新闻链接：SiSC首届“晶芯”在线研讨会聚焦“新基建‘芯’机遇”

来源：《半导体芯科技-SiSC》编辑部原创，根据晶芯在线研讨会论坛内容整理。

2020年，“新基建”为5G按下“快进键”，业界已经通过实际行动，探索如何让5G发挥巨大价值。半导体行业作为最前沿也是最核心的ICT组成部分，更是以“四新”（新产品、新技术、新材料、新工艺）面貌迎接未来。在国际贸易保护主义与科技封锁的大背景下，国产替代的紧迫性日趋显著，尤其在上游及中游的材料、设备以及关键零部件上，亟待突破。这些都是行业现在以及将来面临的挑战与机遇。

本次“晶芯”在线研讨会的圆桌论坛主题是“新基建，‘芯’机遇”，非常应景时下半导体产业现状。5G的最大特点是“超带宽、低延时”，超带宽意味着数据交互越频繁，如何保障信息安全？5G两大特点为国内芯片企业创造什么新的需求？5G提出了三大应用场景，而未来最先实现或者可能广泛推广的具体应用是什么？国家在着力部署新基建，在此大背景下5G将为服务于第三代半导体（以GaN及SiC为主的宽禁带半导体）、存储、物联网等领域的国内企业带来怎样的挑战与机遇？

为此，主办方很荣幸邀请到中国存储器产业联盟副理事长缪向水教授、西安电子科技大学微电子学院院长张玉明教授、以及清华大学微电子学研究所副所长尹首一教授参与圆桌论坛，并由重庆两江半导体研究院的杨利华董事长担当嘉宾主持。三位专家分别从存储器、宽禁带以及信息安全等代表不同专业方向的出发，就新基建背景下的5G应用前景如AI、物联网、自动驾驶汽车等热点话题分享了各自的看法。

受限于在线平台的限制，圆桌论坛采用一问一答的方式；尽管专家的专业视角不同，各自观点却隔空碰撞出了火花。笔者如实报道以及百分百呈现会议所有内容，不加以编辑，目的有三：1）科普，读者可以宏观上认识5G；2）建立大局观，利于厂商捋顺思路；3）抛砖引玉，希望有机会深挖下去。

Q1：我国在5G标准化领域处于国际领先地位，但在支持基站建设的半导体技术、材料、装备与器件方面，我国与国际玩家存在巨大差距。当下5G基站建设正在如火如荼进行，国内芯片企业的机遇和挑战在哪里？

张教授：我们首先要理解什么是5G！5G不单纯是从1G到4G的技术迭代，实际上它代表着一个5G时代。5G不是以技术来推动的，而是以应用场景来驱动的新兴产业；因此它的影响辐射很广，不仅是通信设备，还包括IoT、工业自动化、终端消费类乃至整个社会的时代变迁。半导体是5G建设的基石，芯片又是半导体发展的核心，因此5G将为芯片企业提供更多要求、以及更广阔的市场。

就如调研报告总结的那样，中国半导体的发展遇到了很多问题，芯片、设备、材料都相对落后。究其原因，中国从改革开放以后将经济建设的重心放在解决基层问题上，对于基础的投入不够。中国虽然赶上了第三次工业革命浪潮（3.0）并将跨入信息化时代，然而中国的工业化没有改善；因此我们在基础建设方面处于落后挨打的局面。这点大家都可以理解，并认识到中国还需要补课。

在信息化发展过程中，我们的系统在验证国外的芯片，而我们的芯片是在验证国外的材料甚至是装备。中美贸易战开启之后，总体来说，中国整体的生态链发生了很大的变化。国家非常重视，今年抛出新基建的构想。总之，在新基建大背景下，中国半导体有着很大的发展空间和机遇。

尹教授：从目前角度来看，5G是一个非常宏大的信息系统，它不单纯是过去网络技术的升级，同时还带来了很多应用。我们目前探讨较多的问题是：5G发展之后为传统的IT以及CT带来什么影响，尤其是过去的通信以运营商为主，现在一些互联网公司也渗透进来了。过去的IT与CT巨头会尝试改变，巩固其领先地位，与国内新玩家展开竞争。可以这么说，从技术延伸到业务运营，都还局限在通信信息领域内部，包括智能化网络运营、智能化网络管理领域。更进一步讲，5G相对传统IT与CT超然于物外。因为，5G提供无时无刻无处不在的宽带技术，并且带来了新的应用形态，比方说物联网、自动驾驶、工业互联网等。毫无疑问，新的应用形态势必为整个行业带来新的发展机遇。

回顾芯片产业的发展历史，每次芯片产业的大发展都是信息技术的变革或浪潮推动的。从PC机、互联网、移动通信，我们可以发现在这几个浪潮中都涌现了很多集成电路公司。我们现在看到的芯片巨头，大多是在某个浪潮中抓住了机会而成长至今的公司。

5G结合人工智能（AI）将给整个产业带来变革。一方面给产业内的公司提供场景，使之抓住先机成长为新的领军企业；另一方面，5G结合AI新兴应用对技术提出新的要求。比方说最近几年经常谈到的计算架构的变化，与新存储器结合的新型计算方式，技术刚出现就得到实用。颠覆性技术的出现也给企业带来成长的机遇，让企业在新的赛道上抢得先机决胜未来。总而言之，5G对IC产业的影响是全方位的，也是传统意义上的新来者；结合我们二十多年的技术积累，5G对于中国企业来说是个难得的机遇，企业和学术界抓住这个机会就能推动一大步。

缪教授：从存储的角度来看发展机遇。5G有三个特点：高速数据传输（最高达10Gbps），低延迟（1ms）、且具备千亿级规模的能力。这三点将推动5G技术在手机终端、物联网、自动驾驶、无人机等新兴领域的广泛应用。

以下谈谈5G对于存储方面的需求。5G的连接速度是4G的10~100倍，这么快的连接速度需要更大的存储容量、更快的存储速度，5G通讯技术对于存储器的容量和速度的推动力可谓是巨大的。现在人们经常下载电影，发现网速不够，等网速上去后又会发现存储速度不够，数据下载后却不能及时存储进去，造成数据拥堵。

在集成电路芯片中，存储器是最大的一个独立分支，约占30%的市场份额。实际上我国存储器芯片有85~95%用量是依赖进口的，存在严重的产业安全与信息安全的隐患。这几年来国家在推动这方面的产业落地。比方说2016年7月，国家在武汉投资1600亿元（迄今或许增至2000多亿元），建设长江存储公司，也是国家存储器产业化基地。2018年四季度，32层的3D NAND量产；2019年三季度，64层3D NAND量产；2020年4月，长江存储越过96层直接成功研发128层的3D NAND——美光、三星等巨头并没有在96层跃迁——从技术角度来看，我国基本上达到与世界同步水平。长江存储是武汉新芯的子公司，武汉新芯主要生产NOR FLASH。NOR FLASH占全球10%市场份额，2021年，3D NAND月产能达10万片规模。这是国家在闪存方面的布局。

此外，在DRAM方面也有布局，目前合肥长鑫已经量产，福建晋华，紫光集团也成立了DRAM事业部，邀请了刁时京去做董事长。

目前5G市场的发展给存储器芯片带来很大的机遇和挑战，存储器芯片将来成为卡脖子技术，国家也在着力投入，希望在短时间内迎头赶上。我们正在经历美国技术封锁时期，选择性地提供设备、材料、EDA工具给中国企业，美国掌握了很多关键技术，未来我们的产能与产业化进程会因为美国单方全面禁止而被蹉跎。另外就是专利壁垒，长江存储虽然实现了每年一个台阶跳跃式发展，但在专利布局方面与国外巨头差距甚远。价格战是把双刃剑，对于整个产业的影响深远。长江存储在出货之前，美光和三星把价格以一年一倍的涨速推动，在长江存储产品推出后，又以每年几乎下跌一半的价格打压。

Q2：5G提出了三大应用场景，增强型移动宽带eMBB、高可靠性低延时uRLLC、低功耗超大连接mMTC。超大带宽意味着海量的数据连接。在这条“超带宽、低延时”的信息公路上，我们能预见什么东西在奔跑？

缪教授：一直以来，政府与国内大型企业在推动信息高速公路以及信息基础的建设。我们在深圳、北京、上海召开了多次有关信息基础设施的研讨会。高速公路建好之后到底是什么车在上面奔跑？手机终端、物联网、无人机等等，都是有可能的。但我想手机终端是最快能实现的应用方向。

手机终端应用对存储器提出新的要求，存储器能否满足现在以及未来的需求？众所周知，5G传输速率起步是1Gbps，未来可以达到10Gbps；依照长江存储最近推出的128层3D NAND存储器容量：9060每颗是512G、6070是1.33T，换算下来目前业界最快的传输速率是1.6Gbps@1.2V。因此，1.6Gbps可能不适合未来5G手机终端应用，需要生产更新一代的存储器。

最近华中科大与长江存储共同研发一种三维相变存储技术，美光和英特尔称之为3DxPoint。这种存储器拥有三维堆叠结构，它的数据存储速度比闪存快1000倍。我们知道5G比4G快100倍（最大值），而三维相变存储技术可以做到快1000倍，因此它可以适合未来5G甚至是6G的应用。同时，三维相变又是一种高存储密度技术，存储密度也能达到DRAM的10倍。也就是说，这种被称作Universal Serial Bus或者Mass Storage Class的未来存储技术可能拥有闪存的容量以及DRAM的速度，在容量和速度之间达到很好的平衡。

一般手机有几个G的DRAM，几百G的闪存。DRAM容量小速度快，闪存容量大但速度慢。如此，手机终端或者计算机系统存在很大的差距，因此需要引入一些新型的存储器介质，使之满足5G手机终端需求。这方面的工作国内外同行都在做并形成竞争，我们希望该项技术将来用于手机终端，能推动手机在5G信息高速公路上快速奔跑。

此外，自动汽车驾驶现在也发展得有声有色，可能这方面的工作跟进很快；还有无人机的组网亦是如此。工业互联网可能是一个未来方向。

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Q7：4G时代用户已经在关注信息安全保障的问题。进入5G时代，“超带宽”给信息安全带来更大压力。站在信息安全的角度，5G将给芯片企业创造什么新的机会？

尹教授：从信息安全的角度，无论5G、4G还是3G，大家对于信息安全的关注度都是一样的。实际上我们在互联网上的大量信息是缺乏保护的，包括现在的手机终端，很多信息被传输走了。未来的很多应用包括手机终端以及工业设备在内，数据都需要通过5G与云平台进行互联，因此这个问题将更加突出。

为此业界已在探索不同的思路。比方说，1）最基本的方法是对数据进行加密，无论在我们的数据终端，还是云数据中心的服务器上，都需要极强算力的安全芯片。既然数据要加密，那么随之而来的就是数据解密，这给数据中心带来很大压力。2）另一种思路就是学术界和工业界正在提出的“同态计算”概念。所谓同态计算，就是在处理信息的过程中，无需对数据进行解密，把经过加密的数据直接拿来计算。这会带来一定的好处，但对芯片的压力较大，要求算力极强才能做数据处理。此外，3）这两年兴起的区块链方式，也是解决信息安全的途径之一。当然区块链是一个分布式系统，它对分布式设备里面的存储、计算等都会带来新的挑战。就拿比特币来做比较。现在比特币的交易速度或者说是节点的处理速度，还不能满足未来工业互联网中大量机器设备处理互联速度的需求。

从这些不同方式来看，未来5G时代或在新基建大背景下建设信息中心或更多信息系统时，对于信息安全相关的芯片、IP的需求是相当巨大的。无论是基础的信息设施，还是设施内与信息安全相关应用，都会带给芯片企业以极大的推动作用。中国近几年对于网络信息安全倾注了心力，包括在很多关键领域中建立自主可控的体系。我相信随着新基建的推进，定会给整个集成电路行业带来新的机会；也希望工业界和学术界能抓住这个机会取得长足的进步，守护国家与消费者自身的信息安全。

详情请参考《半导体芯科技-SiSC》2020 6/7月刊文章，SiSC MH供稿。