5G將至 眾半導(dǎo)體商誰將成大贏家？

　　(2)手機(jī)

　　4G手機(jī)里面的數(shù)字部分包括應(yīng)用處理器和調(diào)制解調(diào)器，射頻前端則包括功率放大器(PA)、射頻信號源和模擬開關(guān)。功率放大器用于放大手機(jī)里的射頻信號，通常采用砷化鎵(GaAs)材料的異質(zhì)結(jié)型晶體管(HBT)技術(shù)制造。

　　未來的5G手機(jī)也要有應(yīng)用處理器和調(diào)制解調(diào)器。不過與4G系統(tǒng)不同，5G手機(jī)還需要相控陣天線。相控陣天線由一組可獨(dú)立發(fā)射信號的天線組成，利用波束成型技術(shù)，每根相控天線都可以根據(jù)波束來調(diào)整方向。

　　5G智能手機(jī)中可能需要16跟天線。“每根天線都有獨(dú)立的PA和移相器，并與一個覆蓋整個工作頻率的信號收發(fā)器相連，”Strategy Analytics行業(yè)分析師Chris Taylor說道，“理想的狀況是把天線放在信號收發(fā)器上面，或者與收發(fā)器做在一起，所以信號收發(fā)器要有多個由小的PA組成的發(fā)射通道。所有進(jìn)出天線的信號都在模擬域處理。”

　　毫米波器件設(shè)計(jì)一個系統(tǒng)非常有挑戰(zhàn)性。“很多客戶不但關(guān)心系統(tǒng)的架構(gòu)，還想知道究竟用什么技術(shù)來具體實(shí)現(xiàn)，”GlobalFoundries Rabbeni說道，“這很大程度上取決于系統(tǒng)要集成多少功能，以及如何劃分子系統(tǒng)。”

　　“此外，布局布線對于毫米波的影響很大，”Rabbeni說，“各個部件之間靠得很近以減小損耗。處理毫米波電路不是一件容易事。”

　　相控陣器件通常由不同的工藝制造而成，不過現(xiàn)在多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝和硅鍺(SiGe)工藝。“在毫米波相控陣/主動天線應(yīng)用中，硅鍺工藝已經(jīng)得到了證明。”TowerJazz高級戰(zhàn)略市場總監(jiān)Amol Kalburge說。

　　“此外，硅鍺材料可以把先進(jìn)CMOS工藝和片上無源器件集成在一起，這樣就減小系統(tǒng)級芯片(SoC)的面積以提高集成度，并在成本與性能的平衡上做到更好，”Kalburge說，“我們認(rèn)為硅鍺材料將在5G射頻前端IC發(fā)揮重大作用，當(dāng)然也會用到其他三-五價材料。”

　　這樣就對就在相關(guān)射頻廠商的硅鍺和砷化鎵產(chǎn)品帶來新的挑戰(zhàn)和基于

　　(3)測試

　　測試測量大概是5G生產(chǎn)制造流程中最困難的一環(huán)。與4G射頻芯片相比，毫米波的測試測量有明顯區(qū)別。

　　“現(xiàn)在幾乎所有的射頻芯片測試都是用一根線纜把射頻芯片和測試設(shè)備連起來，”NI的Hall說，“采用線纜連接射頻芯片和測試設(shè)備是為了避免測試由于路徑損失等原因?qū)е碌牟淮_定性。”

　　不過藍(lán)牙等射頻芯片在測試時，也會進(jìn)行輻射測量。量產(chǎn)測試時，芯片廠商則會采用相應(yīng)的自動化測試設(shè)備(ATE)來進(jìn)行測試。

　　但是，毫米波器件的測試測量完全是另外一回事。例如，相控陣天線可能是綁定在射頻前端器件上。“(射頻前端器件)封裝就把天線包在里面了，”是德科技5G技術(shù)架構(gòu)師Mike Millhaem說，“所以在器件上沒有射頻接口和端子來連接到測試設(shè)備上。”

　　所以，傳統(tǒng)的采用線纜連接的測試方法對于毫米波不適用。那么，該怎么來測試毫米波器件呢?

　　每家廠商有不同的測試方案，不過需要把幾臺昂貴的機(jī)器組合在一起才能完成對毫米波的測試測量。

　　這又是一個挑戰(zhàn)。

　　(4)封裝

　　軍用毫米波產(chǎn)品大多采用陶瓷或者金屬封裝，這些封裝可靠性很好，但是成本很高。

　　所以民用市場在考慮采用QFN封裝和多芯片模組，以及其他適合毫米波的先進(jìn)封裝。“廠商也在扇出和嵌入式封裝方面進(jìn)行嘗試。”日月光副總裁Harrison Chang說。

　　實(shí)際上，在毫米波芯片封裝上，封裝工程師必須考慮更多的因素，嘗試更多的方法。“(毫米波的)射頻前端要復(fù)雜得多，”Chang說，“我們必須保證封裝的結(jié)構(gòu)，例如連線、墊盤(pad)和通孔，使之不會妨礙到芯片上的射頻設(shè)計(jì)。”