芯片的行业的下一个十年会如何？6G给出了答案

上周二，韩国科学技术信息通信部公布了半导体行业的十年发展规划。

其中包括发展未来十年人工智能、6G、电力和汽车领域的芯片设计原创技术。人工智能等其他方面现在其实都不陌生，反倒是6G这个词汇，当前还没有怎么提及。

印象中我们才普及完5G才没有几年，怎么6G的发展就提上日程了。可以看出韩国也开始焦虑了起来。在这场半导体全球性竞争中的头等舱船票，韩国还想多坐一会。

今天我们就在5G的背景下畅想一下6G的未来，从5-6真的只是一个位数的递进吗？在此驱动下芯片行业将会有什么新的发展？

什么是6G?

从1G到5G的发展历程中，1G确定了语音通信的标准；2G实现了数字通信与短消息服务的功能；3G带来了移动互联网的概念；4G进一步提升了移动互联网的体验；5G则开始引领智能家居、远程医疗等新应用的发展。

而到了6G，将提供更快速、更强大的连接，基于光传输的技术，从而进一步提升网络质量和数据传输速度。这将为虚拟现实、增强现实等新型应用提供更加优化的条件。

技术的发展还将提供完全沉浸式交互场景，支持精确的空间互动，甚至实现物理世界人与人、人与物、物与物的高效智能互联的数字世界，实时精确地反映和预测物理世界的真实状态。或许这就是赛博世界的景象吧。

当中，最令人新奇的一点莫过于，沉浸式扩展现实 (XR)、移动全息图和数字复制。这是随 6G 出现的三种新服务。这些服务超越了 5G 的能力，只有 6G 才能实现的超高速无线连接。

同时，这也催生了一项科幻的技术，“多感官全息隐形传态”。这听起来像《星际迷航》和《星球大战》里的东西。其实质就是指人或物体的全息图被瞬间传送到另一个位置。

任意门真的可以实现了吗

就在去年，这项技术也进行了第一次试验。加拿大一位科学家首次实现了国际间双向全息传输——将一个人以全息图像的形式从美国阿拉巴马州传输到加拿大安大略省。

戴上全息透镜，用户可以看到传输过来的物体，而如果双方都戴上全息透镜，则可实现远程互动，就好像两人真的在一起一样。这种新技术等于让人们瞬间实现长途旅行。

其潜力不仅仅在娱乐领域。在未来，它也有望应用于远程医疗领域，将医生“全息传输”到偏远地区或农村，为当地提供更好的医疗服务。

日本一档节目曾用全息投影复活邓丽君

在进入5G时代后，中国企业从跟随者变成了领跑者。同时5G技术上，我国也是专利数量最多的国家。所以，当前各国政府都想对数字主权有追求，在积极推动国家学术和工业研究人员创造尽可能多的知识产权，以建立6G技术的格局。

据日经亚洲评论与东京研究公司进行的调查，在通讯技术、6G核心技术专利方面，以华为为主的中国企业申请专利的数量占比高达35%，位列全球首位。其次是美国，其专利申请数占比为18%，而日本以13%的申请量和欧洲并列第三。

但值得注意的是，日本普遍对自己国家的6G技术抱有十分的信心。

原因在于，为了追赶，日本选择跳过5G，直接进入6G的研发。在日本政府看来，6G关系到日本经济的转型。为了达到目的，日本还邀请美国进行了联合研发。

且早在20年，日的本NTT集团旗下设备技术实验室的专家撰文介绍了所研发的面向6G太赫兹无线通信的超高速芯片技术。可谓是落后怕了，怕挨打了。

但市场预估6G技术最快于2030年才能进入商用阶段，可国内、美国、欧盟及日韩都不敢怠慢相继投入研发工作。有行业专家分析，6G时代会始于1.5nm GAA工艺，会在等到1nm及0.7nm GAA之后大发展。

在芯片的集成方面，未来6G终端将会面临高集成度、高复杂度、小型化、低功耗以及芯片器件异构等需求。同时，为了满足高通信速率的需求，相关的半导体芯片和系统则将是支撑太赫兹和6G通信的核心。

6G芯片将采用多种频谱，其中涵盖的毫米波（mmWave）与太赫兹（THz）都能给核心芯片带来新的发展。那么，这两项技术的研究开展，是否会给整个产业带来新的机会呢？

安徽造77GHz毫米波芯片模组

6G的关键技术

我们先来做个快速入门，了解二者。毫米波芯片是能够实现在毫米波频段进行信号收发的IC器件。在过去主要应用在军工领域。得益于5G、6G通讯的快速迭代，毫米波才得以打开民用市场，成为全球通信产业的一大发展方向。

任正非曾表示：“华为在5G技术方面的成功，是因为押中厘米波；而6G的毫米波是大方向。”

而另一个，6G发展的关键，太赫兹波在通信的传播方面有很大优势。太赫兹波就像一种特殊的钥匙，可以打开许多阻挡物的门。 它具有更强的适应能力，能够准确地追踪和校准光束方向。就像以前需要打洞才能通行的墙壁现在变得可以轻松跨越一样。

NTU 和日本大阪大学研发的太赫兹芯片

并且，由于太赫兹波的性能优异，未经授权的用户很难从较窄的THz波束中获取信息。这就好比只有拿到正确钥匙的人才能进入，确保了消息的机密性，让人们可以更加安全地进行通信和交流。

太赫兹芯片的主要组成部分，是光子拓扑绝缘体

除此之外，太赫兹芯片还能和拓扑设备通信，像打开一扇连接 AI 技术、云计算技术等多个行业应用的大门。

华为ISAC-THz样机，对纸盒中物体实现毫米级精度成像

6G的应用

没有人不想吃这块蛋糕，甚至蛋糕还没有上桌都想打包带走。虽在19年底，中国就已经开始了6G技术研发推进工作组的工作。但China NO.1这个title我们还得努力拿下，因为其他人都在丛林里面抢肉吃。

美空军研究实验室采用的太赫兹通信设备

漂亮国早于19年开放了95GHz-3THz的6G实验频谱。近日，麻省理工学院的研究人员还宣布研发了一款利用太赫兹频段的新型芯片。

虽然芯片上集成了两个天线，但尺寸也仅有1.54平方毫米

该芯片作为唤醒接收器，其功耗仅为几微瓦，能够在很大程度上支持微型传感器的有效运行，也在很大程度上成为无源物联网的一个突破，尤其是支持面向6G的无源物联网场景。

6G加持，LG发布智能移动概念车

韩国在前面提到蓝图发布前，也已经大力投入6G研发。LG在去年9月初宣布与德国夫琅和费研究所合作实现了通信距离超过200米的太赫兹通信原型机，其输出功率高达20dBm。

日本软银公司公布6G研发计划

连在通信领域不出彩的日本，也将在2023财年的第二次补充预算中拨款662亿日元（4.5亿美元）专项资金。这项基金将在国家信息和通信技术研究所内设立，未来几年为研究和开发6G技术提供财政支持。

中国学者太赫兹片论文还被选为Optica第9卷11期封面

因此，为了不被扼脖子，中国决心很足。上下一盘棋，全力突破我们在高精尖遇到的瓶颈。由国内航天科工通讯研究院领航，21年就研发出850GHz太赫兹芯片，采用国内自主研发的单芯片系统。

中国航天科工二院25所。近期也在北京，进行了国内首次太赫兹轨道角动量实时无线传输通信的实验，并取得突破。在110GHz频段下实现4种不同波束模态，合成出10GHz传输带宽上的100Gbps无线实时传输，最大限度地提高了频谱资源的利用率。

佳能最新的太赫兹芯片

可以看出，太赫兹频段同时也备受关注，如佳能、哈佛大学及NASA都虎视眈眈。此次实验的意义在于推动我国通信技术的快速发展以及在国际5G和6G领域的应用竞争中占据更有利的地位。

除了官方和科技巨头，国内民间企业包括金信诺、太景科技、烽火通信等业者也有相关布局。金信诺表示，目前在卫星及毫米波技术领域有研究和储备工作；太景科技2022年该公司获国内海康视威集团投资，专注研发太赫兹高速成像芯片、模块及检测仪器。大家都想把蛋糕做大。

三星正在推进5nm的射频芯片

不过，芯片工艺的复杂对于我国终端芯片来说仍然是一大挑战。中国工程院院士邬贺铨曾分析：“5G时代终端复杂性高，要处理多频多模、大规模天线，操作系统复杂，对算力有比较高的要求，对芯片工艺要求高。

东京工业大学开发出300GHz低功耗超高速无线收发器

6G终端如果按同样的逻辑会更复杂，对中国来说终端芯片的短板会更加突出。目前三星、台积电等公司公布的芯片路线图中，2025年左右量产2nm 工艺，2027年计划是1.4nm工艺，1nm及之后的工艺至少2029年了。而我们呢？需要多久才能达到。

虽然以上提到的很多技术，商业化量产还需要很多努力。而中国当前芯片产业的也在经历转型升级的阵痛期。但是随着6G的春风吹起，万物智联，数字孪生”愿景的到来，芯片企业没有人可以独善其身。

在芯片产业的下一个十年，谁先一步掌握6G的主动权，谁就有可能勇立潮头。这是开卷考试，答案毋庸置疑，但似乎每一个人都想提前抢答。