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向欣电子

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5G毫米波手机射频芯片の散热透波绝缘材料

11-25 201人看过

射频前端为手机无线通信模块重要部分

导语:射频是半导体集成电路中模拟 IC 的重要组成。半导体分为分立器件与集成电路。按处理信号的特点,集成电路分为模拟 IC 与数字 IC,数字 IC 用于处理数字信号(例如 CPU、逻辑电路),模拟 IC 用于收集现实世界中的信号(包括光、声音、温度、湿度、压力、电流、浓度等),并进行包括放大、过滤等处理,可按照处理信号的类型继续划分为电源IC、信号链、射频等。而射频器件主要包括功率放大器、射频开关、低噪声放大器。此外,射频前端中的滤波器是无源器件(被动元器件),半导体属于有源器件。

射频前端为手机无线通信模块重要部分。手机的无线通信模块包含四部分,即天线、射频前端、射频收发、及基带,共同组成接收通路/下行链路和发射通路/上行链路。

 

简单来说,基带信号是指需要的处理信号,如麦克风接收到的音频,但其频率较低,不适合距离传输(一是天线长度与波长成正比、二是低频段频谱资源有限),因此需要把低频的基带信号加载到更高频的电磁波上,即用射频电流作为载波。以上过程被称作基带的调制(反向过程为解调),而射频前端则是对射频信号进行过滤和放大。

射频前端通过PA、滤波器进行信号的过滤与放大。射频前端主要器件包括:功率放大器、滤波器、开关、低噪音放大器、调谐器、双/多工器。

 

(1)PA:一般位于上行链路,用于增大信号功率,为有源器件。由于无线传输过程存在链路衰减,因此发射端信号的功率要足够大才能保证远距离传输,而PA正是通过向电源获取能量、来放大信号的输出功率。其主要工艺技术包括低频段的Si-CMOS和高频段的GaAs/GaN。

 

(2)滤波器:对特定频率的以外的频率进行滤除,为无源器件。滤波器由电阻、电感和电容的组合,其中电感阻止高频信号、允许低频信号通过,电容恰恰相反。滤波器有四种模式,低通滤波器(滤除高频信号)、高通滤波器(滤除低频信号),或者两者结合形成的带通滤波器、带阻滤波器。其主要工艺技术包括SAW,TC-SAW,BAW-FBAR,BAW-SMR。

 

(3)其他:开关用于实现射频收发通道的切换;LNA位于接受通路上,抑制噪音并放大天线接收到的微弱信号;双工器由接收端滤波器和发射端滤波器组成,用于实现射频收发通道的隔离。

PA、滤波器价值量占比达34%、54%。手机主要成本包括显示器(约20%)、相机(约10%)、及主板,其中主板主要包括三大芯片,即主芯片(约15%)、储存芯片(约10%)、射频前端(约8%)。射频前端中,PA和滤波器为价值量最高的两大器件,价值量占比分别为34%、54%。

 

   通信际代更迭带来的新频段解锁,是射频前端增长的核心驱动力

 

5G通过拓宽带宽、增加通路数量提高数据传输速度,而新增频段需要配套的射频前端器件。从2G到5G的通信际代更迭最显著的变化在于数据传输速度的提升而根据香农定律,提高数据传输速度的主要手段包括:

  • 提高带宽BW(注:带宽指调制载波占据的频率范围,即频率上限与下限的差,以Hz为单位);

  • 增加接收/发射通道的数目m;

  • 提高信噪比SNR(即S/(N+1),其中S为信号功率(W),N为噪音功率(W))。

 

具体到5G时代则是:

  • 方法一:通过解锁广阔的高频段资源(即新增的5G频段),使得最大带宽由4G的20MHz增加到5G的100MHz;→对射频前端的影响:5G手机除需向下兼容2/3/4G/频段外,还需要增加相应的射频器件与5G新增频段匹配。

  • 方法二:通过增加通道数量,以更高效地利用频谱资源→对射频前端的影响:相较于4G频段的1T2R(少量1T4R),5G频段将实行(NSA标准下)1T4R/(SA标准下)2T4R。

5G提速的两大方法:解锁高频资源以拓宽带宽、增加通路数量以提高传输效率。对更快传输速度的追求推动通讯时代更迭,2020年正式解锁5G。

  • 1G诞生于90年代,以摩托罗拉推出的大哥大为标志。2G始于20世纪初,以摩托罗拉和诺基亚为代表的功能机开始出现。

  • 3G时代以2008年iPhone3G的推出为开端,随后支持移动多媒体技术的智能手机席卷全球。

  • 4G时代开始于2013年,更快的传输速度使得数字经济成为可能,移动互联网开始从消费领域向生产领域渗透(如视频直播、移动购物等)。

  • 5G于2020年开启,更高速度使得通信场景由移动互联网转向物联网。

5G时代三大应用场景:eMBB、mMTC、uRLLC。3GPP对5G三大应用场景的定义为eMBB(应用于3D/超高清视频等的增强型移动宽带,即移动互联网场景)、mMTC(应用于智能家居、智慧城市的海量机器类通信,即物联网场景)和uRLLC(应用于无人驾驶、移动医疗、工业自动化等的超高可靠低延时通信,即物联网场景)。

5G时代提高传输速度的方法一:通过解锁广阔的高频段资源,获得更大带宽。2G-4G主要使用600MHz-3GHz频段,5G拓展至Sub-6GHz和毫米波段。电磁波是由电场与磁场在空间中以波的形式移动的电磁场,在真空中以光速传播,按频率高低分为光波和无线电波(频率范围在300KHz~300GHz)。

 

其中,无线电波被广泛用于广播、移动通讯、气象、卫星通信、导航定位等无线通讯领域。为保证不同领域使用的频谱资源不相互干扰,国际电信联盟(ITU)颁布了国际无线电规则,对无线频段进行统一的规划。目前,低频段资源(600MHz-3GHz)大部分已被1G-4G占用。而5G通过技术进步,将频谱资源拓宽至Sub6GHz频段(即FR1段)和毫米波段(即FR2段)。

高频段解锁后,最大带宽由4G的20MHz增加到5G的100MHz。5G解锁的两个频段中,FR1频段共6GHz带宽可用(注:600MHz-3GHz大部分已被1G-4G占用),FR2频段共249GHz宽带可用(注:毫米波段频率范围3-300GHz,剔除两个无法用于通讯领域的特殊频段,氧气吸收段57-64GHz、水蒸气吸收段164-200GHz)。而更广阔的频谱资源,意味着更大带宽,与4G单载波最大20MHz的带宽相比(通过载波聚合(CA,CarrierAggregation)可达到40/60MHz),5G最大带宽提升至100MHz。

5G时代提高传输速度的方法二:通过增加通道数量,提高利用效率。终端设备在5G频段采用1T4R(NSA下)/2T4R(SA下),而4G频段仅为1T2R。MIMO技术,即发射端和接收端都有多个天线,各自独立发送/接收信号,其提高传输速率的方法有三种:

  • (1)空间复用,不同天线发射不同信息,可以简单的理解为铺设高架桥,能够再不增加带宽的条件下,成倍地提升传输速率;

  • (2)空间多样,不同天线发送同样的信息,因此即使一个通路的电磁波受到干扰,其他通路仍能够接收信息,从而减少了信号同时衰减的可能性、也就提高了信号质量,理论上1T2R最多可实现3dB增益;

  • (3)波束赋形,借由多根天线产生一个具有指向性的波束,将能量集中在欲传输的方向,以增加信号质量。对于终端设备而言,5G频段将不再采用4G频段默认的1T2R(少量1T4R),而是实行1T4R(NSA标准下)、2T4R(SA标准下)。(注:1T4R指终端设别包含1路上行链路+4路下行链路)。

5G新增频段,需要增加相应的射频前端器件与之配套:因需要向下兼容旧频段,通信际代更迭意味着覆盖频段数提升。简单来说,一台5G手机如要保证在全球范围内、各运营商网络下皆可使用,需要通过多模多频实现无线通讯频段的全面覆盖,包括(1)纵向维度:向下兼容2/3/4G频段,(2)横向维度:兼容全球各国运营商不同频段。

 

我们以iPhone为例,可以看到当通讯时代由3G向4G演进时,手机支持频段数由3G时代约10个频段,大幅提升至4G时代约40个频段。4G时代高端机型覆盖频段数近40个,入门级手机覆盖频段数超过10个。一般中低端手机为区域性版本,支持频段数较少。我们以2016下半年发售不同型号手机为例,小米红米4A支持频段数不到20个,远小于同期iPhone7的近40个。此外我们统计了4G时代常用的频段数,其中4G频段25个、3G频段10个、2G频段4个。

 

5G时代开拓FR1/FR2资源,目前n77/n78频段采用最为广泛。5G的FR1\FR2段频谱资源分别在WRC-15\WRC-19(世界无线电通信大会15年/19年)上进行了划分。

 

(1)FR1段资源:从2016年开始,全球主要国家/区域纷纷开始划分5G频谱,其中600/700MHz频段在欧美部分国家使用,而n77(3.3-4.2GHz)/n78(3.3-3.8GHz)是目前5GNR应用最广泛的频谱,n79(4.4-5-GHz)主要由中日俄推行。

 

(2)FR2段资源:WRC-19就IMT-2020(5G)的毫米波频谱划分达成一致,将在24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2和66-71GHz频段进行划分。

中国移动获得n41/n79频段,中国电信、中国联通使用n78频段。我国三大运营商频谱划分方案于2018年底正式落地,根据方案,中国移动获得2.6GHz(n41)与4.9GHz(n79)频段、共260MHz带宽,中国电信/中国电新获得3.5GHz频段(n78)、分别100MHz带宽。中国其中n78/n79为新增频段,2575-2635MHz(属于n41)频段为中国移动对TD-LTE(4G)频段的重耕频段。

5G手机普遍支持5个以上5G频段,最多可支持17个5G频段。我们统计了目前主流的初代5G手机,发现除都支持n41/n78/n79三个频段外,n1/n3/n77也覆盖较多,OPPO高端机FindX2pro甚至支持10个5G频段。此外,根据移动相关建议,5G手机至少需要新增n78/n79两个频段,推荐增加n1/n3/n41三个频段。而根据最新的3GPP第17版,在5GNR标准下FR1频段共计56个频段,目前全球范围内n78/n79使用最为广泛。

 

5G新增频段,需要增加射频前端器件与之配套。目前主流的4G射频前端架构,多采用TRX(接收通路+发射通路)+DRX(分集接收)实现1T2R模式,且TRX和DRX通路都由集成模块实现。简单说就是按照频率高低,将各频段集成入六到八个模组中,即GSM/LB/MB/HBPAMID模组和GSM/LB/MB/HBDiversityFEM模组。而5G时代,则至少需要新增n78/n79两个频段对应的通路,在NSA标准下是1T4R,在SA标准下是2T4R。

 

预计2024年射频前端273亿美元空间,20-24年CAGR16%

根据我们预测2024年射频前端市场空间达273亿美元,20-24年CAGR达到16%。上一轮射频前端市场起步起始于4G时代,全网通需求使得覆盖频段数大幅增加,常用频段数由3G时代约10个频段提升至4G时代约40个频段,大幅拉动射频前端增长,市场价值2012-2019年CAGR高达15%。2020年5G时代正式开启,我们预计2024年射频前端市场空间将达到273亿美元,2020-2024年CAGR达16%,其中增量主要来自5G新增频段,为113亿美元。

 

具体测算方法及核心假设如下:

核心方法:采取“RFFE市场空间=单机RFFE价值×手机出货量”的方式进行预测。同时我们将手机按售价分为三档进行预测,高端机(>400美元,对应人民币3000元以上)、中端机(200-399美元,对应人民币1500-3000元)、低端机(>200美元,对应人民币1500元以上)。

 

我们将RFFE市场价值分为4G手机和5G手机部分分别预测。其中,5G手机RFFE市场价值拆解为两部分,既向下兼容的2-4G频段价值和新增5G频段RFFE价值。对于每部分的市场空间,我们采用“RFFE市场空间=手机出货量×单机频段数×单位频段价值”进行计算。

 

单机RFFE价值假设:

核心假设1:假设2021年2-4G单频段价值为0.54美元/个,且逐年递减。根据我们统计,目前高端机型单机RFFE在20美元/台以上,除三星GalaxyS9机型单频段价值较高外,其他几个机型单位频段RFFE价值均在0.59-0.61美元/个之间。(注:单位频段价值=单机RFFE价值/频段数目)。

 

核心假设2:假设2021年高端/中端/入门机型2/3/4G频段合计数目分别为31/18/12个。我们选取了29款2020年前后较为畅销的4G手机,其中高端/中端机型分别为14款、9款。根据我们统计,高端机频段数目在19-38个之间(其中仅3款手机频段数低于30个),平均频段数为31个;中端机频段数目在10-21个之间,平均频段数为16个。此外我们假设入门级手机频段数为12个。

 

核心假设3:假设2021年5G单频段价值为1.3美元/个,且逐年递减。我们这里以iPhone12为例,其RFFE价值为45美元,其中2-4G频段对应价值23美元,5G频段对应价值21美元,频段数17个,单位频段价值1.33美元/个。

 

核心假设4:假设2021年高端/中端/入门机型5G频段数分别为9/7/5,且逐年递增。我们选取了19款近年较为畅销的5G手机,其中高端/中端机型分别为11款、8款。根据我们统计,高端机频段数目在5-17个之间(其中仅3款手机频段数高于10个),平均频段数为9个;中端机频段数目在4-12个之间,平均频段数为7个;此外我们假设入门级手机频段数为5个。另外,我们预计未来频段数按照2-3个/年递增。

智能手机出货量及其档位分布假设:根据yole数据,预计2021年全球智能机出货量12.1台,其中5G3.5亿台,3/4G8.7亿台,到2024年5G手机出货量增长至6.8亿部,2020-2024年CAGR为34%。根据IDC数据,2020年Q1-Q3的5G手机出货量中,高档/中档/低档出货量占比分别为55%/45%/5%,4G手机中高档/中档/低档出货量占比分别为19%/24%/57%。在假设手机个档位占比变化是,我们假设未来5G、3/4G手机消费逐渐下沉,且智能机总的档位分布基本维持不变。

 

5G时代

  集成度提升叠加技术升级,持续推动射频前端创

而回溯2G到4G的通信技术迭代史,我们可以清晰地看到射频前端厂商两条并行不悖的发展路径:

 

1、覆盖频段数带来的集成化需求,推动了射频厂商或通过外延并购、或通过自行研发获得全产品线布局;2、通过技术革新、保证在新际代仍能提供高性能产品。

 

趋势一:集成化需求推动全产品线布局

从3G时代开始,出于节省PCB面积、降低手机厂商研发难度的考虑,射频前端逐渐由分立器件走向模组。该时期以日本厂商主导的无源器件集成化产品FEMiD为主流(主要集成滤波器、开关),而欧美厂商继续钻研有源器件PA产品,两者泾渭分明。但4G时代的到来,OEMs厂商产生了对PA和FEMiD进一步集成的需要,即PAMiD模组,推动了有源厂商与无源厂商的并购融合,拥有PA、滤波器及开关全产品线的四大射频前端巨头Qorvo、Skyworks、Broadcom(Avago)、Murata也由此诞生。

 

趋势二:高频趋势势不可挡,新技术应运而生

高频资源的不断解锁,需要RFFE不断推出新技术以保证性能。其中,我们重点关注射频前端的两大“兵家必争之地”,有源器件PA和无源器件滤波器:

 

技术一:PA的性能提升主要通过新材料于新工艺的结合,而非缩短制程。存储芯片、处理器等数字芯片的发展规律大致遵从摩尔定律,即每18个月芯片的性能提高一倍(即更多的晶体管使其更快),但射频前端作为模拟芯片,其特征尺寸的缩小并不能带来性能的提升和成本的下降:

  • 击穿电压随尺寸缩小降低,而对于PA而言,需要高工作电压才能提供高输出功率。

  • 模拟电路的整体尺寸并不随着特征尺寸缩小而等比例缩小(如电感),因此先进制程下,单位芯片成本不降反升。

观察过去几代通技术更迭,我们可以看到PA的主流发展路径为:

  • 终端:从SiCMOS到GaAsHBT/GaAsHEMT;

  • 基站:从SiLDMOS到GaNHEMT。

     

技术二:高频段下,滤波器由SAW技术迁移至BAW技术。与PA面临的挑战类似,滤波器也同样需要在高更频段、更大带宽下保持高性能。在2G时代,SAW滤波器为主流技术,以Murata为业界标准;而从3G时代开始,日本厂商的不断钻研工艺的匠人精神,并未能在高频段取得良好的性能(包括低插入损耗、高Q值等),而以Qorvo和Broadcom为代表的欧美厂商则通过高频段仍能保持高性能的BAW滤波器一举登上舞台。

5G时代

国产替代:道阻且长,行则将至

国内厂商涌现,从单一产品向模组化演进

 

国内厂商从单一产品向模组化产品演进,在布局、性能上仍存在提升空间。从海外厂商的发展路径看,主流厂商一般是先在单一器件(PA或滤波器)做到行业龙头水平,然后通过并购顺势完成从分立器件向模组化产品的转型。而从发展路径看,国内厂商也是从单一产品逐步向模组化产品演进,主要包括三类厂商。

 

(1)PA厂商:从2/3G频段切入,逐步向5G渗透,包括昂瑞微、唯捷创芯(联发科收购)、飞骧科技、迪瑞科(展讯收购)等,其中昂瑞微在2G/3G上全球市占率分别达75%/65%。此外,我们看到PA厂商已在模组化上走在前列,推出FEM\PAMiD\PAMiF等模组,但射频模组产品仍较为初级,以昂瑞微为例,公司推出的5GPAMid使用的频段为4G重耕频段,并没有涉及高频段的5GPAMid技术。

(2)滤波器厂商:包括与麦捷科技(出货国内手机一线厂商,与中电26所深度合作)、信维通信(与中电55所在SAW上深度合作)、无锡好达、诺思等。

(3)其他器件:如射频龙头卓胜微,平台型公司韦尔股份、艾为电子,从LNA\射频开关切入,并向其他器件、模组拓展。

    本产品是国内首创自主研发的高质量二维氮化硼纳米片,成功制备了大面积、厚度可控的二维氮化硼散热膜,具有透电磁波、高导热、高柔性、低介电系数、低介电损耗等多种优异特性,解决了当前我国电子封装及热管理领域面临的“卡脖子”问题,拥有国际先进的热管理TIM解决方案及相关材料生产技术,是国内低维材料技术领域顶尖的创新型高科技产品。    

什么是5G?

定义

“5G”一词通常用于指代第 5 代移动网络。5G 是继之前的标准(1G、2G、3G、4G 网络)之后的最新全球无线标准,并为数据密集型应用提供更高的带宽。除其他好处外,5G 有助于建立一个新的、更强大的网络,该网络能够支持通常被称为 IoT 或“物联网”的设备爆炸式增长的连接——该网络不仅可以连接人们通常使用的端点,还可以连接一系列新设备,包括各种家用物品和机器。公认的5G的优势是:

•具有更高可用性和容量的更可靠的网络

•更高的峰值数据速度(多 Gbps)

•超低延迟

与前几代网络不同,5G 网络利用在 26 GHz 至 40 GHz 范围内运行的高频波长(通常称为毫米波)。由于干扰建筑物、树木甚至雨等物体,在这些高频下会遇到传输损耗,因此需要更高功率和更高效的电源。5G部署最初可能会以增强型移动宽带应用为中心,满足以人为中心的多媒体内容、服务和数据接入需求。增强型移动宽带用例将包括全新的应用领域、性能提升的需求和日益无缝的用户体验,超越现有移动宽带应用所支持的水平。

 

毫米波是关键技术

     毫米波通信是未来无线移动通信重要发展方向之一,目前已经在大规模天线技术、低比特量化ADC、低复杂度信道估计技术、功放非线性失真等关键技术上有了明显研究进展。但是随着新一代无线通信对无线宽带通信网络提出新的长距离、高移动、更大传输速率的军用、民用特殊应用场景的需求,针对毫米波无线通信的理论研究与系统设计面临重大挑战,开展面向长距离、高移动毫米波无线宽带系统的基础理论和关键技术研究,已经成为新一代宽带移动通信最具潜力的研究方向之一。

毫米波的优势:   毫米波由于其频率高、波长短,具有如下特点:

频谱宽,配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量,适用于高速多媒体传输业务;可靠性高,较高的频率使其受干扰很少,能较好抵抗雨水天气的影响,提供稳定的传输信道;方向性好,毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大,使得传输波束较窄,增大了窃听难度,适合短距离点对点通信;波长极短,所需的天线尺寸很小,易于在较小的空间内集成大规模天线阵。

毫米波的缺点:毫米波也有一个主要缺点,那就是不容易穿过建筑物或者障碍物,并且可以被叶子和雨水吸收。这也是为什么5G网络将会采用小基站的方式来加强传统的蜂窝塔。

什么是TIM热管理?

 

定义

热管理?顾名思义,就是对“热“进行管理,英文是:Thermal Management。热管理系统广泛应用于国民经济以及国防等各个领域,控制着系统中热的分散、存储与转换。先进的热管理材料构成了热管理系统的物质基础,而热传导率则是所有热管理材料的核心技术指标。

导热率,又称导热系数,反映物质的热传导能力,按傅立叶定律,其定义为单位温度梯度(在1m长度内温度降低1K)在单位时间内经单位导热面所传递的热量。热导率大,表示物体是优良的热导体;而热导率小的是热的不良导体或为热绝缘体。

5G手机以及硬件终端产品的小型化、集成化和多功能化,毫米波穿透力差,电子设备和许多其他高功率系统的性能和可靠性受到散热问题的严重威胁。要解决这个问题,散热材料必须在导热性、厚度、灵活性和坚固性方面获得更好的性能,以匹配散热系统的复杂性和高度集成性。

随着智能时代的来临,人们对手机的需求越来越高,手机的硬件配置也随之提高,CPU从单核到双核在逐渐提升至四核、八核,屏幕大小和分辨率也不断提升。伴随着手机硬件和性能提升所带来的则是手机发热越来越严重的问题,如果热量未能及时散发出去面临的将是手机发烫、卡顿、死机甚至爆炸等问题。

      目前手机中使用的散热技术主要包括石墨散热、金属背板、边框散热、导热凝胶散热、热管散热、均温板等等。

5G时代硬件产品散热设计新趋势:

1、散热材料选择多种多样;

2、VC/铜管发挥核心作用;

3、散热设计从“点面”到“整(系统)”;

4、摄像头模组散热问题日益受到重视。

 

毫米波5G手机天线

射频天线

5G时代天线设计要求更高:首当其冲的,就是信号问题,想要信号好,就需要设计好手机的天线。而随着5G时代的来临,5G速度更快,为了做大量数据的吞吐,天线设计也采用了MIMO设计,也就是多进多出设计,5G甚至做到了4*4 MIMO。加上5G的加入,以及5G不同的频段,还可能涉及毫米波,这些使得5G天线的增加不再是增加一根这么简单,可能仅仅5G方面就要增加5至6根天线。再加上此前的2G、3G、4G的频段需要1-2根天线,仅仅这方面就需要如此多的天线数量。

       手机中布满了天线,从GPS、蓝牙、wifi、2G、3G、4G等频段。频率越低,尺寸越大。毫米波,顾名思义,其波长尺度在10mm内了,照波长四分之一计算,约2.5mm的点阵,就是组成有规则间距的阵列。4G的天线一般布置在手机上下端部和侧面,采用了LDS(立体电路的一种制造工艺,激光在3D曲面塑胶上选择性沉积金属工艺)和FPC(柔性线路板)配合侧面金属边框来实现终端天线功能:金属机身手机中,外露的中框一段金属与手机内FPC组成了天线.2017年玻璃机身手机开始流行,这类手机拟用到的工艺和材质依然是FPC和LDS工艺,也有把天线制造在玻璃壳体和玻璃支架上的,0.1-0.2mm厚度3D的玻璃支架上制造边框触摸和天线。

    5G的手机天线特点及其工艺:(1)5G终端天线,对周边金属很敏感,由于毫米波之波长很短,来自金属的干扰是非常厉害的,印刷线路板(即PCB板),需要其与有金属的物体之间需要保持1.5mm的净空。(2)5G天线是垂直与水平天线交互的点阵,这种垂直和水平交互的天线,对应垂直和水平两个极化方向的信号收发。(3)5G天线对安装位置有特殊要求,由于5G终端天线是相控阵体系,其天线单元需要合成形成聚焦波束,因此需要规则的位置进行摆放,天线不能被金属遮挡,适合3D空间扫描,规则的空间。5G终端,被人手和人体遮挡,其信号都会开始寻找最优误码率频段,形象的说,手机像一个长了眼睛的小宠物,一旦遮挡他,他即刻眼球四处转动寻找最优信道。我们把5G手机这一动作叫手机寻优,因此,设计终端时候,安装天线位置一开始就要合适,使其好寻优。目前手机终端中,最适合5G天线位置是两端,尤其是上端部(听筒位置附近),其他4G内天线都要给其让路,也就是说有优选位置权,其他天线移到他处。(4)5G天线是一个含芯片的模组,天线点阵,16个小的米粒大小的天线,不可能用16根屏蔽线引出信号到射频芯片了,需要就地解决与芯片连接难题。引出天线与点阵天线做成一体,一般一个芯片管理四个点阵。天线模组输出不是射频信号,可以用接插件引出端子到手机主板上。

     充满变革性技术创新的时代,带来了无数日常活动的变化。在这样的背景下,随着全新商业模式的涌现,提供商品与服务的旧方式被急剧改变或彻底抛弃,毫米波5G手机产品的设计也面临全新的挑战。

 

白石墨烯片在射频天线的应用   

      六方氮化硼(h-BN)这种二维结构材料,又名白石墨烯,看上去像著名的石墨烯材料一样,仅有一个原子厚度。但是两者很大的区别是六方氮化硼是一种天然绝缘体而石墨烯是一种完美的导体。与石墨烯不同的是,h-BN的导热性能很好,可以量化为声子形式(从技术层面上讲,一个声子即是一组原子中的一个准粒子)。

有材料专家说道:“使用氮化硼去控制热流看上去很值得深入研究。我们希望所有的电子器件都可以尽可能快速有效地散射。而其中的缺点之一,尤其是在对于组装在基底上的层状材料来说,热量在其中某个方向上沿着传导平面散失很快,而层之间散热效果不好,多层堆积的石墨烯即是如此。”与石墨中的六角碳网相似,六方氮化硼中氮和硼也组成六角网状层面,互相重叠,构成晶体。晶体与石墨相似,具有反磁性及很高的异向性,晶体参数两者也颇为相近。

 

射频天线的市场规模及发展

5G手机市场规模:根据预测,到2025年,5G相关的产品和服务的市场规模将达到15万亿美元。中国拥有5G基站数650万,用户数3亿个,用户覆盖率达58%。

而5G换机高峰期将出现在2020-2023年,届时手机出货量将恢复增长。预计国内5G用户渗透率将从10%提升到60%左右,5G换机潮将带动国内智能手机出货量恢复增长(见图:中国5G手机出货量预测)。

BN氮化硼膜材的模切加工生产工艺与人工石墨片类似

 

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