5G將至 眾半導體商誰(shuí)將成大贏(yíng)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(kāi)關(guān)。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(zhì)結型晶體管(HBT)技術(shù)制造。

　　未來(lái)的5G手機也要有應用處理器和調制解調器。不過(guò)與4G系統不同，5G手機還需要相控陣天線(xiàn)。相控陣天線(xiàn)由一組可獨立發(fā)射信號的天線(xiàn)組成，利用波束成型技術(shù)，每根相控天線(xiàn)都可以根據波束來(lái)調整方向。

　　5G智能手機中可能需要16跟天線(xiàn)?！懊扛炀€(xiàn)都有獨立的PA和移相器，并與一個(gè)覆蓋整個(gè)工作頻率的信號收發(fā)器相連，”Strategy Analytics行業(yè)分析師Chris Taylor說(shuō)道，“理想的狀況是把天線(xiàn)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(gè)由小的PA組成的發(fā)射通道。所有進(jìn)出天線(xiàn)的信號都在模擬域處理?！?/p>

　　毫米波器件設計一個(gè)系統非常有挑戰性?！昂芏嗫蛻?hù)不但關(guān)心系統的架構，還想知道究竟用什么技術(shù)來(lái)具體實(shí)現，”GlobalFoundries Rabbeni說(shuō)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?！?/p>

　　“此外，布局布線(xiàn)對于毫米波的影響很大，”Rabbeni說(shuō)，“各個(gè)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?！?/p>

　　相控陣器件通常由不同的工藝制造而成，不過(guò)現在多數采用標準CMOS工藝和硅鍺(SiGe)工藝?！霸诤撩撞ㄏ嗫仃?主動(dòng)天線(xiàn)應用中，硅鍺工藝已經(jīng)得到了證明?！盩owerJazz高級戰略市場(chǎng)總監Amol Kalburge說(shuō)。

　　“此外，硅鍺材料可以把先進(jìn)CMOS工藝和片上無(wú)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(shuō)，“我們認為硅鍺材料將在5G射頻前端IC發(fā)揮重大作用，當然也會(huì )用到其他三-五價(jià)材料?！?/p>

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

　　(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別。

　　“現在幾乎所有的射頻芯片測試都是用一根線(xiàn)纜把射頻芯片和測試設備連起來(lái)，”NI的Hall說(shuō)，“采用線(xiàn)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?！?/p>

　　不過(guò)藍牙等射頻芯片在測試時(shí)，也會(huì )進(jìn)行輻射測量。量產(chǎn)測試時(shí)，芯片廠(chǎng)商則會(huì )采用相應的自動(dòng)化測試設備(ATE)來(lái)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(xiàn)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(xiàn)包在里面了，”是德科技5G技術(shù)架構師Mike Millhaem說(shuō)，“所以在器件上沒(méi)有射頻接口和端子來(lái)連接到測試設備上?！?/p>

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

　　每家廠(chǎng)商有不同的測試方案，不過(guò)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(gè)挑戰。

　　(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(chǎng)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?！皬S(chǎng)商也在扇出和嵌入式封裝方面進(jìn)行嘗試?！比赵鹿飧笨偛肏arrison Chang說(shuō)。

　　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)射頻前端要復雜得多，”Chang說(shuō)，“我們必須保證封裝的結構，例如連線(xiàn)、墊盤(pán)(pad)和通孔，使之不會(huì )妨礙到芯片上的射頻設計?！?/p>