巴塞罗那世界大会。全速前进的5G

通过。加里-达加斯廷

任何正在寻找5G驱动的网络连接革命即将到来的具体证据的人,都应该参加最近GLOBALFOUNDRIES在巴塞罗那MWC展会(以前的世界移动通信大会)上赞助的小组讨论。

在那里,GF邀请的小组成员之一展示了一个64元件的28GHz硅基天线,该天线目前可用于毫米波(mmWave)5G天线阵列中。另一位嘉宾谈到了中国仅在今年就计划安装20万个5G基站,而第三位嘉宾则强调了各种半导体IP核("IP"),这些IP目前正被用于设计和生产采用GF差异化制造和封装技术的5G芯片。

来源。GF

数据驱动的未来的智能连接是GF活动的主题。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。这些相互关系是由数据驱动的,并将越来越多地由人工智能实现。它们将重塑它们所接触的每一个行业,并以多种方式改变我们的生活。

该活动的目的是与MWC与会者分享专家的观点和意见,这些专家参与5G领域的工作,从市场分析,到关键产品的供应,再到软件设计工具和服务的开发,使创新的特定应用5G芯片的创建和测试成为可能。

连接性的爆炸性增长

GF的活动由GF负责全球销售、业务发展、客户和设计工程的高级副总裁Mike Cadigan主持,活动一开始就由GF的首席技术官和全球客户解决方案副总裁Subi Kengeri作了介绍。

苏比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供应商之间的密切合作至关重要。然后,他概述了像GF这样的半导体制造商的角色是如何演变的,以使这一切成为可能,然后谈到了GF的差异化技术为5G应用带来的一些具体好处。

来自GF的5G就绪的创新,一个新的代工品种
来源。GF

"对任何人来说,我们现在生活在一个普遍的、不断增长的连接性世界中,这不是什么新闻,但这种情况发生的速度和范围是令人难以置信的,"他说。"2017年,有180亿台联网设备,或者说地球上每个人有2.4台联网设备,但到2022年--从现在起只有短短三年--这个总数将几乎翻倍,达到约290亿台设备。"

此外,虽然现在的移动数据流量每月约为27艾字节,但到2024年底,将达到约136艾字节。"他说:"这就是每个月136万亿字节的数据,而5G预计将占其中的25%。"另一种说法是,届时世界上将有超过40%的人口使用5G,这将使它成为有史以来在全球范围内推广的最快的无线一代。"

他说,这种快速增长和世界范围的影响对半导体设计和制造有巨大的影响,首先是 "创新 "一词的定义。

"在过去,我们可能会把创新描述为发生在芯片技术前沿的进步,但今天,认为这种创新将支持5G的大规模部署是幼稚的。特别是考虑到仅设计、验证、制作原型和生产一个5纳米集成电路就可能花费超过5亿美元。"

他说,5G领域的真正创新来自于设备的创造,这些设备在提供优化的5G性能的同时,还兼顾了功率、性能、射频能力和特定应用功能。他说:"功耗和每项功能的成本现在是关键指标,而不是功能大小。"他指出,随着现有的工艺被用来以新的方式结合技术、功能、能力和启用,既定节点的复兴正在进行中。

GF站在这一趋势的最前沿,拥有无数成熟的5G工艺。其中,22FDX为包括移动性在内的许多应用带来了一流的功率、性能和射频能力,而8SW射频SOI技术则为移动应用带来了业界领先的功率优化性能。GF还提供了一系列的封装技术,随着更多的功率被带到5G终端,这些技术对散热的需求至关重要。

专家描述毫米波景观

苏比的演讲结束后,与这些小组成员进行了问答。

Mike Cadigan在讨论中首先问Joe,为什么电话公司等网络运营商会决定转向5G,以及5G部署的速度和步伐方面的情况如何。"大的方面是,对于运营商来说,5G将大大降低他们传输每GB数据的成本,"他说。"2G网络使我们传输每GB数据的成本从几千美元降到几十美元。今天,通过LTE和小型蜂窝,每GB的成本约为1美元,而通过毫米波,每GB的成本将低于10c。因此,移动计划将开始像固定计划一样,提供无限的数据。"

他说,部署不会是统一的,将需要一些时间来全面发展。"一些国际网络运营商,特别是瑞士和中国,已经真正抓住了它。例如,中国正在大力推动,计划在今年推出20万个5G基站,"他说。"但在世界其他地方的部署将更加分散,日本和韩国是早期采用者。"

在美国,不会有全国性的部署;相反,5G的 "岛屿 "将在4G网络中出现。"他说:"事实上,即使大多数网络还没有部署,5G手机也正在被推出。(在巴塞罗那世界移动通信大会后不久,Verizon宣布5G服务将很快在芝加哥和明尼阿波利斯的部分地区开始,并提供无限数据)。

随后,Mike将话题转向Alastair,请他谈谈对5G应用的技术要求。Alastair举起他带来的28GHz硅基阵列给大家看,他说毫米波技术比6GHz以下的5G技术要棘手得多,在设备层面,非常需要更多的线性功率。"他说:"我们需要做任何事情来提高硅的线性功率。

"此外,热管理一直是无线电传输的关键,现在也是如此。我骗你的,几十年前,当相控阵雷达刚刚问世时,一些最早的相控阵雷达变得如此之热,实际上已经起火了。因此,我们迫切需要提高功率效率,同时控制热量,并在此过程中降低每个发射器的成本。他说:"你可以通过电路技巧做到这一点,但从根本上说,这要从硅开始。

"GLOBALFOUNDRIES为我们所做的是开发了一些非常好的器件选项,让我们选择不同的参数来为特定的应用定制器件,例如,我们可以提高工作电压,并随着我们的进展对由此产生的可靠性进行建模。他说:"这相当有价值,是我们两家公司之间深入合作的产物。

Joachim指出,设计复杂的片上系统(SoC)并不容易,也不容易确保它们按照设计出来。这就是为什么Synopsys与GF密切合作,开发低功耗DDR内存接口(LPDDR)、高带宽内存接口(HBM)、PCI Express等IP核,以提高SOC设计人员的工作效率,降低项目风险。"除了可以获得Synopsys和其他IP供应商提供的许多IP核外,设计人员今天还可以获得高水平的架构探索工具,然后可以根据将在SoC上执行的实际软件,在架构层面上优化他们的SoC。"

最后,Cadigan问每位小组成员,GF还应该做什么。Joachim说,GF应该做更多它已经在做的事情。"复杂性正在上升,这需要更密切的合作"。同时,Joe重申了增加力量的重要性。"现在没有人使用滤波器,但随着我们的发展,在附近的频段会有竞争性的载波,所以将需要更多的功率。"

Alastair说,封装选项将变得更加重要,不仅是为了散热,而且为了适应更高的集成度。另外,与Joachim一样,他说建模能力将变得更加重要,特别是对于可靠性。

关于作者

Gary Dagastine

Gary Dagastine

Gary Dagastine是一位作家,曾为EE Times、Electronics Weekly和许多专业媒体报道半导体行业。他是Nanochip Fab Solutions杂志的特约编辑,同时也是IEEE国际电子器件会议(IEDM)的媒体关系总监,该会议是世界上最有影响力的半导体技术会议。他在通用电气公司开始从事这一行业,为通用电气的电源、模拟和定制IC业务提供通信支持。加里毕业于纽约斯克内克塔迪的联合学院。