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2017/11/13 新兴5G无线通信为产业所有环节带来破坏式创新

 未来十年,无线基础设施和手机终端将如何变化?
  • 从4G到5G的转型需要破坏性封装创新,5G mmWave 或 5Gsub 6GHz- 哪种封装架构可以因应此需求?

  • 5G,破坏式创新指日可待

  • 5G带来复杂性和新商机

  • 系统级封装:满足5G要求的新设计

    第五代蜂巢式行动网络预估将在接下来2-5年的时间内到来,从而实现Gbps数据速率和大量新的应用和服务。开发这种速度技术的关键驱动因素之一是行动设备上的高画质视频的需求(如4K、8K等)。此外,如行动扩增实境/虚拟现实等未来应用,也将从这些技术能力中受益匪浅。此外,物联网IoT终端设备生成的某些数据量也需要通过蜂巢式网络传输。全球移动数据流量以惊人的速度增长,2017至2022年之间的复合年增长率预计将超过40%。

    在这个动态的市场环境系统下,“超摩尔定律”研究与策略咨询公司Yole Développement(Yole)持续针对RF射频电子产业进行调查,并以两份专门的报告提出了市场愿景:“5G’s Impact on the RF Front-End Industry”和 “Advanced RF System-in-Package for Cell Phones”. 从技术和市场分析两个方面,该公司详细介绍了5G市场细分区隔和市场环境生态,特别点出驱动因子和市场动态。 Yole分析师详细介绍了2015年至2025年的RF前端产业市场环境和预测,并研究了4G转型到5G的影响。技术发展路线图及射频前端行业策略也是这两份报告的一部分。Yole还分析了供手机应用的封装架构的演变。 Yole期待在5G mmWave中出现越来越多的破坏性系统级封装架构。

    5G的到来有哪些先决条件和挑战?未来十年,无线基础设施和手机终端将如何变化?哪些封装架构可以因应这样的趋势?... Yole的分析师提供了射频前端产业和5G革命的现况概览。

    今天,5G已不仅仅是一个梦想 - 这是一个热门议题。每个电信运营商、基站制造商、小型基地台网通设备制造商和消费者设备供货商都致力投身于5G的其中一项或所有三个方面的开发:

•5G物联网IoT应用,频率低于1 GHz的物联网设备需要低数据速率,以及远程覆盖和低成本。目前市场上已有相关技术,包括短距离无线电/ WiFi和SigFox和LoRa等专用网络。

•5G Sub-6GHz:频率低于6GHz,标志着实际的4G技术在大规模MIMO(多输入多输出)下的演进,更多的电信营运商整合和更多的前端模块集成将推展当前技术的局限。

•5G mmWave具有10 GHz以上的频率 - 通常为28 GHz、39 GHz或60 GHz,用于短距离、高数据速率的交换。目前在美国和韩国有两个特定的具体使用案例正被观察中:它包括Verizon和AT&T在美国的固定无线接入。时至今日,试验正在进行中,部署阶段将安排在美国约15个城市。第二个案例的重点是5G试用服务,将为通信业者KT支持韩国2018年2月的冬季奥运会。

Yole RF Electronics动态追踪的负责人Claire Troadec解释说:“这两种使用案例都有各自独有的规格,它们的共同点是透过28 GHz频谱,以获得更宽的带宽和更高的数据速率。她补充说:“此外,在2019年,高通预期将投入将5G mmWave手机推向市场。这将需要广泛的研发来解决天线集成问题,并设计一个5G mmWave射频前端,可以维持手机产业对性能、装置小型化和降低成本压力的需求。

5G mmWave领域开启了全新的需求,需要相当程度的技术破坏式创新。在mmWave频率下,信号路径长度变得特别重要,任何设计缺陷都会转化为相当大的信号损耗和器件性能的劣化。 “今天,射频系统级封装,主要是FEMiD和PAMiD,相当复杂,包含10-15个异质晶体管(硅基,III / V,MEMS等),以及混合引线键合、倒装芯片球或连接到有机封装衬底上,最多达7金属层的铜柱互连",Yole先进封装和半导体制造技术与市场分析师Andrej Ivankov如此认为。 “未来的5G sub 6 GHz,特别是5G mmWave将需要更高密度的芯片集成,以最小化信号路径并保持低损失。”

寻找创新的衬底(substrate )/重新分布层(RDL)解决方案将直接影响产品的性能和成功。除此之外,天线在系统级封装中的集成相较于选项,更接近是必备条件,也为从布局选择、处理到屏蔽等方面带来了一系列额外的挑战。供手机使用的未来RF封装创新正在多个层面上与5G sub 6GHz和5G mmWave技术同步并行,然而,实际的封装破壞式创新预计会出现在mmWave频率> 24 GHz的技术阶段。一些未来的RF封装任务是寻找低损耗材料,天线集成,前端可能的模具集成,封装架构的大修和屏蔽选项的探索 - 所有这些都是为了开发新一代5G RF系统级封装。到目前为止,已经研究的5G封装平台包括先进的倒装芯片基板解决方案,Fan-Out WLP和玻璃中介层。

有关技术和市场的报告,“5G对射频前端行业的影响(“5G’sImpact on the RF Front-End Industry”)”以及“手机先进射频系统”(Advanced RF System-in-Package for Cell Phones”)在i-micronews.com,RF Devices & Technologies reports section.部分都有详细介绍。

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