射頻器件市場(chǎng)，氮化鎵技術(shù)的挑戰(zhàn)來(lái)自?xún)煞矫妫阂皇菬嶙璞容^高，對(duì)于大功率或者特別大功率的功放，散熱性比較差；二是射頻損耗較高，尤其是頻率較高時(shí)。此外，從大尺寸晶圓生長(zhǎng)制造角度來(lái)看，應(yīng)力、位錯(cuò)密度、可靠性、CMOS兼容工藝制造等方面也存在挑戰(zhàn)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，隨著5G基站數(shù)目和對(duì)成本控制的要求逐步增加，GaN就會(huì)成為不錯(cuò)的選擇。c44esmc

目前市場(chǎng)上主要以碳化硅基氮化鎵產(chǎn)品為主，成熟的商用產(chǎn)品主要來(lái)自美國(guó)的Macom和歐洲的Ommic，但英特爾、TSMC、三安、英諾賽科等國(guó)內(nèi)外公司目前也都處于高速開(kāi)發(fā)階段。劉志宏教授認(rèn)為，如果真的期望手機(jī)射頻前端市場(chǎng)接受氮化鎵技術(shù)，那么與Si CMOS實(shí)現(xiàn)工藝兼容絕對(duì)是無(wú)法回避的課題。從當(dāng)前的研究成果來(lái)看，西電團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)制造80nm硅基GaN HEMT，盡管還有很多待優(yōu)化的空間，但從功率和效率兩方面來(lái)看，已經(jīng)超過(guò)了現(xiàn)有的砷化鎵產(chǎn)品，這也代表了其未來(lái)在移動(dòng)終端市場(chǎng)的潛力。[!--empirenews.page--]c44esmc

本文為《國(guó)際電子商情》2020年12月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。免費(fèi)雜志訂閱申請(qǐng)點(diǎn)擊 這里c44esmc