電子元器件如何借助5G彎道超車？專家支招！

2019年，5G商用大幕拉開，我們正在迎來一個(gè)全新的時(shí)代。無論是硬件，還是軟件，隨著5G的到來，都會(huì)發(fā)生翻天覆地的改變。這對(duì)于急需變革的電子元器件來說，無疑是個(gè)大風(fēng)口。

那么，作為新一代信息通信技術(shù)，5G將給電子元器件帶來怎樣的變革？未來又該如何把握商機(jī)？10月31日，在2019中國(guó)5G新型電子元器件創(chuàng)新發(fā)展論壇上，六位演講嘉賓圍繞“5G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)融合面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)”進(jìn)行了精彩發(fā)言，并分享了電子元器件產(chǎn)業(yè)的最新動(dòng)向。

【1】

古群（中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)）

5G時(shí)代，電子元器件產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

國(guó)內(nèi)電子元器件產(chǎn)業(yè)運(yùn)行情況如何？今年上半年市場(chǎng)低迷，部分外資企業(yè)產(chǎn)線轉(zhuǎn)移，中小企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難、開工不足；而下半年形勢(shì)明顯好于上半年，骨干企業(yè)發(fā)展平穩(wěn)，產(chǎn)線轉(zhuǎn)移步伐減緩，行業(yè)集中度提高，進(jìn)一步倒逼了企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。這主要得益于三大紅利：一是電子元器件產(chǎn)業(yè)受到政府高度重視；二是下游用戶單位與元器件產(chǎn)業(yè)的互動(dòng)性增強(qiáng)；三是下游5G發(fā)展可以預(yù)期。

而在國(guó)際市場(chǎng)中，我國(guó)被美國(guó)加征關(guān)稅的電子元件產(chǎn)品的出口額，占電子元件出口總額的比重僅為10%。這意味著，中美貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)我們的影響是非常有限的，只要我們的產(chǎn)品質(zhì)量過硬了，就不懼中美貿(mào)易戰(zhàn)！

今后，我們應(yīng)該更快地從工業(yè)4.0上升到工業(yè)5.0。然而，也只有5G才能讓這一目標(biāo)成為可能、成為現(xiàn)實(shí)。對(duì)此，提出三點(diǎn)建議：第一，建議加快研發(fā)與產(chǎn)品創(chuàng)新，彌補(bǔ)行業(yè)短板，把5G發(fā)展視作當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)，應(yīng)用到核心電子元件中去。

第二，加速質(zhì)量提升，進(jìn)軍高端市場(chǎng)。我們過去是不太重視專利的，尤其是中小企業(yè)，而只有像華為、中興這些大企業(yè)才重視專利。所以，這才讓我國(guó)的高速連接器受制于人。

第三，強(qiáng)化品牌建設(shè)，打造優(yōu)質(zhì)企業(yè)。國(guó)家層面曾經(jīng)指出，中國(guó)制造要向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國(guó)速度要向中國(guó)質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國(guó)產(chǎn)品要向中國(guó)品牌轉(zhuǎn)變。而中美貿(mào)易戰(zhàn)促使中國(guó)人民更加團(tuán)結(jié)、更加愛國(guó)；促使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、促使中國(guó)加速向又大又強(qiáng)邁進(jìn)。

【2】

樊永輝（廣東省未來通信高端器件創(chuàng)新中心首席架構(gòu)師）

5G商用，射頻前端和中高頻器件的國(guó)產(chǎn)化之路在何方

中高頻核心器件是實(shí)現(xiàn)5G通信與網(wǎng)絡(luò)的核心與關(guān)鍵之一，盡管目前我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)走在了世界前列，但在整體產(chǎn)業(yè)鏈布局方面，我國(guó)企業(yè)仍然處于產(chǎn)業(yè)鏈的中下游。在產(chǎn)業(yè)鏈上游，尤其是中高頻芯片和器件等核心環(huán)節(jié)，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。

一方面是關(guān)鍵核心技術(shù)缺失。這主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：一是在化合物半導(dǎo)體材料等基礎(chǔ)領(lǐng)域技術(shù)落后、產(chǎn)能不足，同時(shí)缺乏先進(jìn)成熟的半導(dǎo)體制造工藝，整體落后世界先進(jìn)水平兩代以上；二是高端芯片設(shè)計(jì)方面差距較大；三是面臨國(guó)外在相關(guān)領(lǐng)域中嚴(yán)密的專利布局和技術(shù)封鎖。

另一方面是產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同不足。具體而言，一是缺乏長(zhǎng)期有效的協(xié)同合作機(jī)制，器件企業(yè)與整機(jī)設(shè)備企業(yè)之間尚未形成密切合作、互利共贏的生態(tài)體系；二是芯片和器件研發(fā)生產(chǎn)投入較大，沒有整機(jī)設(shè)備企業(yè)的支持，難以實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化。

未來，5G的發(fā)展將進(jìn)一步推動(dòng)中高頻器件的技術(shù)進(jìn)步與市場(chǎng)規(guī)模；而器件的小型化、模塊化、更高的頻率與集成化，將是研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)方向。

【3】

潘凱恩（福祿克網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專家）

測(cè)試測(cè)量如何助力5G技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)模商用

根據(jù)思科發(fā)布的移動(dòng)可視化網(wǎng)絡(luò)指數(shù)（VNI）顯示，全球?qū)拵俣葘?015年的24.7Mbps增長(zhǎng)至2020年的47.7Mbps。而5G具有高性能、低延遲和高容量的特性，5G帶給帶寬的升級(jí)是實(shí)實(shí)在在的。

5G帶給我們的三個(gè)特點(diǎn)：一是高帶寬，我們的帶寬可以達(dá)到幾百兆，甚至幾個(gè)G，比如運(yùn)用到變壓器上；二是低延遲，上下行速度更快，響應(yīng)時(shí)間將大幅縮短，5G對(duì)于時(shí)延的最低要求是1毫秒，甚至更低，未來這一技術(shù)必將運(yùn)用于自動(dòng)駕駛、工業(yè)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域；三是廣連接，5G將徹底實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，比如在智慧交通方面，離不開5G技術(shù)的支持，5G無線網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建智慧交通體系應(yīng)用基層的核心前沿技術(shù)。不難看出，5G將徹底實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，它也必將引爆某些領(lǐng)域。

在去年的“5G和未來網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略研討會(huì)”上，中國(guó)工程院院士、FuTURE推進(jìn)委員會(huì)主席鄔賀銓曾表示，5G將讓網(wǎng)絡(luò)引入一層半的以太網(wǎng)中繼，當(dāng)二層、三層延時(shí)較大時(shí)，用以太網(wǎng)幀作為一層半的傳輸載體，實(shí)現(xiàn)大帶寬低時(shí)延的轉(zhuǎn)發(fā)。而速率從10M到800G/1.6T，都可以通過以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。

另外，在第43屆美國(guó)光纖通訊展覽會(huì)及研討會(huì)（OFC 2018）上，華為與以太網(wǎng)聯(lián)盟攜手產(chǎn)業(yè)鏈伙伴完成了基于50GE技術(shù)的系統(tǒng)性互聯(lián)互通測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，該端口具備50Gbit/s的線速轉(zhuǎn)發(fā)能力，傳輸距離達(dá)到40km，能夠滿足5G承載網(wǎng)接入層應(yīng)用需求。本次測(cè)試成功，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)廠家互聯(lián)互通，表明50GE產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)快速走向完善，具備商用能力。

5G基站峰值帶寬將提升至10Gbit/s，承載網(wǎng)接入環(huán)帶寬將達(dá)到26G，當(dāng)前10GE/25GE帶寬不足，100GE成本太高，無法支持接入層海量應(yīng)用需求，50GE有效匹配5G接入環(huán)帶寬訴求；同時(shí)，50GE采用高階編碼技術(shù)，性價(jià)比更高?；?0GE端口技術(shù)在5G承載領(lǐng)域的高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，吸引了產(chǎn)業(yè)上下游的廣泛關(guān)注，并積極跟進(jìn)，而50GE上下游產(chǎn)業(yè)也將快速走向成熟。根據(jù)Light Counting調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，50GE的需求在未來5年的年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)218%，市場(chǎng)空間巨大。

【4】

張華（青島海信寬帶多媒體技術(shù)有限公司技術(shù)合作總監(jiān)）

5G時(shí)代，光模塊發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

2019年是5G元年，實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用應(yīng)該是在2020年，從需求的角度來看，預(yù)計(jì)5G建設(shè)高峰期應(yīng)該是在2021-2023年期間。5G是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在中國(guó)5G產(chǎn)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域中，投資占比最大的是通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，達(dá)到39.6%；而光模塊僅占4.6%。

對(duì)于5G基站來講，光模塊主要放置于墻上、屋頂上、信號(hào)塔上、電線桿子上。其實(shí)，光模塊在整個(gè)5G產(chǎn)業(yè)鏈里的體量較小，但增速卻是不容小覷的。2019-2023年，前傳無線25G光模塊銷售總額預(yù)計(jì)為30-40億美元?？梢?，5G商用將大幅拉動(dòng)光模塊需求增長(zhǎng)。

然而，在5G給光模塊帶來機(jī)遇的同時(shí)，也伴隨著一些挑戰(zhàn)，這主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：成本、性能、質(zhì)量、交付。對(duì)此，提出三點(diǎn)策略：第一，通過技術(shù)創(chuàng)新來降低成本，滿足高性能的要求。在滿足需求的前期下，減少光模塊型號(hào)，以提高單款型號(hào)的總需求量，這將有利于降低材料成本，進(jìn)而降低光模塊價(jià)格。

第二是規(guī)模效應(yīng)。目前，國(guó)際已經(jīng)準(zhǔn)備量產(chǎn)50G，而國(guó)內(nèi)仍在攻關(guān)25G，我們需要盡力追趕這一個(gè)“代際”的差距。對(duì)此，我們制定了中國(guó)光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖，提出以下兩個(gè)階段的發(fā)展目標(biāo)：

第三是從“人工制造”向“智能制造”升級(jí)。因?yàn)樽詣?dòng)化水平的大幅提高，能夠降低制造費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)大批量交付，以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。

另外，從產(chǎn)業(yè)的角度來講，光模塊發(fā)展在5G時(shí)代主要面臨著三大挑戰(zhàn)：首先，同質(zhì)化和可能的產(chǎn)能過剩是挑戰(zhàn)之一；其次，光通信模塊是產(chǎn)業(yè)鏈中盈利能力最差的環(huán)節(jié)；三是，我國(guó)光通信器件企業(yè)面臨的知識(shí)產(chǎn)權(quán)挑戰(zhàn)，比如我國(guó)企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)力與市場(chǎng)規(guī)模不匹配；我國(guó)光通信企業(yè)“出海”的第一門檻就是專利；核心光器件專利多數(shù)被美日企業(yè)掌握；經(jīng)過2018年的兩次大合并，光通信器件行業(yè)隱現(xiàn)“雙寡頭”趨勢(shì)，關(guān)鍵技術(shù)的壟斷趨勢(shì)值得關(guān)注；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)特別是數(shù)據(jù)通信光模塊標(biāo)準(zhǔn)，需要加大話語權(quán)。

與此同時(shí)，光模塊發(fā)展在5G時(shí)代也面臨著三大機(jī)遇：一是，資本市場(chǎng)將對(duì)光通信器件產(chǎn)業(yè)起到積極推動(dòng)作用，比如2018年4月中際旭創(chuàng)募資不超過15億元，投資于400G光通信模塊研發(fā)生產(chǎn)項(xiàng)目、安徽銅陵光模塊產(chǎn)業(yè)園建設(shè)項(xiàng)目并補(bǔ)充流動(dòng)資金；2018年5月光迅科技募集不超過10.2億元，用于投資數(shù)據(jù)通信用高速光收發(fā)模塊產(chǎn)能擴(kuò)充項(xiàng)目；2019年6月劍橋科技擬募資7.5億元，用于高速光模塊和5G無線光模塊項(xiàng)目；2019年6月13日科創(chuàng)板正式開板，年?duì)I收1億元門檻。

二是，中美經(jīng)濟(jì)和科技的角力，必將對(duì)光器件產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生影響。短期內(nèi)，可能會(huì)影響光通信器件出貨量和營(yíng)收；長(zhǎng)期內(nèi)，將加速中高端國(guó)產(chǎn)化器件的普及應(yīng)用。

三是，國(guó)外光模塊公司向上游收斂，對(duì)我國(guó)企業(yè)也許是機(jī)遇，比如2019年6月19日，不再投資數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的光模塊和子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。未來，MACOM將成為半導(dǎo)體集成電路（IC）和光子器件的商業(yè)供應(yīng)商，為光模塊制造商提供半導(dǎo)體元件級(jí)的支持。

總之，相比于4G時(shí)代，5G無線光模塊在整個(gè)光模塊市場(chǎng)中將占據(jù)更重要的地位。5G對(duì)光模塊的巨大需求量，對(duì)光模塊企業(yè)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。而技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)產(chǎn)化、智能制造是迎接挑戰(zhàn)、抓住機(jī)遇的有效措施。

【5】

林樹超（北京航天微電科技有限公司南京分公司副總經(jīng)理）

5G時(shí)代，國(guó)產(chǎn)濾波器面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

根據(jù)Yole Development發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2023年，手機(jī)射頻前端市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)352億美元，年復(fù)合增速達(dá)到14%。其中，濾波器市場(chǎng)規(guī)模最大，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)225億美元，年復(fù)合增速達(dá)到19%。

從應(yīng)用的角度來看，在物聯(lián)網(wǎng)方面，預(yù)計(jì)到2022年，全球?qū)⒂?000億（中國(guó)將有200億）個(gè)無線物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少擁有濾波器10顆，將達(dá)10000億顆的市場(chǎng)規(guī)模；在國(guó)防領(lǐng)域，軍用通信器材、衛(wèi)星導(dǎo)航、電子對(duì)抗系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域，對(duì)濾波器的需求最為旺盛。當(dāng)前，領(lǐng)先國(guó)家限制了我國(guó)進(jìn)口半導(dǎo)體核心器件，國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)生產(chǎn)廠家面臨著我國(guó)軍用裝備市場(chǎng)的廣闊機(jī)遇。而在濾波器主要廠商中，美日企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，國(guó)內(nèi)微聲濾波器總占比還不足1%。

事實(shí)上，濾波器是基于聲學(xué)的，即把“電”轉(zhuǎn)為“聲”，與普通的半導(dǎo)體工藝還是有區(qū)別的。濾波器是“半導(dǎo)體工藝制作+壓電材料”，具有高科技技術(shù)密集型特點(diǎn)，涉及到壓電晶體波動(dòng)理論、多物理場(chǎng)耦合理論、格林函數(shù)理論、微納米精密加工等核心技術(shù)。

當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)濾波器面臨著三大機(jī)遇：一是5G技術(shù)的發(fā)展，目前該市場(chǎng)規(guī)模很大，但國(guó)內(nèi)占比較小，5G將為其帶來巨大商機(jī)；二是消費(fèi)產(chǎn)品的需求很大；三是供應(yīng)鏈危機(jī)，在中美貿(mào)易戰(zhàn)中，國(guó)家層面加大了政策支持力度，這對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)來說，無疑是一個(gè)機(jī)遇。

但同時(shí)，國(guó)產(chǎn)濾波器也面臨著一系列挑戰(zhàn)：一是交叉學(xué)科，這其中涉及到微聲學(xué)、微電子、MEMS、納米材料、微波射頻等，對(duì)技術(shù)要求比較高；二是專利壁壘，這方面的專利技術(shù)基本都在國(guó)外，因此會(huì)受到牽制；三是重資產(chǎn)投資，聲學(xué)濾波器與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝不同，批產(chǎn)線設(shè)備投入巨大，回報(bào)周期長(zhǎng)；四是人才稀缺，比如微聲學(xué)、 MEMS、納米材料等基礎(chǔ)學(xué)科的人才稀缺；五是技術(shù)快速迭代，即從元器件向模組方向發(fā)展，亟需通過不斷地改革創(chuàng)新，從而才能適應(yīng)這一發(fā)展變化。

【6】

唐耀（重慶方正高密電子有限公司技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用部技術(shù)專家）

5G時(shí)代，高速PCB面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

5G為第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱為第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是4G的延伸，其峰值理論傳輸速度可達(dá)每秒數(shù)十Gb，比4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快數(shù)百倍。5G的應(yīng)用場(chǎng)景主要包含增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、大規(guī)模機(jī)器通信，以及高可靠低延時(shí)通信。與4G相比，寬帶需求提升100倍，時(shí)延要求降低10倍。

5G給高速PCB帶來了哪些機(jī)遇？一是，5G產(chǎn)業(yè)鏈的中游為設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，包括主設(shè)備商、基站/天線、網(wǎng)絡(luò)、配套。在設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中，傳輸網(wǎng)絡(luò)是5G大動(dòng)脈，基站顯得尤為重要。目前，5G關(guān)鍵技術(shù)的具體方案已經(jīng)基本確定，MassiveMIMO技術(shù)成為5G的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一。未來，隨著5G技術(shù)的推廣與應(yīng)用，天線數(shù)量將大幅增加。5G技術(shù)需要新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）/NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并大量使用SmallCell（微基站）構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。

二是，在5G建網(wǎng)的初期階段，基站建設(shè)主要以宏基站為主，再用微基站作為補(bǔ)充，加大加深覆蓋區(qū)。隨著網(wǎng)絡(luò)深入部署，小基站需求會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。通訊基站的大批量建設(shè)與升級(jí)換代，對(duì)高頻高速PCB形成了海量需求，PCB正在迎來新一輪升級(jí)換代的需求。

然而，5G在給PCB產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇的同時(shí)，也對(duì)技術(shù)提出了更高、更嚴(yán)苛的要求，其在速度、集成度、散熱、頻率、多層化方面的指標(biāo)均比4G提升了很多。具體來說，5G時(shí)代下，高速PCB面臨的挑戰(zhàn)主要有以下幾個(gè)方面：一是粗糙度的影響，不同粗糙度銅箔，對(duì)信號(hào)存在較為顯著影響；

二是高精度阻抗控制，隨著技術(shù)的發(fā)展，阻抗成為高頻高速板設(shè)計(jì)與加工的重要考慮因素之一，而在新的市場(chǎng)形勢(shì)下，需要精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確的加工去快速地贏得市場(chǎng)，但這又該如何實(shí)現(xiàn)呢？首先要提高設(shè)計(jì)模型精度，可以通過反推Dk建立數(shù)據(jù)庫(kù)，測(cè)試PP壓合厚度建庫(kù)，修正特殊設(shè)計(jì)模型補(bǔ)償，引入更精準(zhǔn)的模擬軟件；其次要提升過程能力，比如優(yōu)化流程提升能力，或者通過改造或購(gòu)買設(shè)備等。

三是損耗控制，目前幾乎所有的高速服務(wù)存儲(chǔ)產(chǎn)品、交換路由產(chǎn)品，以及很多消費(fèi)電子產(chǎn)品都具有高傳輸速率的特性，當(dāng)PCB在運(yùn)行時(shí)，信號(hào)容易扭曲失真，即都需要考慮信號(hào)完整性問題，特別是損耗。針對(duì)PCB產(chǎn)品，信號(hào)受到材料、傳輸線、過孔、銅箔、環(huán)境等各個(gè)方面的影響，需要對(duì)影響信號(hào)的重要指標(biāo)進(jìn)行控制。