5G将至 众半导体商谁将成大赢家？

　　(2)手机

　　4G手机里面的数字部分包括应用处理器和调制解调器，射频前端则包括功率放大器(PA)、射频信号源和模拟开关。功率放大器用于放大手机里的射频信号，通常采用砷化镓(GaAs)材料的异质结型晶体管(HBT)技术制造。

　　未来的5G手机也要有应用处理器和调制解调器。不过与4G系统不同，5G手机还需要相控阵天线。相控阵天线由一组可独立发射信号的天线组成，利用波束成型技术，每根相控天线都可以根据波束来调整方向。

　　5G智能手机中可能需要16跟天线。“每根天线都有独立的PA和移相器，并与一个覆盖整个工作频率的信号收发器相连，”Strategy Analytics行业分析师Chris Taylor说道，“理想的状况是把天线放在信号收发器上面，或者与收发器做在一起，所以信号收发器要有多个由小的PA组成的发射通道。所有进出天线的信号都在模拟域处理。”

　　毫米波器件设计一个系统非常有挑战性。“很多客户不但关心系统的架构，还想知道究竟用什么技术来具体实现，”GlobalFoundries Rabbeni说道，“这很大程度上取决于系统要集成多少功能，以及如何划分子系统。”

　　“此外，布局布线对于毫米波的影响很大，”Rabbeni说，“各个部件之间靠得很近以减小损耗。处理毫米波电路不是一件容易事。”

　　相控阵器件通常由不同的工艺制造而成，不过现在多数采用标准CMOS工艺和硅锗(SiGe)工艺。“在毫米波相控阵/主动天线应用中，硅锗工艺已经得到了证明。”TowerJazz高级战略市场总监Amol Kalburge说。

　　“此外，硅锗材料可以把先进CMOS工艺和片上无源器件集成在一起，这样就减小系统级芯片(SoC)的面积以提高集成度，并在成本与性能的平衡上做到更好，”Kalburge说，“我们认为硅锗材料将在5G射频前端IC发挥重大作用，当然也会用到其他三-五价材料。”

　　这样就对就在相关射频厂商的硅锗和砷化镓产品带来新的挑战和基于

　　(3)测试

　　测试测量大概是5G生产制造流程中最困难的一环。与4G射频芯片相比，毫米波的测试测量有明显区别。

　　“现在几乎所有的射频芯片测试都是用一根线缆把射频芯片和测试设备连起来，”NI的Hall说，“采用线缆连接射频芯片和测试设备是为了避免测试由于路径损失等原因导致的不确定性。”

　　不过蓝牙等射频芯片在测试时，也会进行辐射测量。量产测试时，芯片厂商则会采用相应的自动化测试设备(ATE)来进行测试。

　　但是，毫米波器件的测试测量完全是另外一回事。例如，相控阵天线可能是绑定在射频前端器件上。“(射频前端器件)封装就把天线包在里面了，”是德科技5G技术架构师Mike Millhaem说，“所以在器件上没有射频接口和端子来连接到测试设备上。”

　　所以，传统的采用线缆连接的测试方法对于毫米波不适用。那么，该怎么来测试毫米波器件呢?

　　每家厂商有不同的测试方案，不过需要把几台昂贵的机器组合在一起才能完成对毫米波的测试测量。

　　这又是一个挑战。

　　(4)封装

　　军用毫米波产品大多采用陶瓷或者金属封装，这些封装可靠性很好，但是成本很高。

　　所以民用市场在考虑采用QFN封装和多芯片模组，以及其他适合毫米波的先进封装。“厂商也在扇出和嵌入式封装方面进行尝试。”日月光副总裁Harrison Chang说。

　　实际上，在毫米波芯片封装上，封装工程师必须考虑更多的因素，尝试更多的方法。“(毫米波的)射频前端要复杂得多，”Chang说，“我们必须保证封装的结构，例如连线、垫盘(pad)和通孔，使之不会妨碍到芯片上的射频设计。”