《5G和6G应用的低损耗材料-2022版》

第五代通信技术（5G），不仅仅保障了流媒体应用的快速移动体验，它还实现了从汽车到远程机器人等各类设备之间的全面互联。随着各类盈利商业模式和杀手级应用的兴起，5G将成为增长最快的市场之一，据英国知名研究公司IDTechEx预测，到2033年5G相关市场规模将达到8420亿美元，为全球GDP每年带来数万亿的互联增长。

5G网络最具革命性的方面是使用高频通信技术，即5G毫米波（mmWave 5G）——利用26 GHz至40 GHz频谱。在如此高的频率下，许多技术和设备都面临着诸多挑战。高频信号会导致严重的传输损耗，需要更高功率和更高效的电源，并且会产生更多的热量。传输损耗是5G应用中天线设计和射频（RF）集成电路（IC）的痛点。对于低频5G，即6 GHz以下的5G（sub-6 GHz 5G），由于具有较高的数据传输速度，同样希望降低信号损耗。

5G毫米波面临的挑战、趋势和创新

据麦姆斯咨询介绍，随着未来5G毫米波的兴起，低损耗材料将有望实现快速增长，并发挥越来越重要的作用。在本报告中，IDTechEx调研了低损耗材料的发展前景，并通过五个关键因素（介电常数（Dk）、耗散因子（Df）、吸湿率、成本、可制造性）来衡量材料性能。低损耗材料不仅可以用作基板或PCB板，还可以用于先进封装，例如封装天线（Antenna in Package，AiP）便是一项重要趋势。

随着频率向毫米波方向发展，天线元件的尺寸将不断减小。因此，就可以将天线阵列放置到封装壳体中。这种集成方式还将有助于缩短射频路径，从而最大限度地降低传输损耗。封装天线将需要低损耗的材料作为基板（也包括重分布层）、电磁干扰（EMI）屏蔽、模压底层填充（MUF）材料等。

本报告研究的低损耗材料

本报告重点介绍了5G通信应用的低损耗材料，主要包括：

- 低损耗热固性材料：热固性材料在3G和4G通信设备市场中占据主导地位。但是，较高的介电常数（Dk）和耗散因子（Df）限制了它们在5G毫米波通信设备中的应用。本报告研究了主要材料供应商在减小热固性材料的介电常数和耗散因子方面所做出的努力。

- 聚四氟乙烯（PTFE）：高频应用中最常见的材料之一，例如汽车雷达系统和高速/高频（HS/HF）系统。

- 液晶聚合物（LCP）：已经被用于制造智能手机天线的柔性板，该市场将继续增长并扩展到其它应用领域。

- 低温共烧陶瓷（LTCC）：它的低介电常数和宽范围的耗散因子将加快基于LTCC的组件（例如小型高频滤波器）的使用。

- 其它：为了优化5G通信系统的性能，将使用种类繁多的材料，例如碳氢化合物、聚对苯醚（PPE或PPO）和玻璃。这些替代材料将占据5G通信设备材料市场的很大份额。

低损耗材料在半导体和电子封装中的应用

此外，尽管距离6G频谱分配还有几年的时间，但研究机构和材料供应商已经在探索满足下一代通信技术所提出的材料需求。本报告探讨了实现更低Df/Dk的方法以及潜在的6G应用，如可重构智能表面（RIS）等。

本报告针对5G通信设备的低损耗材料领域进行了十年预测（预测线超过五条），预测从以下角度细分：

- 频率：6 GHz以下频段、5G毫米波频段。

- 市场应用：基础设施、智能手机和客户端设备（CPE）的低损耗材料。

- 材料类型：探索6 GHz以下频段、5G毫米波频段低损耗材料的发展趋势。

5G通信应用的低损耗材料预测

基于材料趋势，IDTechEx预测了2023年~2033年5G通信应用的低损耗材料市场。到2033年，该领域市场规模将超过18亿美元。该报告从性能、技术趋势、潜力和大规模部署瓶颈等不同角度，对各类低损耗材料进行了全面分析。本报告基于IDTechEx庞大的5G基础设施和用户设备数据库，通过对整个5G通信供应链主要厂商的访谈交流，收集了一手数据并进行客观分析。

按频率细分的5G低损耗材料市场预测

审核编辑 ：李倩