紫光展锐CEO任奇伟：6G半导体/芯片之路初探 高频发展面临芯片挑战

集微网消息，SEMICON China 2024于3月20日-22日在上海新国际博览中心举行。伴随着中国半导体产业的蓬勃发展，SEMICON China已经成为全球规模最大、影响面最广的集技术、产业、市场、创新、投资于一身的行业盛会。本届大会聚焦行业热点技术、领域及话题，邀请国内外知名半导体产业、学术、科研、投资、服务等各领域1000多名专家和代表出席活动。同时云集1100+参展企业，全方位展现产业链发展现状，为行业内企业、专家、学者搭建国际化交流与合作平台，为集成电路产业高质量发展凝聚强大合力。

在SEMICON China 2024展会上，紫光集团执行副总裁、紫光展锐CEO任奇伟发表了题为《6G半导体/芯片之路初探》的主旨演讲。他指出，经过业界多年的协同努力，国际电信联盟（ITU）已确立6G的愿景及关键核心指标的定义，并制定了标准制定的时间表。尽管部分关键核心指标的量化值仍在讨论中，这些指标将直接影响未来6G系统的实现复杂度。目前，6G标准的发展已从核心技术研究阶段，逐步转向凝聚共识、构建框架、达成统一协议的新阶段。

在本次演讲中，任奇伟分享了紫光展锐对未来6G发展的初步见解，以及与此相关的核心技术。他还阐述了这些技术和设计对下一代6G芯片设计可能带来的影响，展现出紫光展锐在推动6G技术发展方面的积极态度和深度思考。

移动通信和半导体发展相辅相成

首先任奇伟回顾了现代移动（蜂窝）通信发展的“四十年”。任奇伟称，这也是中国移动通信技术发展波澜壮阔的40年，这期间从1980年代的1G到2G、3G、4G，再到2020年代的5G，基本上是每隔10年就进行一次移动通信的大升级。移动手机也从人联到物联，再进一步发展到智联。

任奇伟表示，演进“五十载”的半导体工艺进步对移动通信发展起到巨大的推动作用，从1970年的10微米发展到2020年代的3纳米。同时，移动通信的需求也极大地拉动了半导体行业的发展。通信和半导体领域两者是相互依存、相互促进。

2023年5G手机销量已全面超越4G手机，占据智能机市场60%的份额。而这一切的实现，均依赖于半导体技术的快速发展和巨大突破。

任奇伟提到，自PC时代至移动互联网时代，CPU一度是驱动半导体最先进工艺的主要动力。然而，随着智能手机的出现，手机芯片在2010年首次超越CPU，成为推动半导体工艺发展的主导力量。至今，手机芯片依然引领着最尖端工艺的发展。然而，近年来，人工智能特别是大语言模型技术的兴起，使得GPU发展迅猛，其潜力不容小觑。

另一方面，2024年标志着5.5G或5G-A时代的开启，即5G技术开始步入第二阶段，与此同时，6G商用技术的研发与预研技术的探索也在同步进行，6G部署已经在规划和准备中。

ITU已规划6G的时间表，从2024年开始进入5.5G实施阶段，预计6年后，即2030年，6G将正式进入商业化阶段。而2030年全球半导体总体规模将超过1万亿美元，这一时间点与ITU设定的2030年6G元年相契合，充分显示了移动通信与半导体技术之间的相互推动和共同发展的紧密联系。

6G的应用愿景和需求

任奇伟介绍到，2023年6月，ITU明确了6G网络的6大应用场景和15项应用指标。其中6大场景不仅涵盖5G时代的高带宽、海量连接和高可靠低时延，且进一步升级为沉浸式通信，并扩展到大规模通信、超可靠低时延通信。同时，6G时代还新增了3个应用场景，包括感知通信一体化、AI通信一体化以及泛在连接。这些新技术和应用将使6G通信无处不在，覆盖空、天、地的各个领域。

为了满足多维度多场景的6G需求，ITU还制定了15项指标。其中9项指标是从5G集成过来的，包括速率、连接数量和时延等。而针对6G的特殊需求，还新增了6项指标，包括覆盖、可持续性和定位精度等。这些指标在6G阶段相对于5G都有显著提升，甚至可达一或两个数量级。

在5G时代之前，移动通信物联网主要聚焦于通信功能。然而，随着6G时代的来临，整个网络将演变为移动的信息网络，不仅包含通信，还融合感知、计算和人工智能等多种功能。该网络不仅限于地面，还将扩展到空中和太空，形成立体化的融合网络结构。

在6G时代，高频通信将拓展感知功能，能够识别物体的形状、位置和速度。此外，云端将部署算力中心和AI计算中心，为6G网络提供强大的计算支持。

任奇伟特别强调，在6G时代，一个显著的变化是空天地一体化的泛在连接。尽管城市和郊区主要依赖地面站部署，但在偏远山区、广袤沙漠和浩瀚海洋中，通信连接将更多地依赖于卫星（包括低轨、中轨和高轨同步卫星），以实现6G网络的全面覆盖，确保随时随地的网络连接。

6G的核心技术包括通信感知一体技术、星地协同、超高频通信、低功耗设计、先进波形调制、非正交多址、物理层安全、终端直连等。此外，用户为中心接入和资源动态优化也是6G网络的重要特点。增强MIMO天线和全双工技术也将成为6G的核心技术之一。

6G发展的半导体挑战

这些6G核心技术的实现离不开半导体技术的支持，因此，半导体技术在6G时代将发挥至关重要的作用，特别是面向6G高频的芯片挑战将进一步提升。任奇伟表示，6G对半导体技术的需求主要体现在以下四个方面：制程工艺、芯片架构、射频器件和存储器件。

在制程工艺方面，摩尔定律的延续、扩展或超越，将推动半导体向更小尺寸演进，同时非硅器件如隧穿场效应晶体管和电磁旋器件也将因6G需求而得到发展。

芯片架构方面，单一芯片集成密度将持续增加，传统的SiP封装也将得到更多应用，尤其在手机领域，若成本能有效降低，SiP封装将成为重要推动力。

射频器件方面，随着频率的不断提升，ADC/DAC性能将有大幅提升，天线一体化也将成为射频器件发展的重要挑战。

在存储器件方面，整个6G时代对存储需求是巨大且具有挑战性的。甚至在当前，人们正在讨论高带宽存储（HBM）是否会很快在手机领域开始广泛应用。对传统的DRAM和NAND Flash等大容量高速存储基础设施的需求将持续增长。此外，许多新型存储技术，如铁电存储器（FRAM）等，也将在6G时代应用于许多创新领域。

另外，高频器件和新型材料需求也将增加，6G时代还将涉及太赫兹通信和可见光通信等高频应用，这些都将需要新型材料和器件支持。此外，6G通感一体化的实现，需要通信和感知在终端实现解耦，并需要研究通感互干扰协调/消除技术。空天地一体化对卫星组建提出了巨大需求，包括高轨卫星和低轨卫星的接入网和核心网建设，以及地面与空天之间的立体交叉网络连接。这些需求将催生对抗辐射星载处理器、大功率放大器以及相控雷达阵天线等新型器件的需求。

6G与AI手机

任奇伟还提到了今年手机领域热门话题：AI手机。2024年被认为是AI手机元年，这主要归因于大语言模型在手机端部署的应用。手机已成为人们日常生活中不可或缺的智能助手，记录着我们的所见所闻甚至所思所想。AI手机将解决的关键问题之一是模拟人类的思考过程。通过AI技术，手机将获得一个功能强大的数字电脑。如果手机与大模型结合，将会产生怎样的影响？

任奇伟表示，首先，手机将更了解我们，因为它能完整记录我们的所见所闻所想。其次，手机将更懂我们，因为它还集成了全球人类智能，包括古人的智慧。这种结合将为我们带来前所未有的便利和体验。

然而，人们也必须正视AI手机潜藏的问题。首先是隐私和安全问题，手机存储了大量个人隐私和安全相关的信息，这在云端和边缘端模型部署时必须予以充分考虑；其次是连接性问题，虽然6G技术有望解决无处不在的连接问题，但仍存在无法联网的场合。因此，在部署大模型时，需要在云端和手机端共同实现一定的算力；此外，在手机端部署大量算力可能将增加芯片和手机的成本，而完全依赖云端则可能面临计算成本的不确定性；最后，电池续航也是AI手机的限制因素。在手机端部署大模型运算时，必须考虑电池供电能力的限制。

任奇伟最后讲到，自2001年成立以来，紫光展锐经过20多年的发展，始终致力于通信芯片的研发工作，如今产品已经涵盖全场景通信技术，包括但不限于短距离蓝牙/Wi-Fi、蜂窝网络以及卫星通信。

紫光展锐现已跻身全球公开市场，成为能够提供2G、3G、4G、5G及卫星通信芯片的三大手机芯片供应商之一。去年，公司在全球智能手机市场占有率已提升至12%，并在40多个国家/地区实现5G手机的大规模销售。

关于6G的研发，紫光展锐表示，已着手进行相关技术的研究与准备。尽管距离6G的商用还有6年时间，但将基于目前已有的终端模型硬件平台，逐步推进6G技术的准备工作。任奇伟表示，期待与业界同仁携手合作，共同推动6G手机及6G AI手机的未来发展。

（校对/张杰）