移动通信用半导体技术发展趋势分析

移动通信用半导体技术发展趋势分析

邱粤 

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广东广州510000

摘要：移动通信是新一代信息技术的重要组成部分，是我国战略性新兴产业发展的重要内容。我国拥有全球最大的移动通信网络，同时也是世界上移动通信发展最快、应用最广的国家之一。在新一代移动通信系统中，各种半导体器件的技术性能和应用水平将直接影响系统性能和成本。为此，我国从国家战略层面到产业层面都非常重视移动通信用半导体器件的发展。本篇文章主要对移动通信用半导体技术进行介绍，分析移动通信用半导体技术的重要性，探究移动通信用半导体技术发展趋势，以供相关人员学习参考。

关键词：移动通信用半导体技术；发展趋势；分析

一、移动通信用半导体技术概述

移动通信是一种通过无线电波或红外线等电磁波传递信息的通信方式，它是由具有不同频率的电磁波组成的，包括无线电波、微波、红外线、可见光等。这些电磁波在无线电波或红外线的作用下，会按照一定的规则在空间中传播，其中，无线电波可以通过空气进行传播，也可以通过物体进行传播。所以，在移动通信中，需要运用到许多半导体器件来实现射频信号的产生和放大。移动通信系统一般包括天线、传输系统、移动终端和基站等几部分，而移动终端则是通信系统中必不可少的一个环节。目前，手机、PDA等移动终端均采用了半导体器件来实现通信功能，对于无线通信来说，半导体器件有很多种，包括PIN二极管、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、GaN（氮化镓）和CMOS（互补金属氧化物半导体）等。在移动通信领域，半导体技术主要包括功率器件、集成电路和系统级芯片（SoC）。功率器件是移动通信中应用最广泛的半导体器件之一，其需求主要来自两方面：一是无线传输功率需求，二是智能手机功耗需求。为了降低功耗，需要采用一些新的设计和工艺技术，如 GaN基功率器件、氮化镓（GaN）基射频器件等。射频器件主要应用于无线通信中的移动通信系统中，如基站和终端[1]。

二、移动通信用半导体技术的重要性

近年来，随着移动通信技术的迅猛发展，各种应用场景下的半导体技术层出不穷，其中，在移动通信领域，由于对性能要求越来越高，因此对半导体器件的需求也越来越大。从宏观来看，半导体技术在移动通信中发挥着不可或缺的作用，无论是4G、5G还是未来的6G、7G，半导体器件都是其实现技术升级必不可少的基础部件。作为一种模拟信号器件，半导体器件可以有效地将电信号转变为数字信号，实现数字通信，因此在移动通信系统中，其核心地位不言而喻。在过去的数十年间，全球移动通信产业发生了翻天覆地的变化，4G时代之后，5G技术出现并开始商用。随着5G技术的不断发展与完善，其对于半导体技术的需求也会不断提高，除了手机芯片之外，其他诸如基带处理器、射频收发器等多个领域也都需要半导体技术作为支撑。对于半导体行业而言，这既是机遇又是挑战，机遇在于半导体行业作为一个“永不停息”的朝阳产业，将长期受益于移动通信行业发展；挑战在于新一轮移动通信技术和产业变革正加速推进，给半导体行业带来了更大的发展空间和机遇[2]。

三、移动通信用半导体技术发展趋势分析

（一）5G的大规模应用

5G（5thGeneration）是4G的演进，5G技术具有更高的带宽、更低的延迟、更多的连接数以及更多的终端等特性。在5G技术中，低延迟是最关键的特性之一，因此，通信半导体公司需要在降低延迟时间、提升速度等方面进行大量投资。射频前端（RF）是无线通信系统中最重要的部分之一，射频前端由许多组件组成，包括放大器、滤波器、开关、振荡器等。随着5G技术的普及，对射频前端器件也提出了更高要求，具备更高集成度、更低成本等优势，射频前端器件集成度越高，就越能适应5G移动通信系统高频率、大容量和高速率传输的特点；射频前端器件的功耗也越小，可以实现系统级低功耗。随着半导体技术进步，射频前端器件在成本、性能等方面有了显著提高[3]。

（二）新材料的应用

随着社会经济的不断发展，移动通信技术也在不断创新和进步。如今，人们在进行通信时，对数据传输速度和质量有着越来越高的要求，因此移动通信用半导体技术也在不断进行着更新和创新，其中，新型半导体材料的应用和开发是一大关键所在。随着移动通信技术的发展，对移动通信用半导体材料也提出了更高的要求，因此，除了需要具备良好的导电性能外，还需要具有高导、高热导率以及高热稳定性等特性。同时，由于新型半导体材料具有更低的成本、更少的能耗、更小的尺寸以及更大的功率密度等特点，因此其在移动通信用半导体技术中也有着非常广泛的应用[4]。

（三）新型器件的研制

随着通信技术的不断进步，半导体器件的作用越来越突出，成为移动通信领域不可缺少的一部分。由于半导体器件具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜等优点，其应用越来越广泛。目前，半导体技术发展非常迅速，新型器件层出不穷，如在移动通信领域使用的射频集成电路（RFIC），无线充电集成电路（WPC），MEMS传感器等；在微波电路方面有：微波功率放大器、微波功率开关等；在智能手机中有射频电路、微处理器和微控制器等；在数据通信领域有：移动电话通信和数据交换系统；在工业控制和安全方面有：PLC、仪器仪表等；在电力电子领域有：无功功率控制器件、可调直流无刷电机等

[4]。

（四）新工艺技术的发展

随着移动通信技术的发展，未来移动通信用半导体技术的发展出现新的工艺技术，首先，随着5G技术的发展，通信系统对芯片性能要求越来越高。而5G与4G相比，数据传输速率大幅提高，因此对通信芯片的性能要求也随之提高。另外，随着半导体工艺向更高频率、更大规模、更高密度等方向发展，这就需要使用新工艺、新材料以及新器件结构来满足芯片需求。其次，未来移动通信用半导体技术将会朝着多功能化、低成本方向发展。因为5G的应用场景丰富，将会带来大量的应用终端与海量数据产生，这就对芯片提出了更高的性能要求。另外在物联网以及车联网等领域也需要新材料和新器件来满足需求，而这也是未来半导体产业发展的趋势之一。最后，随着5G技术与移动通信技术不断融合，未来移动通信用半导体技术还将会朝着系统级芯片（SoC）方向发展，即在单个芯片上集成更多的功能，SoC是指将多个分立器件整合到一个芯片中以实现片上系统的功能。

结语

综上所述，5G时代已经到来，各种新型技术不断涌现，人们对半导体产品的需求也越来越大。我国将加大对半导体产业的扶持力度，吸引更多国际先进技术进入我国，同时不断完善现有生产技术。只有在未来移动通信领域中掌握核心技术并能生产出高质量、低成本的半导体产品时，才能在国际竞争中占据优势地位。

参考文献

[1].半导体技术[J].科学中国人,2022(22):10-11.

[2].《半导体技术》2022年栏目设置[J].半导体技术,2022,47(05):345.

[3].《半导体技术》2022年栏目设置[J].半导体技术,2022,47(03):242.

[4].《半导体技术》2022年栏目设置[J].半导体技术,2022,47(01):32.

[5]宫学源.移动通信用半导体技术发展趋势浅析[J].新材料产业,2021(06):38-40.