【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《5G半导体产业发展和创新趋势思考》，欢迎阅读！
1 5G 促进半导体产业升级 2020 年 4 月，在中国国家发展和改革委员会的新闻发布会上，“新基建”的范围首次被明确。作为新基建七大领域之首，5G 在拉动投资、促进产业升级、培育经济发展新动能等方面潜力巨大，未来将为新基建提供强大的智能引擎。 目前，5G 正进入加速发展期。全球移动通信系统协会（GSMA）的最新报告显示，全球已有 47 个国家发布106 张 5G 商用网络，有 409 家全球运营商投资 5G 网络。中国的 5G 网络建设位于全球前列。 截至目前，中国累计建设的 5G 基站数量超过 71.8 万个，占全球基站总数的 70%。权威机构预测，2025 年中国将会有 8.07 亿个智能终端和 80 亿个物联网（Io T）连接，通信网络产业将迎来新一轮发展契机。GSMA 最新发布的《2021 年全球移动经济报告》显示，到 2025 年底，5G 连接数量将达到 18 亿个，约占移动连接总数的 20%。通信产业每 10 年发展一代。 相比于 2G、3G 和 4G，5G 拥有三大业务应用场景，并且业务需求已发生重大变化[1]。5G 将深入各行各业，进一步解决物与物的联接问题，促进产业的数字化转型。新需求带来端到端技术的变革，通信芯片将面临新的挑战。 （1）数据规模急剧增长5G 催生海量数据，需要提升计算力，释放数据价值。5G 海量物联网的感知层、连接速率的提升和时延的降低，都将极大地驱动数据量增长。因此，通信芯片除了要具备通信功能外，还需要拥有强大的计算能力，以满足云网融合下网络架构深刻变革的需求。在“多系统、多场景、多业务”的云网业务需求和技术创新并行驱动下，云和网高度协同，互相支撑。在此背企业视界ZTE TECHNOLOGY JOURNAL景下，云计算向着集中化和边缘计算两个方向发展，中心云向着通用化、更强的计算能力和人工智能（AI）训练能力方向发展，边缘云则向着领域定制、更高的能效和 AI 推理能力方向发展。网络能力架构需要以计算和联接为核心，这对通信芯片提出更高的智能化计算需求[2]。 （2）芯片设计复杂度不断增加以基带芯片为例，5G 通过复杂的编码来实现频谱利用率的提升。多通道、高频率和大带宽共同推动数据吞吐量的增加。基带芯片需要应对 5G 多样化的应用场景，兼顾低功耗诉求。这些都使得芯片设计变得非常复杂。 （3）上游芯片供应链面临挑战受益于 5G 网络，射频前端模拟器件、面向边缘计算的高性能处理器和光器件都具有广阔的发展前景。然而，目前上游芯片供应链多样化的供应能力有待加强。部分中国厂家虽然已经具备一定的研发和生产能力，但是在产业规模商用和性能提升方面仍需要做进一步努力。 2 半导体技术创新发展趋势 由于摩尔定律效应正在放缓，为了延续指数级的进化，业界和学界都做出大量尝试。具体来看，架构设计更注重系统层面优化和单位面积效能提升。系统厂家注重垂直整合，并通过系统集成芯片来获取发展新动能，例如片上系统（So C）和系统级封装（SIP）。晶体管微缩在未来 5 年内仍将持续。新材料、新封装技术的发展，为摩尔定律的延续开辟了另一条道路。晶体管微缩接近极限，驱动业界寻找其他路径。目前，最先进的 5 nm工艺制程已经实现规模量产。为持续发展先进制程并给产业发展增添信心，在进入 3 nm 工艺制程后，全新的全环绕栅极（GAA）晶体管将替代鳍式场效应晶体管（Fin FET），以解决制造难题，推动晶体管持续微缩。同时，设计工艺协同优化（DTCO）、系统工艺协同优化（STCO）等协同技术的引入，使得摩尔定律效应在未来 5 年仍得以延续。然而，有数据显示，先进工艺达到 28 nm 以后，将进入一个新的拐点：设计费用和单位芯片成本不降反升。一个 5 nm 工艺 So C 芯片的设计费用，是 16 nm 工艺 So C 芯片设计费用的 5倍。高昂的设计费用和低良率问题，驱动着行业寻找其他路径。高级封装技术将成为性能和成本持续优化的另一创新路径。灵活性和性价比也是芯片设计的重要考量因素，因此 Chiplet 方案获得广泛关注。Chiplet 是将一块大的单芯片拆分为多个小芯片，再通过高级封装进行重组。它的优势是灵活性高、综合成本低。不同功能的 Die 可以选择不同的制造工艺。这种方案的 Die 良率更高，并且可以通过 Die 组合来满足不同市场需求。结合 Chiplet 方案，2.5D/3D 高级封装技术的快速发展，将为芯片设计打开一扇新大门。So C 架构的创新对芯片性能的提升起到关键作用。在架构设计时，设计师们需要在灵活性（可编程）和高效性（专用）之间做权衡。在多个异构处理单元组成的 So C 中，领域定制So C（DSSo C）方法有助于提升系统的开发和运行效率。 DSSo C 架构设计的五大技术目标包括： （1）感知计算资源和应用程序指令，跟踪芯片间和芯片内数据的智能调度； （2）采用完整、统一的工具链，提升编程效率； （3）完成应用到计算单元、内存的最优映射； （4）在计算单元之间构建低功耗、低延时的通信网络； （5）快速集成异构的计算单元。 3 结语 受益于 5G 行业市场的迅速发展，如物联网和工业智能制造等，芯片的重要性日益凸显，相关领域对芯片的需求实现突破性增长。芯片技术是 5G 技术的核心。对此，中兴通讯 本文来源：https://www.dywdw.cn/852f6fad514de518964bcf84b9d528ea80c72f15.html
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2023-04-08
