6G带来的芯片机会
源自： 李飞 半导体行业观察 2022-09-27 09:52 发表于安徽
随着5G的逐渐普及，下一代通信技术——6G的研发也在紧锣密鼓的进行中。无论是中国，美国，欧盟还是日韩，目前在通信领域领先的国家都在加大6G方面研发的投入。根据目前的研发目标，6G预计将实现5G十倍以上的通信速率，并且预计在2026年左右推出相关标准。在相关应用方面，6G预计将继续5G的道路，将覆盖个人通信的同时，继续覆盖物联网和智能工业应用，包括超高速工厂内无线接入等。
为了支持更大的通信速率，根据香农定律，信道容量必须相应增加，通常而言这意味着需要增加通信带宽。为了增加通信带宽，最直接的方法就是提升载波频率，而这也是太赫兹在6G领域得到特别关注的原因。一般来说，太赫兹（THz）是指载波频率在300 GHz - 3 THz范围内的频段，而sub-THz则是指100 GHz - 300 GHz左右的频段。而在6G的相关语境中，一般太赫兹同时指THz频段和sub-THz频段。
目前，各个国家都在积极研发6G相关的太赫兹技术，并且在开放相关频段。中国早在2019年底就开始了6G技术研发推进工作组，而华为也在今年早些时候公布了使用太赫兹技术实现的通信距离达到500米的6G原型系统；美国在2019年也决定开放95 GHz - 3 THz的6G实验频谱；韩国政府在大力投入6G研发，三星和LG也都在积极开发相关技术，LG在今年九月初宣布和德国夫琅和费研究所合作实现了通信距离在200米以上的太赫兹通信原型机，其输出功率高达20 dBm。
综上，我们认为随着6G技术的兴起，为了满足高通信速率的需求，载波频率继续提升到太赫兹频段将成为6G的关键技术，而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。
半导体太赫兹通信芯片现状和前瞻
如上所述，太赫兹通信芯片将成为6G的技术核心。太赫兹通信相关的芯片可以分为两大类，一个是射频芯片，而另一类是基带芯片。
就射频芯片而言，太赫兹首先需要能工作在高频段（太赫兹频段）而且带宽很大的电路。为了满足这个要求，目前用于长距离通信的太赫兹射频芯片主要还是使用III-V族半导体HEMT和HBT晶体管实现射频相关的工作。III-V族半导体的工作频率高，工作带宽大，且输出功率较大，能满足太赫兹频段通信的主要需求。介于目前太赫兹通信的第一步还是基站间通信，我们认为太赫兹实现的射频芯片将会成为未来几年内太赫兹长距离通信芯片的首选半导体技术。
在III-V半导体之外，使用硅基材料的CMOS和SiGe的太赫兹通信技术也在蓬勃发展。相对于III-V族半导体来说，CMOS和SiGe芯片具有集成度高，成本低的优势，因此获得了学界和业界的一致关注。对于太赫兹来说，CMOS和SiGe的主要挑战在于晶体管截止频率较低，工作带宽也较低。截止频率地意味着CMOS和SiGe芯片虽然能工作在太赫兹频段，但是其输出功率会较低，也就是说难以实现长距离通信；带宽低则意味着CMOS和SiGe芯片难以直接支持工作在大频宽的太赫兹通信，而必须使用系统级的方法（例如将一个较大的频段拆分成多个带宽较小的子频段）来实现通信。目前，CMOS和SiGe芯片在太赫兹通信上的应用还主要在于短距离通信（例如1米左右的范围里）。展望未来，CMOS和SiGe对于太赫兹通信领域的研发还将主要在于电路级以及系统级的改进，目前来看半导体工艺的改善并不能提升CMOS/SiGe电路在太赫兹频段的性能（例如CMOS对于太赫兹频段来说65nm是最好的工艺节点之一）。
除了射频之外，太赫兹通信领域另一个非常重要的芯片将是基带芯片。在6G相关标准尚未确定的时候，目前对于基带的讨论主要在于如何产生高速信号的调制（例如，如果6G需要在太赫兹频段实现超过100Gbps的传输，如何实现如此高速率的调制信号），以及对于射频电路的相关控制，例如线性化技术。对于高速通信来说，如何提高数字信号处理的速度，以及如何提升超高速ADC/DAC等数模转换的性能将是主要课题。此外，太赫兹通信目前仍然在设法提高通信距离，或者说目前如何提升射频电路的有效输出功率也是一个很重要的课题，因此相关的数字辅助技术，例如功放线性化技术等，也将在太赫兹领域起到非常重要的作用。
另外一种值得关注的射频相关半导体技术是封装技术。在电路领域，如何把III-V和CMOS使用先进封装技术集成起来也是一个能让III-V和CMOS各取所长的技术，但是在太赫兹频段如何能保证相关系统的损耗可控将是一个很值得研究的课题。此外，更重要的是，在太赫兹频段由于波长较小，因此天线的尺寸也可以做到较小，因此有可能实现使用先进封装技术来把多个（大于10个）射频芯片封装在一起实现阵列，来实现高性能波束成形来进一步提升系统的性能。我们认为，在这样的小型化射频阵列方面，先进封装将起到赋能的作用，从而支撑6G太赫兹技术的发展。
成像是太赫兹芯片的另一个潜力领域
除了通信之外，太赫兹芯片的另一个主要应用是成像。太赫兹的主要特点是可以穿透一些传统光线无法穿透的障碍，同时能灵敏地检测金属物体，从而在安防等领域有着很大的应用前景。同时，相比之前的基于毫米波的安防成像技术，太赫兹波长较短且可以实现更大的带宽，因此成像精度要好于毫米波成像。
与通信不同的是，成像无需很远的传输距离，因此太赫兹成像可以使用基于硅基底的芯片实现。另外，由于安放和成像有小型化和大规模部署的需求，因此从成本考虑使用CMOS/SiGe来实现太赫兹成像也有很好的前景。
目前，使用CMOS/SiGe实现的太赫兹成像芯片通常工作在100 - 400 GHz，带宽可达100 GHz，因此可以实现很高精度的成像。我们认为，在这一领域的太赫兹电路未来还有较大的上升空间，包括集成更复杂的成像算法（例如压缩感知等），集成更复杂的阵列系统等等。成像技术将与6G通信一起成为太赫兹在未来最关键的应用，从而推进太赫兹芯片和系统的进一步发展。太赫兹将成为毫米波之后另一个充满潜力的频段，相关的芯片技术和市场应用值得期待。
源自： 李飞 半导体行业观察 2022-09-27 09:52 发表于安徽
随着5G的逐渐普及，下一代通信技术——6G的研发也在紧锣密鼓的进行中。无论是中国，美国，欧盟还是日韩，目前在通信领域领先的国家都在加大6G方面研发的投入。根据目前的研发目标，6G预计将实现5G十倍以上的通信速率，并且预计在2026年左右推出相关标准。在相关应用方面，6G预计将继续5G的道路，将覆盖个人通信的同时，继续覆盖物联网和智能工业应用，包括超高速工厂内无线接入等。
为了支持更大的通信速率，根据香农定律，信道容量必须相应增加，通常而言这意味着需要增加通信带宽。为了增加通信带宽，最直接的方法就是提升载波频率，而这也是太赫兹在6G领域得到特别关注的原因。一般来说，太赫兹（THz）是指载波频率在300 GHz - 3 THz范围内的频段，而sub-THz则是指100 GHz - 300 GHz左右的频段。而在6G的相关语境中，一般太赫兹同时指THz频段和sub-THz频段。
目前，各个国家都在积极研发6G相关的太赫兹技术，并且在开放相关频段。中国早在2019年底就开始了6G技术研发推进工作组，而华为也在今年早些时候公布了使用太赫兹技术实现的通信距离达到500米的6G原型系统；美国在2019年也决定开放95 GHz - 3 THz的6G实验频谱；韩国政府在大力投入6G研发，三星和LG也都在积极开发相关技术，LG在今年九月初宣布和德国夫琅和费研究所合作实现了通信距离在200米以上的太赫兹通信原型机，其输出功率高达20 dBm。
综上，我们认为随着6G技术的兴起，为了满足高通信速率的需求，载波频率继续提升到太赫兹频段将成为6G的关键技术，而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。
半导体太赫兹通信芯片现状和前瞻
如上所述，太赫兹通信芯片将成为6G的技术核心。太赫兹通信相关的芯片可以分为两大类，一个是射频芯片，而另一类是基带芯片。
就射频芯片而言，太赫兹首先需要能工作在高频段（太赫兹频段）而且带宽很大的电路。为了满足这个要求，目前用于长距离通信的太赫兹射频芯片主要还是使用III-V族半导体HEMT和HBT晶体管实现射频相关的工作。III-V族半导体的工作频率高，工作带宽大，且输出功率较大，能满足太赫兹频段通信的主要需求。介于目前太赫兹通信的第一步还是基站间通信，我们认为太赫兹实现的射频芯片将会成为未来几年内太赫兹长距离通信芯片的首选半导体技术。
在III-V半导体之外，使用硅基材料的CMOS和SiGe的太赫兹通信技术也在蓬勃发展。相对于III-V族半导体来说，CMOS和SiGe芯片具有集成度高，成本低的优势，因此获得了学界和业界的一致关注。对于太赫兹来说，CMOS和SiGe的主要挑战在于晶体管截止频率较低，工作带宽也较低。截止频率地意味着CMOS和SiGe芯片虽然能工作在太赫兹频段，但是其输出功率会较低，也就是说难以实现长距离通信；带宽低则意味着CMOS和SiGe芯片难以直接支持工作在大频宽的太赫兹通信，而必须使用系统级的方法（例如将一个较大的频段拆分成多个带宽较小的子频段）来实现通信。目前，CMOS和SiGe芯片在太赫兹通信上的应用还主要在于短距离通信（例如1米左右的范围里）。展望未来，CMOS和SiGe对于太赫兹通信领域的研发还将主要在于电路级以及系统级的改进，目前来看半导体工艺的改善并不能提升CMOS/SiGe电路在太赫兹频段的性能（例如CMOS对于太赫兹频段来说65nm是最好的工艺节点之一）。
除了射频之外，太赫兹通信领域另一个非常重要的芯片将是基带芯片。在6G相关标准尚未确定的时候，目前对于基带的讨论主要在于如何产生高速信号的调制（例如，如果6G需要在太赫兹频段实现超过100Gbps的传输，如何实现如此高速率的调制信号），以及对于射频电路的相关控制，例如线性化技术。对于高速通信来说，如何提高数字信号处理的速度，以及如何提升超高速ADC/DAC等数模转换的性能将是主要课题。此外，太赫兹通信目前仍然在设法提高通信距离，或者说目前如何提升射频电路的有效输出功率也是一个很重要的课题，因此相关的数字辅助技术，例如功放线性化技术等，也将在太赫兹领域起到非常重要的作用。
另外一种值得关注的射频相关半导体技术是封装技术。在电路领域，如何把III-V和CMOS使用先进封装技术集成起来也是一个能让III-V和CMOS各取所长的技术，但是在太赫兹频段如何能保证相关系统的损耗可控将是一个很值得研究的课题。此外，更重要的是，在太赫兹频段由于波长较小，因此天线的尺寸也可以做到较小，因此有可能实现使用先进封装技术来把多个（大于10个）射频芯片封装在一起实现阵列，来实现高性能波束成形来进一步提升系统的性能。我们认为，在这样的小型化射频阵列方面，先进封装将起到赋能的作用，从而支撑6G太赫兹技术的发展。
成像是太赫兹芯片的另一个潜力领域
除了通信之外，太赫兹芯片的另一个主要应用是成像。太赫兹的主要特点是可以穿透一些传统光线无法穿透的障碍，同时能灵敏地检测金属物体，从而在安防等领域有着很大的应用前景。同时，相比之前的基于毫米波的安防成像技术，太赫兹波长较短且可以实现更大的带宽，因此成像精度要好于毫米波成像。
与通信不同的是，成像无需很远的传输距离，因此太赫兹成像可以使用基于硅基底的芯片实现。另外，由于安放和成像有小型化和大规模部署的需求，因此从成本考虑使用CMOS/SiGe来实现太赫兹成像也有很好的前景。
目前，使用CMOS/SiGe实现的太赫兹成像芯片通常工作在100 - 400 GHz，带宽可达100 GHz，因此可以实现很高精度的成像。我们认为，在这一领域的太赫兹电路未来还有较大的上升空间，包括集成更复杂的成像算法（例如压缩感知等），集成更复杂的阵列系统等等。成像技术将与6G通信一起成为太赫兹在未来最关键的应用，从而推进太赫兹芯片和系统的进一步发展。太赫兹将成为毫米波之后另一个充满潜力的频段，相关的芯片技术和市场应用值得期待。
#新时代成就巡礼##网络文明建设一起来#【奋进新征程 建功新时代·我们这十年】先行先试锚定改革目标 凝聚合力解决发展难题 兰州新区擦亮服务最优“金字招牌”
企业开办零成本；投资项目审批时间压缩至国家标准的1/4；在全国率先打造365天24小时不打烊商事登记模式，创新“一照多址、工位注册、容缺登记、自主办理”，市场主体年均增长30%以上……
获批国家级新区十年来，兰州新区充分发挥先行先试政策优势，锚定目标深化改革，新理念、新思路、新动能在这片热土上相互激荡，有效激发兰州新区高质量发展动能，活力新城行稳致远。
简政放权 刀刃向内
十年来，兰州新区刀刃向内、简政放权。按照“大部制、大服务、扁平化”原则，调整压减管理层级，彻底取消管理性事业单位，精简设立21个工作部门和法检机关，部门内设机构削减51%，干部精简50.8%，从根本上解决了企业办事“多头跑”问题。
改革干部人事管理模式，全面推行全员聘用制、全员绩效考核、全员绩效工资，将绩效考核结果与收入分配、职务升降、岗位调整、职称竞聘、评先选优、人员辞留“六挂钩”，有效激发了干部干事创业热情，切实转变了工作作风，形成比学赶超、奋勇争先的干事创业氛围。
国企改革作为最难啃的一块“硬骨头”，2017年，新区拿出动真碰硬的勇气，将原国有参股控股的61家企业进行精简整合。截至2021年底，兰州新区8家国有集团公司资产总额、营业收入、利税总额较2017年改革前分别增长3.4倍、92.3倍、11.6倍，国有企业活力动力不断增强。十年来，一批基础性、首创性、引领性改革举措取得突破性进展，释放出推动兰州新区建设发展的澎湃动力。
帮办代办下沉一线
一企一策贴心服务
“今年以来，中川园区帮办代办服务团队已为包括甘肃海亮新能源材料有限公司年产15万吨高性能铜箔材料项目在内的30多个投资项目，解决前期手续代办、临水、临电、路口开设、线路改迁及平衡土方、临时用地等困难问题超百个以上。”中川园区经合局工作人员刘小军说。
营商环境是一个地区经济软实力和综合竞争力的集中体现。兰州新区在产业园区、居民小区、商业街区等重点区域设立政务服务站（点），组建专业化帮办代办服务团队，按照“一企一策”为企业提供帮办代办服务。
作为全省先行先试改革示范区，兰州新区率先推行商事登记一业一证、电子亮证全覆盖，政务服务全域办，企业开办“分钟制”，高频事项“分钟批”，建设项目“自监理自验收”，推行“承诺即入、先建后验”投资项目承诺制，实行“一键直达、部门并联、团队上门”等项目帮办代办服务……一系列改革创新，打造了营商环境高质量发展的“兰州新区样板”。
“项目从2021年12月份落地后即开工建设，新区、中川园区相关部门帮办代办团队为保障项目快速推进提供了非常便利的条件。一方面支持项目容缺施工，一些证照都是边施工边办理，项目进度没有因为证照不全耽误一天；另一方面新区为整个施工提供了全方位的服务保障。”海亮集团副总裁、甘肃海亮新能源材料有限公司董事长王树光对新区优良营商环境赞不绝口。自2021年12月16日项目开工，甘肃海亮新能源材料有限公司仅用一个月完成一期项目全部桩基工程，不到半年时间实现8台套机组的首条生产线投产出箔。相比行业同类项目，从开工到试生产建设周期整整缩短了12个月，创造了新的“新区速度”。
工商登记一窗通办 政务服务一次全办
“我们拿到地之后，新区各个部门协调把企业不能办的或者有难度的事全部帮办代办，使项目从立项到建成投产，仅仅用了两个月时间。”甘肃全诺科技有限公司副经理郭保祥说，2021年7月，该公司在兰州新区购置55亩标准地，投资建设科技研发楼及生产车间，引进了全自动化钢制防护网、钢制脚踏板及附属设施生产线。这是新区对投资项目推行“定人员、定项目、定责任、定措施、定时间”五定包抓责任机制、减轻企业负担的一个生动案例。
“进一门全办妥”既是改革要求，也是企业和群众所盼。新区以优化政务大厅布局，整合推出“一件事一次办”，企业办事效率大幅提升。依托甘肃省一体化在线政务服务平台，在全省率先推行政务服务365天“不打烊”，设立24小时自助服务区实现全天候服务。
率全省之先与山东、陕西等20个省市170多个市区县签订政务服务“跨省通办”合作协议，与21个省371个市区县签订政务服务跨省事项“套餐办”协议，分别实现140项高频政务服务事项“跨省通办”和30项企业开办类事项跨省“套餐办”，大大减轻企业办事负担。
兰州新区在全省率先实现营业执照、印章刻制、税务登记、社保登记、住房公积金缴存登记、银行预约开户6个事项全流程1日办结。制作“企业开办大礼包”将企业开办所需要的首套5枚印章及其对公业务电子印章刻制由政府买单，为每户企业节省开办费用1000元以上。
在全省率先实现“交房即交证”、房屋与水电气暖“联动过户”，将不动产登记常用35类业务由6个环节压缩至3个环节，商品房网签业务“当日办结”，涉企不动产登记实现“一窗通办、当日办结”。在各项温暖贴心的商事制度改革下，成立十年来，兰州新区新设市场主体年均保持30%左右增长。
十年来，兰州新区地区生产总值从不足5亿元到快速突破300亿元关口，增长近60倍，特色优势产业多点开花，综合改革跻身国家级新区“第一方阵”，进出口贸易额倍数增长，常住人口从不足10万人增长至50万人。一座功能完备、产业集聚、要素齐全、设施先进、生态优美的现代化新城傲然屹立，成为甘肃全省乃至整个西北经济最活跃的地区。十年来，兰州新区已落地1080个产业项目，总投资5280亿元。2021年全省营商环境第三方评价，兰州新区排名全省第一，真正发挥出了国家级新区先行先试政策“金字招牌”效应。
展望未来，兰州新区把改革创新作为高质量发展的根本动力，充分发挥“先行先试”政策优势，在重点领域和关键环节拆壁垒、破坚冰、解痛点、疏堵点，构建了全方位改革创新体系，闯出可复制推广和借鉴的新区经验、新区模式、新区样板，为高质量快速发展注入强劲动能。
总策划：刘立山 兰州日报社全媒体记者 周靖博 文/图
企业开办零成本；投资项目审批时间压缩至国家标准的1/4；在全国率先打造365天24小时不打烊商事登记模式，创新“一照多址、工位注册、容缺登记、自主办理”，市场主体年均增长30%以上……
获批国家级新区十年来，兰州新区充分发挥先行先试政策优势，锚定目标深化改革，新理念、新思路、新动能在这片热土上相互激荡，有效激发兰州新区高质量发展动能，活力新城行稳致远。
简政放权 刀刃向内
十年来，兰州新区刀刃向内、简政放权。按照“大部制、大服务、扁平化”原则，调整压减管理层级，彻底取消管理性事业单位，精简设立21个工作部门和法检机关，部门内设机构削减51%，干部精简50.8%，从根本上解决了企业办事“多头跑”问题。
改革干部人事管理模式，全面推行全员聘用制、全员绩效考核、全员绩效工资，将绩效考核结果与收入分配、职务升降、岗位调整、职称竞聘、评先选优、人员辞留“六挂钩”，有效激发了干部干事创业热情，切实转变了工作作风，形成比学赶超、奋勇争先的干事创业氛围。
国企改革作为最难啃的一块“硬骨头”，2017年，新区拿出动真碰硬的勇气，将原国有参股控股的61家企业进行精简整合。截至2021年底，兰州新区8家国有集团公司资产总额、营业收入、利税总额较2017年改革前分别增长3.4倍、92.3倍、11.6倍，国有企业活力动力不断增强。十年来，一批基础性、首创性、引领性改革举措取得突破性进展，释放出推动兰州新区建设发展的澎湃动力。
帮办代办下沉一线
一企一策贴心服务
“今年以来，中川园区帮办代办服务团队已为包括甘肃海亮新能源材料有限公司年产15万吨高性能铜箔材料项目在内的30多个投资项目，解决前期手续代办、临水、临电、路口开设、线路改迁及平衡土方、临时用地等困难问题超百个以上。”中川园区经合局工作人员刘小军说。
营商环境是一个地区经济软实力和综合竞争力的集中体现。兰州新区在产业园区、居民小区、商业街区等重点区域设立政务服务站（点），组建专业化帮办代办服务团队，按照“一企一策”为企业提供帮办代办服务。
作为全省先行先试改革示范区，兰州新区率先推行商事登记一业一证、电子亮证全覆盖，政务服务全域办，企业开办“分钟制”，高频事项“分钟批”，建设项目“自监理自验收”，推行“承诺即入、先建后验”投资项目承诺制，实行“一键直达、部门并联、团队上门”等项目帮办代办服务……一系列改革创新，打造了营商环境高质量发展的“兰州新区样板”。
“项目从2021年12月份落地后即开工建设，新区、中川园区相关部门帮办代办团队为保障项目快速推进提供了非常便利的条件。一方面支持项目容缺施工，一些证照都是边施工边办理，项目进度没有因为证照不全耽误一天；另一方面新区为整个施工提供了全方位的服务保障。”海亮集团副总裁、甘肃海亮新能源材料有限公司董事长王树光对新区优良营商环境赞不绝口。自2021年12月16日项目开工，甘肃海亮新能源材料有限公司仅用一个月完成一期项目全部桩基工程，不到半年时间实现8台套机组的首条生产线投产出箔。相比行业同类项目，从开工到试生产建设周期整整缩短了12个月，创造了新的“新区速度”。
工商登记一窗通办 政务服务一次全办
“我们拿到地之后，新区各个部门协调把企业不能办的或者有难度的事全部帮办代办，使项目从立项到建成投产，仅仅用了两个月时间。”甘肃全诺科技有限公司副经理郭保祥说，2021年7月，该公司在兰州新区购置55亩标准地，投资建设科技研发楼及生产车间，引进了全自动化钢制防护网、钢制脚踏板及附属设施生产线。这是新区对投资项目推行“定人员、定项目、定责任、定措施、定时间”五定包抓责任机制、减轻企业负担的一个生动案例。
“进一门全办妥”既是改革要求，也是企业和群众所盼。新区以优化政务大厅布局，整合推出“一件事一次办”，企业办事效率大幅提升。依托甘肃省一体化在线政务服务平台，在全省率先推行政务服务365天“不打烊”，设立24小时自助服务区实现全天候服务。
率全省之先与山东、陕西等20个省市170多个市区县签订政务服务“跨省通办”合作协议，与21个省371个市区县签订政务服务跨省事项“套餐办”协议，分别实现140项高频政务服务事项“跨省通办”和30项企业开办类事项跨省“套餐办”，大大减轻企业办事负担。
兰州新区在全省率先实现营业执照、印章刻制、税务登记、社保登记、住房公积金缴存登记、银行预约开户6个事项全流程1日办结。制作“企业开办大礼包”将企业开办所需要的首套5枚印章及其对公业务电子印章刻制由政府买单，为每户企业节省开办费用1000元以上。
在全省率先实现“交房即交证”、房屋与水电气暖“联动过户”，将不动产登记常用35类业务由6个环节压缩至3个环节，商品房网签业务“当日办结”，涉企不动产登记实现“一窗通办、当日办结”。在各项温暖贴心的商事制度改革下，成立十年来，兰州新区新设市场主体年均保持30%左右增长。
十年来，兰州新区地区生产总值从不足5亿元到快速突破300亿元关口，增长近60倍，特色优势产业多点开花，综合改革跻身国家级新区“第一方阵”，进出口贸易额倍数增长，常住人口从不足10万人增长至50万人。一座功能完备、产业集聚、要素齐全、设施先进、生态优美的现代化新城傲然屹立，成为甘肃全省乃至整个西北经济最活跃的地区。十年来，兰州新区已落地1080个产业项目，总投资5280亿元。2021年全省营商环境第三方评价，兰州新区排名全省第一，真正发挥出了国家级新区先行先试政策“金字招牌”效应。
展望未来，兰州新区把改革创新作为高质量发展的根本动力，充分发挥“先行先试”政策优势，在重点领域和关键环节拆壁垒、破坚冰、解痛点、疏堵点，构建了全方位改革创新体系，闯出可复制推广和借鉴的新区经验、新区模式、新区样板，为高质量快速发展注入强劲动能。
总策划：刘立山 兰州日报社全媒体记者 周靖博 文/图
#钙钛矿电池# 钙钛矿，颠覆or赋能？#羊了个羊怎么玩##股票##儿童应该拥有隐私权吗##如何看待脱口秀带火一只股票#
进入2022年以来，钙钛矿电池技术成为了光伏行业乃至资本市场关注的焦点。在协鑫光电、纤纳光电等企业实现MW级量产的同时，也吸引了腾讯、宁德时代、碧桂园、高瓴等诸多名企的入局。与此同时，政府层面对于钙钛矿电池技术的发展也颇为重视，在相关政策文件中均明确指出要掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术。
随着晶硅电池已经愈发接近光电转换效率理论极限，钙钛矿电池凭借高效率、低成本优势，被诸多媒体以及研究机构誉为光伏行业的“颠覆者”。同时，由于其具有光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调等特性，非常适合与晶硅电池制成转换效率高达49%的硅/钙钛矿叠层电池，因此也有一种声音认为其是晶硅的“赋能者”。
那么，资本青睐、政策扶持的钙钛矿，究竟是“颠覆者”还是“赋能者”？
效率：赋能晶硅
钙钛矿电池是一种以钙钛矿型（ABX3型）晶体为吸光层的新一代光伏薄膜电池，具有光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调等特性，相比于晶硅电池，其光电转换效率上限更高，且非常适合与晶硅电池制成硅/钙钛矿叠层电池。
ScientificReport数据显示，单结钙钛矿电池光电转换效率极限为31%，略高于晶硅电池的29.43%，而双结叠层电池和三结叠层电池则高达45%和49%。目前，单结钙钛矿电池的实验室光电转换效率已达到25.8%，与晶硅电池26.5%的实验室纪录相差无几，而与HJT和TOPCon组成的叠层电池则高达29.2%和28.2%。
资料显示，叠层电池是由两个或多个吸收光谱互补的子电池串联或并联堆叠，通过宽带隙子电池吸收高能光子，窄带隙子电池吸收低能光子以减小损耗继而提高光子利用率。由于晶体硅具有1.12eV的带隙，因此应用于顶部的电池材料如果具有1.725eV的带隙，便可获得最高45%的光电转换效率。例如甲胺铅碘（CH3NH3PbI3）钙钛矿带隙为1.55eV，且调节范围可达1.55eV-2.3eV。
可以看出，单结钙钛矿在效率上相比于晶硅并没有显著优势，但叠层电池则高出53%-66%。京山轻机在近期发布的交流纪要中表示，钙钛矿从原理上更适合做叠层，尤其是在工艺上与HJT的亲和力更好。
成本：颠覆晶硅
除了效率优势以外，钙钛矿在成本端受益于制备工艺简单、原材料耗量少、能耗低等优势，生产成本仅为晶硅的50%，且彻底颠覆了晶硅冗长、复杂的生产工艺。
根据协鑫纳米披露的数据显示，钙钛矿组件的生产仅需一个工厂、45分钟即可完成，而晶硅组件则需要经历硅料、硅片、电池、组件等多个不同工厂的生产加工，最快也需要三天时间。
反映到生产成本上，钙钛矿组件单W成本约为0.5元/W，仅为晶硅组件的50%。根据协鑫纳米的测算，钙钛矿组件的单GW投资额仅为5亿元，而晶硅电池四大主制造环节则高达10亿元。同时，钙钛矿组件中钙钛矿层厚度仅为0.3μm，原材料用料极少且不存在稀缺性。据测算，每块晶硅材料组件消耗1kg硅材料，同样大小的钙钛矿组件仅消耗2g钙钛矿材料。此外，钙钛矿组件的制造能耗仅为0.12kWh/Wp，不及晶硅组件能耗的1/10。
对于光伏发电系统而言，除了效率以外，初始投资额和资产折旧的下降同样能够显著降低度电成本。也就是说，在相同效率下，单结钙钛矿仅成本的下降，便可与晶硅在度电成本上拉开显著差距。由此可见，在成本端钙钛矿相较于晶硅无疑是颠覆性的存在。
寿命与量产：不及晶硅
虽然钙钛矿在效率端和成本端相较于晶硅优势显著，但较短的使用寿命以及尚不成熟的量产工艺，是制约其实现产业化落地的两大关键因素。
相比于晶硅，钙钛矿具有质地脆弱、不耐高温、易氧化、湿气环境下易分解等特性，导致其使用寿命较短且光电转化率衰减较大。数据显示，钙钛矿组件的T80寿命（效率下降到初始值的80%）约为4000小时，距离晶硅组件的25年寿命相距甚远。
针对稳定性问题，业内也在不断加强研发，并提出了多种解决方式，例如使用全无机钙钛矿材料、提升封装工艺等。此外，据媒体报道，近期美国普林斯顿大学研究人员开发出第一款具有商业可行性的钙钛矿太阳能电池，预计使用寿命可达到30年。
除了使用寿命以外，量产工艺不够成熟也同样制约着钙钛矿的产业化落地。目前，实验室制备的高效率钙钛矿组件，多为使用溶液旋涂法在1cm2的极小面积薄膜上实现，而该工艺由于难以沉积大面积、连续的钙钛矿薄膜，因此无法满足大面积、低成本的量产需求。
虽然目前已有刮涂法、狭缝涂布法、喷涂印刷法等多种可实现大规模量产的生产工艺，但在量产光电转换效率上，与溶液旋涂法相比仍有较大差距。数据显示，当前钙钛矿组件的最高量产光电转换效率仅为21.4%（纤纳光电）。
声音：尚存分歧
对于优势与劣势同样显著的钙钛矿未来的发展前景，业内也出现了不同的声音。
特亿阳光总裁祁海珅在接受媒体采访时曾表示，当前阶段的钙钛矿更多是给晶硅赋能，增加钙钛矿技术的HJT叠层电池应该是技术融合的最佳突破路径，光电转换效率达到30%的可能性较大，这是单纯的晶硅电池无法触及的，需要钙钛矿技术的赋能加持方可实现。
钙钛矿是下一代光伏材料的最佳选择，其效率和稳定性已经在实验室中得到很好的验证。未来在实现产业化后，只要能够给运营商带来更高的回报率，替代晶硅就会水到渠成。
在光伏行业“降本增效”的发展逻辑下，如果叠层电池能够实现超过40%的光电转换效率，那么钙钛矿与晶硅之间必然是共存关系。当然，这并不是否定单结钙钛矿，其显著的成本优势，以及高柔性特征，具有广泛的应用场景。而转换效率更高的双结、三结叠层电池，则可能更多的被应用于光伏发电系统中。
结合光伏巨头的技术布局来看，像隆基绿能、通威股份等企业，均在HJT和钙钛矿领域拥有深度布局，同时也均涉及了同样适合做叠层电池的IBC。或许，在巨头的眼中，叠层电池才是光伏行业的未来。
现状：量产加速
正是基于广阔的发展前景，目前已有越来越多的企业和资本涌入钙钛矿领域，产业化进程也愈发提速。根据中银证券的统计，目前钙钛矿规划产能已超过27GW，开工近1GW，预计2023-2024年的产能增速将达到80%和256%。
具体到企业上，协鑫光电100MW钙钛矿生产线已于2021年开始试产，光电转换效率提升至18%，并于今年6月份顺利通过冰雹测试以及千瓦级户外应用测试；杭萧钢构子公司合特光电计划于2022年底投产首条异质结/钙钛矿叠层电池中试线，目标效率28%以上；纤纳光电产能规模达到100MW，并发布钙钛矿α组件，最高功率可达130W；极电光能于2021年启动150MW试制线建设，预计将于今年投产；通威股份布局的实验线，预计首片钙钛矿电池将于年内下线。此外，万度光能、仁烁光能、无限光能等多家企业亦已展开深度布局。
而在至关重要的设备领域，德沪涂膜、晟成光伏（京山轻机）、众能光电、迈为股份、捷佳伟创等企业均有部分产品实现交付。例如捷佳伟创的“立式反应式等离子体镀膜设备”（RPD）已通过厂内验收，并交付客户；晟成光伏的钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备已实现量产，并成功应用于多个客户端；迈为股份的激光设备已实现交付。
此外，在辅材领域，百佳年代于近期发布了业内首款钙钛矿封装胶膜，能够有效保障钙钛矿电池结构的完整性和稳定性，降低钙钛矿电池的老化衰减率，并已成功向协鑫光电实现交付。
进入2022年以来，钙钛矿电池技术成为了光伏行业乃至资本市场关注的焦点。在协鑫光电、纤纳光电等企业实现MW级量产的同时，也吸引了腾讯、宁德时代、碧桂园、高瓴等诸多名企的入局。与此同时，政府层面对于钙钛矿电池技术的发展也颇为重视，在相关政策文件中均明确指出要掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术。
随着晶硅电池已经愈发接近光电转换效率理论极限，钙钛矿电池凭借高效率、低成本优势，被诸多媒体以及研究机构誉为光伏行业的“颠覆者”。同时，由于其具有光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调等特性，非常适合与晶硅电池制成转换效率高达49%的硅/钙钛矿叠层电池，因此也有一种声音认为其是晶硅的“赋能者”。
那么，资本青睐、政策扶持的钙钛矿，究竟是“颠覆者”还是“赋能者”？
效率：赋能晶硅
钙钛矿电池是一种以钙钛矿型（ABX3型）晶体为吸光层的新一代光伏薄膜电池，具有光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调等特性，相比于晶硅电池，其光电转换效率上限更高，且非常适合与晶硅电池制成硅/钙钛矿叠层电池。
ScientificReport数据显示，单结钙钛矿电池光电转换效率极限为31%，略高于晶硅电池的29.43%，而双结叠层电池和三结叠层电池则高达45%和49%。目前，单结钙钛矿电池的实验室光电转换效率已达到25.8%，与晶硅电池26.5%的实验室纪录相差无几，而与HJT和TOPCon组成的叠层电池则高达29.2%和28.2%。
资料显示，叠层电池是由两个或多个吸收光谱互补的子电池串联或并联堆叠，通过宽带隙子电池吸收高能光子，窄带隙子电池吸收低能光子以减小损耗继而提高光子利用率。由于晶体硅具有1.12eV的带隙，因此应用于顶部的电池材料如果具有1.725eV的带隙，便可获得最高45%的光电转换效率。例如甲胺铅碘（CH3NH3PbI3）钙钛矿带隙为1.55eV，且调节范围可达1.55eV-2.3eV。
可以看出，单结钙钛矿在效率上相比于晶硅并没有显著优势，但叠层电池则高出53%-66%。京山轻机在近期发布的交流纪要中表示，钙钛矿从原理上更适合做叠层，尤其是在工艺上与HJT的亲和力更好。
成本：颠覆晶硅
除了效率优势以外，钙钛矿在成本端受益于制备工艺简单、原材料耗量少、能耗低等优势，生产成本仅为晶硅的50%，且彻底颠覆了晶硅冗长、复杂的生产工艺。
根据协鑫纳米披露的数据显示，钙钛矿组件的生产仅需一个工厂、45分钟即可完成，而晶硅组件则需要经历硅料、硅片、电池、组件等多个不同工厂的生产加工，最快也需要三天时间。
反映到生产成本上，钙钛矿组件单W成本约为0.5元/W，仅为晶硅组件的50%。根据协鑫纳米的测算，钙钛矿组件的单GW投资额仅为5亿元，而晶硅电池四大主制造环节则高达10亿元。同时，钙钛矿组件中钙钛矿层厚度仅为0.3μm，原材料用料极少且不存在稀缺性。据测算，每块晶硅材料组件消耗1kg硅材料，同样大小的钙钛矿组件仅消耗2g钙钛矿材料。此外，钙钛矿组件的制造能耗仅为0.12kWh/Wp，不及晶硅组件能耗的1/10。
对于光伏发电系统而言，除了效率以外，初始投资额和资产折旧的下降同样能够显著降低度电成本。也就是说，在相同效率下，单结钙钛矿仅成本的下降，便可与晶硅在度电成本上拉开显著差距。由此可见，在成本端钙钛矿相较于晶硅无疑是颠覆性的存在。
寿命与量产：不及晶硅
虽然钙钛矿在效率端和成本端相较于晶硅优势显著，但较短的使用寿命以及尚不成熟的量产工艺，是制约其实现产业化落地的两大关键因素。
相比于晶硅，钙钛矿具有质地脆弱、不耐高温、易氧化、湿气环境下易分解等特性，导致其使用寿命较短且光电转化率衰减较大。数据显示，钙钛矿组件的T80寿命（效率下降到初始值的80%）约为4000小时，距离晶硅组件的25年寿命相距甚远。
针对稳定性问题，业内也在不断加强研发，并提出了多种解决方式，例如使用全无机钙钛矿材料、提升封装工艺等。此外，据媒体报道，近期美国普林斯顿大学研究人员开发出第一款具有商业可行性的钙钛矿太阳能电池，预计使用寿命可达到30年。
除了使用寿命以外，量产工艺不够成熟也同样制约着钙钛矿的产业化落地。目前，实验室制备的高效率钙钛矿组件，多为使用溶液旋涂法在1cm2的极小面积薄膜上实现，而该工艺由于难以沉积大面积、连续的钙钛矿薄膜，因此无法满足大面积、低成本的量产需求。
虽然目前已有刮涂法、狭缝涂布法、喷涂印刷法等多种可实现大规模量产的生产工艺，但在量产光电转换效率上，与溶液旋涂法相比仍有较大差距。数据显示，当前钙钛矿组件的最高量产光电转换效率仅为21.4%（纤纳光电）。
声音：尚存分歧
对于优势与劣势同样显著的钙钛矿未来的发展前景，业内也出现了不同的声音。
特亿阳光总裁祁海珅在接受媒体采访时曾表示，当前阶段的钙钛矿更多是给晶硅赋能，增加钙钛矿技术的HJT叠层电池应该是技术融合的最佳突破路径，光电转换效率达到30%的可能性较大，这是单纯的晶硅电池无法触及的，需要钙钛矿技术的赋能加持方可实现。
钙钛矿是下一代光伏材料的最佳选择，其效率和稳定性已经在实验室中得到很好的验证。未来在实现产业化后，只要能够给运营商带来更高的回报率，替代晶硅就会水到渠成。
在光伏行业“降本增效”的发展逻辑下，如果叠层电池能够实现超过40%的光电转换效率，那么钙钛矿与晶硅之间必然是共存关系。当然，这并不是否定单结钙钛矿，其显著的成本优势，以及高柔性特征，具有广泛的应用场景。而转换效率更高的双结、三结叠层电池，则可能更多的被应用于光伏发电系统中。
结合光伏巨头的技术布局来看，像隆基绿能、通威股份等企业，均在HJT和钙钛矿领域拥有深度布局，同时也均涉及了同样适合做叠层电池的IBC。或许，在巨头的眼中，叠层电池才是光伏行业的未来。
现状：量产加速
正是基于广阔的发展前景，目前已有越来越多的企业和资本涌入钙钛矿领域，产业化进程也愈发提速。根据中银证券的统计，目前钙钛矿规划产能已超过27GW，开工近1GW，预计2023-2024年的产能增速将达到80%和256%。
具体到企业上，协鑫光电100MW钙钛矿生产线已于2021年开始试产，光电转换效率提升至18%，并于今年6月份顺利通过冰雹测试以及千瓦级户外应用测试；杭萧钢构子公司合特光电计划于2022年底投产首条异质结/钙钛矿叠层电池中试线，目标效率28%以上；纤纳光电产能规模达到100MW，并发布钙钛矿α组件，最高功率可达130W；极电光能于2021年启动150MW试制线建设，预计将于今年投产；通威股份布局的实验线，预计首片钙钛矿电池将于年内下线。此外，万度光能、仁烁光能、无限光能等多家企业亦已展开深度布局。
而在至关重要的设备领域，德沪涂膜、晟成光伏（京山轻机）、众能光电、迈为股份、捷佳伟创等企业均有部分产品实现交付。例如捷佳伟创的“立式反应式等离子体镀膜设备”（RPD）已通过厂内验收，并交付客户；晟成光伏的钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备已实现量产，并成功应用于多个客户端；迈为股份的激光设备已实现交付。
此外，在辅材领域，百佳年代于近期发布了业内首款钙钛矿封装胶膜，能够有效保障钙钛矿电池结构的完整性和稳定性，降低钙钛矿电池的老化衰减率，并已成功向协鑫光电实现交付。
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