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    5G數據規模增長助力半導體產業創新升級

    放大字體  縮小字體 發布日期:2022-04-08  來源:智能制造網  瀏覽次數:91
         目前,5G正進入加速發展期。5G將深入各行各業,進一步解決物與物的聯接問題,促進產業的數字化轉型。通信產業每10年發展一代。相比于之前的通信技術,5G業務需求已發生重大變化,這也使得通信芯片面臨新的挑戰。
        首先,由于數據規模急劇增長,提升計算力成為發展5G的重中之重。5G海量物聯網的感知層、連接速率的提升和時延的降低,都將極大地驅動數據量增長。因此,通信芯片除了要具備通信功能外,還需要擁有強大的計算能力,以滿足云網融合下網絡架構深刻變革的需求。
        其次,芯片設計復雜度不斷增加。5G通過復雜的編碼來實現頻譜利用率的提升,多通道、高頻率和大帶寬共同推動數據吞吐量的增加。5G多樣化的應用場景、對兼顧低功耗的訴求都使得芯片設計變得非常復雜。
        最后,受益于5G網絡,面向邊緣計算的高性能處理器和光器件發展前景廣闊,但國內芯片供應鏈仍有不足,產業規模商用和產品性能方面與國外企業仍有較大差距。
        挑戰與機遇并存,5G發展在帶來挑戰的同時,也推動了國內半導體創新進步。
        半導體技術創新發展趨勢
        5G帶來的巨大的存儲市場需求,使中國成為全球大的半導體消費市場。半導體產業是我國科技核心支撐產業,而具有高功率密度、高效率和低功耗優勢的氮化鎵(GaN)電子器件,被稱為“第三代半導體”核心,是實現5G通信、萬物互聯的關鍵要素。
        第三代半導體技術在導熱率、抗輻射能力、擊穿電場、電子飽和速率等方面優點突出,是固態光源和電力電子、微波射頻器件的“核芯”,在半導體照明、新一代移動通信、新能源并網、智能電網、高速軌道交通、新能源汽車等領域有廣闊的應用前景。
        全球第三代半導體產業格局為美、日、歐三足鼎立,其中,美國擁有較為完整的產業鏈,尤其是在碳化硅領域,美國為全球獨大,歐盟的主要優勢則集中在外延環節、襯底、器件環節,日本在設備和模塊開發等方面領先。
        我國與美、歐、日等發達國家第一代和第二代半導體技術方面還存在較大差距,但在第三代半導體上,經過十年來的努力,我國與這些國家的差距相對較小,同時國內市場容量大,第三代半導體技術前景可期。
        氮化鎵是一種商業應用相對較新的寬帶隙復合半導體。它的功率效率、功率密度和處理更寬頻率范圍的能力,使其非常適合大規模MIMO基站。氮化鎵具有一些良好特性,能更好地支持電子產品輕量化。
        ●擊穿電場強度高。這極大提高了器件的電流密度和耐壓容量,降低導通損耗。
        ●帶隙寬、禁帶寬度大。這意味著氮化鎵可以實現高功率的應用。
        ●熱導率高。氮化鎵散熱性能優異,器件集成度和功率密度高于傳統元器件。
        ●電子飽和漂移速度快,可在更高的頻率下工作。
        ●介電常數小,可降低集成電路的漏電電流,降低導線之間的電容效應。
        ●化學性能穩定。
        ●硬度高。
        政策支持推動國內產業繁榮
        國家對于第三代半導體產業發展提供了持續不斷的政策方面的支持。早在2016年,國務院就推出了《“十三五”國家科技創新規劃的通知》,其中首次提到要加快第三代半導體芯片技術與器件的研發;2019年6月商務部及發改委在鼓勵外商投資名單中增加了支持引進SiC超細粉體外商企業;2019年11月工信部印發《重點新材料首批次應用示范指導目錄》,其中GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、SiC外延片,SiC單晶襯底等第三代半導體產品進入目錄;2019年12月國務院在《長江三角洲區域—體化發展規劃綱要》中明確要求加快培育布局第三代半導體產業,推動制造業高質量發展。
        政策支持下,國內半導體產業不斷發展。當前,我國已經形成了長三角、珠三角、京津冀、閩三角等多個第三代半導體產業集群,尤其是長三角和珠三角的實力相對雄厚,成為我國兩大國家第三代半導體科技創新中心。
        以江蘇省為例,江蘇省“十四五”規劃將第三代半導體作為布局重點,并培育出了納微科技、英諾賽科、中科漢韻,以及華瑞微集成電路、蘇州能訊高能半導體等多家優秀企業。
        而在珠三角,第三代半導體技術同樣是廣東“十四五”規劃重點。廣東省明確將設立首期規模達200億元的半導體及集成電路產業投資基金,支持半導體和集成電路領域的技術創新,打造以廣州、深圳、珠海為核心的兩千億級芯片設計產業集群。其中,深圳作為國家級第三代半導體科技創新中心,目前已經成立了第三代半導體器件重點實驗室等一批重要平臺,成為國內半導體產品銷售、集散和設計中心
     
    關鍵詞: 5G 半導體
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