5G带给中国IC产业的机遇与挑战

近日，2017（第十五届）中国通信集成电路技术与应用研讨会（简称 CCIC）暨第二届晋江国际集成电路产业发展高峰论坛在晋江召开。

在上午的高峰论坛上，中国科学院院士刘明分享了存储器技术发展态势和机遇。她表示，与国际大公司相比，大陆地区存储技术差距巨大。国内工业界对闪存的投入，之前主要集中在 NOR 型闪存，在 NAND 闪存领域，我国制造能力和市场占有率领先的三星、美光、东芝和海力士等相比差距都非常大，国内产业界对于 PRAM、MRAM、RRAM 等新型存储器的直接投入很少。刘院士认为，存储器应用广泛，市场庞大，是国家战略性高技术产业，所以我国存储产业必须抓住当前存储器技术发展多元化的新机遇，在国际视野下进行存储器产业布局，自主创新与国际合作并举，但在产业发展新形势下，更要注重原始创新。“我们要鼓励原始创新和技术突破，开展共性基础研究，为产业自主发展奠定科学基础。在存储器产业发展过程中，商业模式与核心技术缺一不可。没有商业模式，技术创新无用武之地；没有核心技术，商业模式创新难以持续。”

电信科学技术研究院副院长兼大唐电信副总裁陈山枝则做了“5G 发展与 IC 产业的机遇与挑战”的主题演讲。陈山枝指出，历经四代技术发展，中国移动通信产业由刚开始时全盘吸收引进，到 3G 时代追赶，4G 时代并跑，现今已成为我国高科技领域中为数不多的具有国际竞争力和行业话语权的产业。

电信科学技术研究院副院长兼大唐电信副总裁陈山枝

“TD-LTE 4G 标准成功产业化，为我国在 5G 时代引领发展打下了坚实基础。”谈起 4G 产业化成果，陈山枝颇为骄傲，“当初我们提出的目标是三分天下有其一，现在无论是基站数，还是用户数，都已经超过了原定目标，TDD 用户数甚至超过了 FDD 用户数。”

对于中国在 5G 无线关键技术上的“引领”优势，陈山枝举了一些例子：大唐首发全球规模最大的 256 大规模天线（128 通道），传输速率超过 4Gbps；大唐、华为、中兴提出的非正交多址技术（PDMA、SCMA、MUSA），有望成为解决 5G 海量接入挑战的重要技术方案；华为等中国公司主推的 Polar Code，成为 eMMB 场景控制信道编码方案；大唐、华为等中国公司推动 V2X 车联网技术演示和验证；大唐首次在怀柔 5G 试验网实现 5G 宏微蜂窝协同解决方案；大唐、华为、中兴等在工信部 5G 测试中已经初步完成了网络切片、网络功能增强、服务化架构、边缘计算、虚拟化平台等技术的测试和验证；中国移动等中国公司联合推动的服务化架构成为 5G 核心网络控制面架构。

随着移动通信产业的发展，通信市场已经超越 PC 成为全球半导体第一大应用市场。因此第五代通信技术发展，必然对芯片产业影响巨大，陈山枝认为 5G 部署和应用，将给 5G 芯片产业带来确定性发展机遇，三大场景将催生不同类型的终端芯片。“5G 时代，终端类型包括增强移动宽带（eMMB）终端、海量机器类通信（mMTC）终端和超高可靠低延时通信（uRLLC）终端三大类。不同类型终端需求迥异，不同特点的技术将带来不同的发展路线。”

由于运算复杂度和能效要求都会大幅提升，所以陈山枝判断，28 纳米工艺将无法支撑 5G eMMB 芯片。他表示，在 5G 预商用初期，14/16 纳米工艺将发挥阶段性作用，2020 年以后主流规模商用芯片将切换到 10 或 7 纳米。“16/14 纳米和 10 纳米工艺芯片设计成本分别是 28 纳米工艺的 3 倍和 6.6 倍，倒逼 eMBB 芯片出货量刚性门槛，芯片产业集中度将进一步提升（当前 4G 芯片前五大企业全球市占率已达 95%）。”对于 eMMB 终端芯片市场前景，陈山枝的结论是之前领先的寡头厂商将具有累积优势。

uRLLC 终端对于性能要求极高，4G LTE/LTE-A 目前处理时延为 1 毫秒，但 uRLLC 终端要求远小于 1 毫秒的时延，例如 200 微秒或更短，在可靠性、容错性、安全性和生命周期上，都与消费级芯片有很大区别。“行业不同，需求有差异，所以采用定制化模块将是 uRLLC 终端的大趋势，但会面临市场规模与定制成本的矛盾。”

mMTC 终端芯片的状况又有不同，其特点是量大面广、种类众多但应用碎片化。在万物互联应用中，超长待机是普遍需求，通常要求 mMTC 在电池供电情况下，能够工作数年，这对芯片的低功耗设计提出了严峻考验。陈山枝对移动通信在物联网中的应用前景也非常看好，“标准竞争态势已经逐渐明朗，在与 LoRa、Sigfox 等机器类通信标准竞争中，NBIoT、eMTC 将占据主流。”

5G 产业规模巨大，芯片市场前景广阔，“三大应用场景将开启万物互联时代，射频芯片、基带芯片及其它 MEMS 等相关芯片需求旺盛，5G 也将促进车联网等产业的高速发展，带动汽车芯片、物联网终端芯片等需求增长，我国’5G 引领’，目前已经进入第二阶段测试，具备在芯片等方面抢跑条件。”不过，陈山枝总结时也强调了存在的挑战，“eMMB 类芯片高投入与出货量之间的矛盾，行业应用市场芯片定制与应用碎片化之间的矛盾，5G 高频技术缺少积累，芯片如何满足工业、车联网等领域对于安全性的要求，这些都是存在的挑战。”