5G中高頻 | 精彩回顧第一彈：5G中高頻發展與挑戰

12月10日，5G中高頻產業技術創新發展論壇在北京順義成功召開。

本次論壇由中關村科技園區順義園管理委員會、TD產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟主辦，北京國聯萬眾半導體科技有限公司承辦。

中國工程院院士張平，中國電子科技集團公司第十三研究所副總工程師高嶺，中國聯通研究院無線技術研究中心總監、教授級高階工程師李福昌，清華大學資訊科學與技術國家研究中心助理研究員、優鎵科技（北京）有限公司聯合創始人陳曉凡，西安電子科技大學微電子學院副院長、寬禁帶半導體國家工程中心主任馬曉華等嘉賓先後做了精彩的主題報告。

5G中高頻產業技術創新發展論壇

以下為論壇精彩觀點集錦。

張 平：5G中高頻段發展

張 平 中國工程院院士

5G全球競爭加劇，多國啟動5G部署與商用，截至2020年6月，43個國家 88 個運營商開通5G基站102張5G商用網路，162張網路正在部署預計年底全球5G商用網路將達到180張。

我國高度重視5G發展，國內5G建設全力加速

國家層面高度重視5G發展，將5G納入國家戰略，視為實施國家創新戰略重點之一。《“十三五”規劃綱要》、《國家資訊化發展戰略綱要》等戰略規劃軍隊推動5G發展做出了明確部署，在多方努力下，我國5G發展成效顯著

截止目前，全國各省市共出臺40多項5G政策檔案。北京、河北、上海、浙江、江蘇、江西、河北、湖南、河南、廣東、深圳、成都、重慶等省市紛紛釋出了5G行動計劃、實施意見等政策檔案，積極推進5G網路建設、應用示範和產業發展。

5G通訊對中高頻器件提出更高要求

5G需採用6GHz以上的高頻通訊以提升傳輸速率與系統容量，為射頻器件的技術路線與產業格局帶來巨大影響。

濾波器：

以往的聲表面波濾波器（SAW）將被工作效率更高、技術難度更大的體聲波濾波器（BAW）取代。

天線：

大規模天線（Massive MIMO）技術的應用，要求終端裝置天線整合有源器件，陣列天線將被大量採用。

功率放大器：

基於傳統的橫向擴散金氧半導體（LDMOS）工藝的器件將被更是與高頻高功率工作場景的氮化鎵（GaN）器件取代。

5G終端支援頻段數倍增：

4G LTE頻譜有由文件306。101中定義的52個3GPP頻段組成，隨著5G持續發展，5G應用支援頻段數量數量倍增，全球2G/3G/4G/5G網絡合計支援頻段數將達到90個以上。

隨著頻段的增加，5G裝置中所需射頻器件數量也將成倍增加，且在裝置小型化、整合化發展趨勢下，將大大增加裝置中射頻電路佈局、訊號處理、功耗、散熱管理和成本控制的難度。

第三代半導體在5G產業發揮重要作用

傳統的毫米波單片積體電路主要採用化合物半導體工藝， 如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP） 等。

基於氮化鎵（GaN） 工藝的大功率高頻器件正迅速拓展至毫米波頻段。

低成本的矽基化合物半導體器件（CMOS、SiGe等）、石墨烯高頻半導體的發展為中高頻器件的發展帶來希望。

高效與高線性的PA產品催生高水平的設計公司，要求Foundry廠商穩定、高效率、低成本的大規模量產能力。

5G中高頻晶片與器件發展建議

完善產業佈局，打造產業能力

促進軍民融合，加大技術交流，加強軍民共用生產線建設。

擴大高階產品產能，提升整體競爭力。

強化產學研用聯動，鼓勵科技創新孵化平臺建設。

突破核心技術，提升自主水平

集中力量開展中高頻器件技術攻關。

加強在材料、製造工藝、毫米波領域前沿佈局。

加強專利建設和專利佈局合作。

引導產業合作，培育產業生態

依託產業聯盟，支援產業鏈上下游企業進行技術合作、產業協同。

採取以系統帶動整機、整機帶動部件、專用帶動通用的良性產業創新發展機制，逐步突破毫米波器件產業基礎薄弱環節。

高 嶺：面向5G的陶瓷封裝技術

高 嶺 中國電子科技集團公司第十三研究所副總工程師

5G時代對封裝技術提出了高頻、高速和小型化等要求。而陶瓷封裝可實現高速、高頻應用、高整合度。

陳曉凡：面向 5G 基站的整合高效氮化鎵功放及線性化技術

陳曉凡 清華大學資訊科學與技術國家研究中心助理研究員、優鎵科技（北京）有限公司聯合創始人

氮化鎵功放具有功率更大、效率更高、頻寬更大的特點。

整合氮化鎵功放晶片在基站、WiFi甚至移動終端均具有較大的應用潛力。

整合氮化鎵功放還需進一步提升頻寬和效率，並採用新型工藝降低成本。

整合氮化鎵功放對負載阻抗變化較為敏感，需要研究小型化隔離器或去敏方案。

線性化技術面臨頻寬和功耗等方面的挑戰，需要新型低功耗、低複雜度線性化方法。

李福昌：5G毫米波通訊技術的機遇、挑戰與應對建議

李福昌 中國聯通研究院無線技術研究中心總監、教授級高階工程師

中共中央自2020年以來多次強調“新基建”，其中5G網路作為“新基建”中重要一環，也是國家新基建中重要的使能力量，中國聯通積極響應國家戰略，加快推進5G網路部署，切實發揮5G建設對穩投資、帶動產業發展、促進資訊消費的作用。

隨著高容量、高速率、低時延業務發展， 通訊頻段必然向毫米波方向延伸。5G行動通訊的基本架構將採是低頻段+毫米波頻段相結合的通訊方式。

毫米波優勢（頻段30～300GHz，波長1~10mm）

頻譜資源豐富，載波頻寬可達400MHz/800MHz，無線傳輸速率可達10Gbps以上；

毫米波波束窄，方向性好，有極高的空間分辨力；

毫米波元器件的尺寸小，相對於sub6G裝置，毫米裝置更容易小型化；

子載波間隔較大，單SLOT週期（120KHz）是低頻sub-6G（30KHz）的1/4，空口時延降低。

現階段，毫米波產業面臨的挑戰

相對於中頻段（比如Sub 6G），毫米波產業鏈的成熟度明顯不足，將影響毫米波的部署場景和部署規模。毫米波業務和組網能力存在不足，系統尚未發揮最大效能。

毫米波標準成熟程度與3.5GHz NR系統相同

3GPP R15中，毫米波和3。5GHz 的NR系統是同步標準化，目前已經形成2019。6。30版本。

3GPP R16中，啟動52。6GHz以上頻段的毫米波研究課題。

毫米波裝置以宏基站為主，多樣性不足

毫米波裝置體系不完善，一體化微RRU裝置未出現，尚無法滿足運營商多樣化場景需求。

國內毫米波終端能力待加強

現有手機終端支援28G&39G，新開發26G可能需要3-6個月；高通晶片手機當前支援100M單載波頻寬（未來有200M計劃）。

毫米波重要功能如200M系統頻寬、上行大頻寬幀結構、R16功能待增強，需要廠家間拉齊。

毫米波基站數字中頻部分、變頻、射頻功能部分等器件主要採用國外廠家產品，國內尚不能完全替代。

毫米波測試技術尚不成熟，無線模型主要面向室外場景和Sub 6GHz頻段，尚未有面向毫米波頻段的端到端無線裝置測試系統。

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