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公司博客

巴塞罗那世界移动通信大会:全速迈向5G

如果想要寻找确凿证据证明5G网络革命的到来,就应该参加最近在巴塞罗那世界移动通信大会上由格芯发起的专题讨论会。

格芯的一位受邀专家在会上展示了一款已有的64单元28 GHz硅基天线,可用于毫米波(mmWave) 5G天线阵列。此外,会上还谈到了中国计划在今年就安装20万个5G基站,另有与会人士提到了目前已有多种半导体IP可以用于5G芯片设计,并基于格芯的差异化制造与封装技术进行制造。

资料来源:格芯

智能连接塑造数据驱动的未来(Intelligent Connectivity for a Data-Driven Future)是本次格芯专题讨论会的主题。智能连接是指数据中心、网络和客户端(或“边缘”)设备,如智能手机和物联网系统之间日益复杂紧密的相互关系。这些相互关系由数据驱动,并将日渐被AI赋能,进而重塑所触及的每一个行业,影响和改变我们生活的方方面面。

本次专题讨论会的目的是与世界移动通信大会的与会者分享5G专家的观点和意见,讨论内容包括市场分析、关键产品的供应、软件设计工具与服务的开发(用于创建和测试针对特定应用的创新型5G芯片)。

网络连接的爆炸式增长

本次讨论会由格芯全球销售、业务开发、客户和设计工程高级副总裁Mike Cadigan主持,格芯首席技术官兼全球客户解决方案副总裁Subi Kengeri作了开场发言。

Subi概述了全球无线连接的爆炸性增长及其带来的机遇和挑战。他强调,鉴于6GHz以下和毫米波5G应用的复杂性,网络运营商与设备、服务和IP提供商之间的密切合作至关重要。之后,他概述了格芯等半导体制造商的角色要如何发展才能实现所有这些目标,并介绍了格芯的差异化技术为5G应用带来的一些具体优势。

源自格芯的5G创新,新生代晶圆厂 资料来源:格芯

“我们现在生活在一个网络无处不在且日益增长的互联世界,这对任何人来说都不是新闻,但当前网络的速度和覆盖范围令人难以置信,”他说,“2017年,全球共有180亿台联网设备,相当于每人拥有2.4台联网设备,但到2022年,也就是三年以后,总数就将增加近一倍,达到约290亿台设备。”

此外,虽然目前移动数据流量每月约为27艾字节,但到2024年底,这一数字将达到大约136艾字节。“每个月的数据将达到136字节,而预计5G将占其中的25%,”他说,“换言之,届时全球超过40%的人口将使用5G,这将使5G成为有史以来在全球范围内推出的最快的无线网络。”

这种快速增长和全球覆盖范围对半导体设计和制造具有重大影响,而首当其冲的就是“创新”一词的含义,他谈到。

“过去,我们将创新描述为芯片技术的前沿发展,但今天,认为这种创新能够支持5G的大规模部署是天真的。特别是考虑到仅设计、验证、原型制作和生产一个5nm集成电路就可能花费超过五亿美元。”

他指出,5G领域的真正创新是打造出能够提供5G优化性能的设备,同时兼顾功耗、性能、射频和应用特定功能。“如今,功耗和每功能单位成本是关键指标,而不是特征尺寸。”他同时指出,一些既有的节点正在获得新生,因为现有流程正以新的方式将技术、特征、功能和支持相结合。

格芯正处于这一趋势的最前沿,拥有大量经过验证的支持5G的工艺。其中包括22FDX,可为移动设备等许多应用带来优异的功耗、性能和射频功能;而8SW RF SOI技术可为移动应用带来出众的功耗和性能。格芯还提供一系列封装技术,鉴于5G端点功率的增加,保障散热至关重要。

专家谈毫米波领域

Subi发言后是与讨论嘉宾的问答环节:

Mike Cadigan发起了讨论,他问Joe为什么电话公司等网络运营商会决定转向5G,以及5G部署速度方面的问题。“总体情况是,对于运营商而言,5G将大大降低数据传输成本,”他说,“2G网络出现后,每GB数据的传输成本从数千美元降到了数十美元。而如今,使用LTE和小型蜂窝,每GB的传输成本约为1美元,而使用毫米波后,每GB的成本不到10美分。因此,移动流量套餐在今后将趋向固定资费套餐,不限制流量。”

他指出,部署工作不会统一进行,需要一些时间才能发展完备。“一些国际网络运营商,特别是瑞士和中国的运营商,已经牢牢锁定了5G。例如,中国正在大力推进,计划在今年部署20万个5G基站,”他说,“但是,世界其他地区的部署情况不一,日本和韩国是早期采用者之一。”

在美国,运营商不会在全国范围内部署;而是利用现有的4G网络,建成一座座5G“岛屿”。“事实上,尽管大部分5G网络尚未部署,5G手机也正在推出。”他谈到。(在巴塞罗那世界移动通信大会之后不久,Verizon宣布很快将在芝加哥和明尼阿波利斯的部分地区开始提供5G服务,并且不限流量。)

然后Mike转向Alastair,询问他对5G技术要求的看法。Alastair拿着他带给观众看的28 GHz硅基阵列说,毫米波技术比6GHz以下的5G技术要复杂得多,而且在设备层面上非常需要更多的线性功率。“我们需要尽一切努力来提高硅的线性功率。”他说。

“此外,热管理在无线电传输中始终至关重要,而且今后也会是这样。不瞒你们说,几十年前,当相控阵雷达首次问世时,最初投入使用的一些雷达因为过热而起火了。因此,我们迫切需要在控制热量的同时提高电源效率,还要在此过程中降低每个发射器的成本。虽然可以通过电路技巧达到部分效果,但根本上还是要从硅入手。”他说。

“格芯为我们开发了一些非常好的器件选项,让我们能够选择不同的参数来定制适合特定应用的器件,这样我们就可以在工作中,提高工作电压并通过建模来衡量最终的可靠性。这非常有价值,是我们两家公司之间深度合作的产物。”他表示。

Joachim指出,设计复杂的片上系统(SoC)并非易事,而要确保产品达到设计目标也不容易。为此,Synopsys与格芯密切合作开发IP核心技术,如低功耗DDR内存接口(LPDDR)、高带宽内存接口(HBM)、PCI Express等,以提高SOC设计人员的生产力并降低项目风险。“除了可以利用Synopsys和其他IP提供商的许多IP核心技术之外,今天的设计人员还可以访问高级架构探索工具,基于将在SoC上执行的实际软件环境,在架构层面优化SoC。”

Cadigan最后向每位讨论嘉宾询问了格芯还应该做些什么。Joachim说格芯应该做比现在更多的事情:“复杂性越来越高,而这需要更密切的协作。”Joe重申了提高功率的重要性。“现在没有人使用滤波器,但随着我们向前发展,附近的频段会有竞争的运营商,因此需要更多的功率。”

Alastair表示,封装会变得更加重要,不仅仅是为了散热,更是为了提高集成度。此外,他回应Joachim说,建模功能将变得更加重要,特别是为了衡量可靠性。

关于作者

Gary Dagastine是一位职业撰稿人,主要为EE Times、Electronics Weekly和许多专业媒体撰写关于半导体行业的文章。他是NanocEEhip Fab Solutions杂志的特约编辑,也是IEEE国际电子器件大会(IEDM)(全球最具影响力的半导体技术大会)的媒体关系主管。加入General Electric Co.之后,他开始涉足半导体行业,在该公司工作期间,他负责为GE功率、模拟和定制IC业务提供沟通支持。Gary毕业于纽约斯克内克塔迪联合大学。

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