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《NGMN发布6G网络架构演进路线图：共识、时间与持续改进是核心基石》

  • 来源专题：新一代信息技术
  • 编译者： 刘飞
  • 发布时间：2025-09-18

  • 下一代移动网络联盟（NGMN）正式发布《向6G演进的网络架构》框架文件，明确指出“共识、时间与持续改进”将是推动移动网络向6G及未来发展的关键原则。该框架强调，6G架构需基于5G坚实基础，弥补现有不足，支持新场景需求，并融合新兴技术趋势。NGMN呼吁为标准制定留出充足时间，以促进全球产业协作，实现平滑演进。

  • 原文来源：https://www.ngmn.org/publications/network-architecture-evolution-towards-6g.html
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相关报告

  • 《美国发布《微电子和先进封装技术路线图》》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：李衍
    • 发布时间：2023-03-31
    • 2023年3月1日，美国半导体研究联盟（Semiconductor Research Corporation, SRC）在美国商务部国家标准与技术研究院（NIST）资助下编制并发布《微电子和先进封装技术路线图》（以下简称“MAPT路线图”）临时报告，从生态系统、系统架构和应用、系统集成和基础微电子四个层面，规划并梳理关键核心技术和培育专业人才队伍所需的步骤，以确保未来美国在设计、开发和制造异质集成系统级封装（SiP）方面的创新能力。MAPT路线图以2021年版《半导体十年计划》和《异构集成路线图》为基础进行构建，提出了一个新的全面的3D半导体路线图，以指导即将到来的微电子革命。 MAPT路线图仍在开发，临时报告旨在广泛征集公众意见以实现高质量的最终路线图。MAPT路线图共包含12章。第一章为MAPT路线图报告概况，其余11章具体包括： 1. 可持续发展与能源效率。根据《半导体十年计划》，现阶段计算解决方案不可持续，随着计算需求的增加，计算的能源需求将超过市场上可用的能源。如果未来十年能源效率没有实现1000倍的提高，2040年后没有实现1000000倍的提高，计算将处于能源受限状态，不会增长、驱动新市场或刺激全球GDP增长。此外，由于全球半导体需求日益增长，以及美国《芯片法案》目标，预计未来几年美国的芯片制造将会增加。同时，从环境和人类健康的角度来看，芯片制造和先进封装所涉及的化学品、材料和工艺以及产品设计本身都必须尽可能可持续。可持续发展与能源效率的跨领域需求包括：（1）提高计算中的能源效率；（2）在半导体器件和系统的全生命周期中（如：设计、开发、制造、使用、产品使用寿命期后废弃管理）提高环境可持续性和效率；（3）随着社会需求的变化，可持续解决方案和系统创新所需的劳动力的发展。 2. 材料、衬底、供应链。本章聚焦微电子封装供应链生态的输入端，材料的来源、环境因素、成本等都会影响封装供应链的韧性和可持续性。MAPT路线图旨在确定未来几代先进电子封装结构中将使用的材料和化学品，重点考虑因素包括：高可靠性材料、新工艺材料、电气性能材料、机械性能/工艺可操作性材料、热管理材料、可靠性/温度/湿度性能优越材料和环境可持续材料。 3. 设计、建模、测试和标准。本章涉及未来的设计自动化组合和行业标准开发。这些设计工具和标准将有效帮助芯片和系统设计者探索和优化不同设计领域以及性能、功率/能源、面积/体积、保密性和安全性等指标，并将成为半导体行业的关键推动者。 4. 制造和工艺开发计量学。本章涵盖了半导体材料和器件研究、开发和制造等各个方面的测量。“表征和计量”可离线、在线和线上使用，包括物理和电气测量的所有方面。“表征和计量”涵盖了从原子尺度到宏观尺度的测量。对新材料和新结构的探索是表征密集型的，而且随着工艺技术的日益成熟，晶圆厂内计量（in-fab metrology）的使用也在增加。本章描述了MAPT路线图所有领域的表征和计量，从材料和器件到先进封装和异构集成以及系统。 5. 安全和隐私。本章确定了新出现的安全和隐私挑战，并概述了解决这些挑战的方法。本章对整个技术堆栈进行了全面分析，但重点强调了对制造和封装技术的影响。本章是对2019年IEEE发布的《异构集成路线图》（Heterogeneous Integration Roadmap）安全章节的补充。本章的主要主题包括：（1）异构集成中潜在的硬件安全漏洞；（2）确定SiP安全内容的可行策略，以及定义合理指标以评估安全弹性实施的可行策略；（3）针对特定应用的攻击预测和防御机制。 6. 劳动力发展。本章概述了未来十年MAPT领域劳动力的需求。美国上下一致认为，目前的人才库以及创建和支持美国国内MAPT劳动力的途径都远远达不到预期需求，并已成为关系美国经济和国家安全的关键点。目前，从技术认证师、专科学位操作员、维护工程师到硕士和博士工程师，MAPT领域不同教育水平的工人在数量、知识、技能和能力方面都不足以满足未来的需求。本章内容主要包括：（1）微电子劳动力需求的预测/时间表；（2）全国“赢得人心”运动的路线图；（3）整个MAPT生态系统的整体、有效的劳动力发展框架。 7. 应用驱动因素和系统要求。本章描述了各种应用领域的影响及其对MAPT路线图所涵盖的关键使能技术方向的影响，并具体讨论了数据中心和高性能计算、移动通信和基础设施、边缘计算和物联网、汽车、生物应用和健康、安全和隐私、以及防御和恶劣环境等应用实例。每一个应用领域都将以不同方式发展，并需要领域特定的系统来实现更高水平性能。 8. 先进封装与异构集成。本章重点介绍了微电子芯片的先进封装和异构集成的各个方面。由于使用更精细的晶体管（低于20nm）微缩芯片的成本优势正在减弱，因此有必要采用一种新方法，即将单个晶粒分解为更小的芯粒（chiplet）并在适当的技术制程上进行经济有效地制造。为了通过芯粒和无源元件的异构集成实现功能“缩放”，封装必须从“芯片载体”过渡到“集成平台”。随着微电子行业朝着为每个应用定制更高性能、更低功耗的解决方案发展，芯粒数量将继续增加。下一代封装技术需要支持这种异构集成的爆炸式增长，实现可以容纳极细间距I/O芯片和极细间距电路系统的互连。 9. 数字处理。本章重点介绍了已经渗透到现代社会各个方面的数字处理技术和基础设施。如今，产率问题、散热设计功耗（TDP）的实际限制、先进技术制程的高设计和制造成本对实现终端用户期望构成威胁。与此同时，人工智能/机器学习相关应用、高级认知需求、区块链等方面都要求处理不断增加的数据集，并执行越来越复杂的计算。单芯片封装解决方案不再适配数据密集型或高性能处理需求。此外，数据处理成本现在主要由将数据移动的能耗决定，包括在处理数据的微芯片内移动数据的能耗。将不同的未封装芯粒进行单片异构集成从而形成SiP，已成为解决这些挑战的重要方案。 10. 模拟和混合信号处理。模拟和混合信号处理驱动着模拟硬件的新兴应用和趋势，本章概述了该领域的短期、中期和长期前景。模拟元件对于世界-机器接口、传感、感知、通信和推理系统，以及所有类型的电气系统的电力分配、输送和管理至关重要。模拟信号处理或“模拟边缘”处理有助于减少必要的数字处理数量。本章的主要主题包括：（1）模拟和混合信号电路及处理；（2）电力转换和管理；（3）智能传感接口；（4）射频（RF）到太赫兹（THz）的器件、电路和系统（RF-to-THz devices, circuits and systems）。 11. 光子学和微机电系统。本章阐述了存储器、计算、传感、通信等所必需的重要配套技术。本章是对2021年荷兰PhotonDelta联盟和麻省理工学院微光子学研究中心发布的《国际集成光子学系统路线图》（Integrated Photonics System Roadmap – International, IPSR-I）的补充。本章的主要主题包括：（1）基于微机电系统和光子学的传感器和执行器；（2）用于通信的集成光子学；（3）用于存储器和计算的光子I/O；（4）材料和加工；（5）设计和建模支持。
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  • 《各国提前规划6G技术路线图》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2022-04-13
    • “我还没有用上5G，你们又开始谈论6G？”在以6G为主题的内容下面，这样的网友回复并不少见。一方面，从2020年5G在中国开始大规模建设开始，到现在5G签约用户超过7亿，但如果让消费者说5G和4G的业务体验有什么大的不同，大部分消费者的感受除了网速快一些，其他差别甚微；另一方面，作为5G应用的突破重点，垂直行业的5G应用在一些领域中初见成效，有了些规模，但远没有到爆发阶段。 现在谈论6G，无论是需求还是技术方向都有些像雾里看花。但6G的研究热情一直高涨，不仅在中国，全球亦如此，对6G的技术研究项目繁多，期望值甚高。因此，到底6G要实现什么功能，应用于什么场景，采用什么技术，结合5G的进展，6G技术目前既是创新源头也是争议焦点。 进击的全球6G 从2020年开始，针对6G的研究就已经启动。因为从2G、3G、4G到5G，大约每十年移动通信技术更新一代。业界许多人相信这是一个规律，按此规律，到2030年6G将登台商用。业内专家认为移动通信的发展规律也可以用“商用一代、研究一代、储备一代”来概括。因此，当2020年5G在全球开始商用，6G研发就提上了议事日程，而一些6G技术应该早于此，在数年前就开始有所储备。 世界主要国家和地区均已启动6G研究。欧盟提出相对清晰的规划路线图，在2020年第三季度完成了6G产学研框架项目；芬兰发布了6G白皮书《面向6G泛在无线智能的驱动与主要研究挑战》，对于6G愿景和技术应用进行了系统性展望；韩国政府提出“引领6G商业化”目标，计划2028年第一个实现全球6G商用；日本发布B5G推进战略目标，预计2025年完成6G基础技术研究，2030年商用；美国也从2018年开始6G研究，前期研究包括对6G芯片的研究，并在空天海地一体化通信特别是卫星互联网通信领域开展研究实践。 中国在“十四五”规划纲要中明确提出，要前瞻布局6G网络技术储备，先后成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组、IMT-2030（6G）推进组，推进6G各项工作。 6G研究首先要确定的是需求和应用场景，这同时要参考现有技术是否能够实现需求。如3G在研究之初确定的应用场景是在传语音的基础上能够传输图片和视频，传输速率要在1Mbps~10Mbps。4G的应用场景要实现对高清视频的传输，传输速率要在10Mbps~100Mbps。5G的应用场景则分为三种，一种是实现对VR/AR类视频的传输，传输速率在100Mbps~1Gbps；一种是实现工业场景的应用，网络要有确定的低时延和高可靠保障；还有一种是万物互联的应用，可以支持每平方公里接入百万级物联网终端。 IMT-2030（6G）推进组在2021年发布的《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》中对6G愿景做了这样的描述：6G将在5G基础上从服务于人、人与物，进一步拓展到支撑智能体的高效互联，实现由万物互联到万物智联的跃迁，最终助力人类社会实现“万物智联、数字孪生”美好愿景。 该《白皮书》进一步描述，未来6G业务将呈现沉浸化、智慧化、全域化等发展趋势，形成沉浸式云XR、全息通信、感官互联、智慧交互、通信感知、普惠智能、数字孪生、全域覆盖等八大业务应用。通信感知、普惠智能、数字孪生等智慧化业务应用借助感知、智能等全新能力，在进一步提升6G通信系统性能的同时，还将助力完成物理世界的数字化，推动人类进入虚拟化的数字孪生世界。 6G愿景下的新技术 前几代移动通信发展事实已经证明，预测十年后的应用，是一件吃力不讨好的事情。“我们提的愿景，有些是能实现的，更多的是需要我们“够一够”才能实现的，还有一些是6G实现不了、以后可能会实现的。”中国工程院院士张平在谈6G愿景与关键技术时，为愿景的“不保真”做了伏笔。 在这样的愿景设计下，哪些技术会成为关键？ 张平认为，6G可以达到“灵”的境界，可以提供虚拟的物理空间、行为空间和精神空间。与5G时的通信、计算、控制相比，6G增加了第四个维度——意识。意识会贯穿6G，表现在认知能力、内省能力和决策能力都更智能。提升意识需要算力的支持，6G的算力将比现在有百倍的提升。 与5G相同的是，6G技术目前主要涉及6G空口、6G网络架构两大方面。 张平说，从6G空口技术看，目前技术方向既有对传统技术的增强，也有创新技术。创新技术有基于AI的通信、新的通信感知功能、语义通信技术等，传统技术增强会体现在频谱、天线、多址、调制和编码等多个方面。太赫兹无线通信、可见光通信技术、动态频谱共享技术、全自由度双工、超大规模天线技术、智能超表面技术、无蜂窝大规模MIMO、NOMA技术（非正交）、新一代波形技术（对高速移动场景和高吞吐量场景采用不同的新波形）、新一代信道编码技术都在研究视野中。这些技术面临的挑战也不小，需要“够一够”才能实现。例如太赫兹通信，频谱越来越宽导致对器件的要求越来越高，太赫兹超大规模的MIMO和超小的等离子体天线单元都是支持太赫兹技术的器件。如果6G采用太赫兹，这两个将成为关键器件。 在6G网络架构上，中国工程院院士刘韵洁认为需要重点考虑6G网络的需求和目标，未来的新业务需要网络提供海量连接、高性能端到端传输时延、网内计算缓存及灵活接入处理能力，需要网络架构做出变革。全息通信、AR/VR、元宇宙等业务的发展，对网络提出了一系列新的要求与挑战，面向6G的未来网络将有巨大前景。确定性、可编程、云化、一体化安全也将成为未来网络的重要发展趋势，未来将从承载、管控、业务等方面，全方位提升网络能力。 在6G空口与网络架构之外，6G时期的天地空一体化网络也是备受关注的应用热点和技术热点。 6G愿景与实用性在“撕扯” 在研究这些新兴的通信技术的同时，对技术的可用性、实用性的质疑，也不绝于耳。中国电信研究院专家委副主任杨峰义的质疑和建议代表了运营商的角度。杨峰义说：“搞6G不可能脱离5G的现实，在网络系统中技术严重过剩。标准写了很多，但从结果看，一些是没有用的，有些标准虽然有用，但使用价值很低，而这会导致我们的设备成本增加。” “我们太容易把10年、20年、30年后的事情放到今天来看，我们认为万物互联已经到时候了，但实际情况并没有那么理想，过早的把未来的愿景搬到今天来实现，导致研究与现实脱节。”杨峰义说，“通信系统会越来越沉重，最后结果就是一层一层建下去，导致新业务做不好、业务重叠，客户体验差。” “我们对行业应用的认识太浅了，在5G时我们说垂直行业应用是蓝海，但现在看很多行业5G是匹配不上的，希望我们在做6G时要做一些变革。所谓的技术驱动最后可能导致网络越来越重，而在大特性上又对运营商没有吸引力，这样就有问题了。”杨峰义说，“我们希望网络不要简单地做加法。” 定义6G时，移动性是基本保证。杨峰义表示，在挖掘高频毫米波、太赫兹的同时，也注重真正发挥频段的优势，要提供服务、提供价值，这才是我们要关注的，中国基础电信运营商的频段是低、中、高频都有，希望6G把三个频段做整体考虑；网络要轻量化，在特殊场景下轻量化网络实现即插即用；网络要可编程和定制化，其中可编程比智能化更有意义。 中国工程院院士邬贺铨则从更深层的需求角度提出一系列观点，如6G不需要把在5G已经接近光速的基础上再提高10到100倍当成主要目标，大热的元宇宙不是6G应用的刚需，6G需要研究如何为工业应用划分专用的频率，低频段的挖潜应该是6G研究的着力点，而6G研究的痛点则是如何实现低成本的智简网络。 “我们国家重视6G的研究理所当然，但也要清醒认识到，不能因为竞争就不深入对6G的需求做研究，不下决心做长期的颠覆性原创技术研究，急于跟国外抢进度，脱离市场需要，反而容易被动。”邬贺铨说。
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