5G將至 眾半導體商誰將成大贏家？

　　(2)手機

　　4G手機里面的數字部分包括應用處理器和調制解調器，射頻前端則包括功率放大器(PA)、射頻信號源和模擬開關。功率放大器用于放大手機里的射頻信號，通常采用砷化鎵(GaAs)材料的異質結型晶體管(HBT)技術制造。

　　未來的5G手機也要有應用處理器和調制解調器。不過與4G系統不同，5G手機還需要相控陣天線。相控陣天線由一組可獨立發射信號的天線組成，利用波束成型技術，每根相控天線都可以根據波束來調整方向。

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

　　毫米波器件設計一個系統非常有挑戰性。“很多客戶不但關心系統的架構，還想知道究竟用什么技術來具體實現，”GlobalFoundries Rabbeni說道，“這很大程度上取決于系統要集成多少功能，以及如何劃分子系統。”

　　“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，不過現在多數采用標準CMOS工藝和硅鍺(SiGe)工藝。“在毫米波相控陣/主動天線應用中，硅鍺工藝已經得到了證明。”TowerJazz高級戰略市場總監Amol Kalburge說。

　　“此外，硅鍺材料可以把先進CMOS工藝和片上無源器件集成在一起，這樣就減小系統級芯片(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，“我們認為硅鍺材料將在5G射頻前端IC發揮重大作用，當然也會用到其他三-五價材料。”

　　這樣就對就在相關射頻廠商的硅鍺和砷化鎵產品帶來新的挑戰和基于

　　(3)測試

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

　　“現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備連起來，”NI的Hall說，“采用線纜連接射頻芯片和測試設備是為了避免測試由于路徑損失等原因導致的不確定性。”

　　不過藍牙等射頻芯片在測試時，也會進行輻射測量。量產測試時，芯片廠商則會采用相應的自動化測試設備(ATE)來進行測試。

　　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技術架構師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備上。”

　　所以，傳統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。

　　(4)封裝

　　軍用毫米波產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封裝。“廠商也在扇出和嵌入式封裝方面進行嘗試。”日月光副總裁Harrison Chang說。

　　實際上，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)射頻前端要復雜得多，”Chang說，“我們必須保證封裝的結構，例如連線、墊盤(pad)和通孔，使之不會妨礙到芯片上的射頻設計。”