Entre estas inovações, o encapsulamento destaca-se como uma área crítica que requer um desenvolvimento significativo. É o tema central do novo relatório da IDTechEx, "Antenna in Package (AiP) for 5G and 6G 2024-2034: Technologies, Trends, Markets".
A tecnologia Antenna-in-Package (AiP, do inglês Antena-em-Pacote) representa uma tecnologia avançada de encapsulamento de antenas utilizada nas telecomunicações de alta frequência. Aproveitando os comprimentos de onda curtos das aplicações de ondas milimétricas (mmWave), a AiP permite a criação de antenas muito mais pequenas que podem ser integradas diretamente em encapsulamentos de semicondutores, ao contrário das antenas discretas tradicionais montadas como componentes individuais em placas de circuito impresso. Esta integração da antena e do transceptor num único chip oferece diversas vantagens, incluindo um maior desempenho da antena e uma área de encapsulamento significativamente menor. Na gama de frequências sub-THz, potencialmente dentro do espectro 6G, estão a ser investigadas novas tecnologias de encapsulamento de antenas para integração direta em componentes de radiofrequência (RF). No entanto, este campo ainda está em fase de investigação devido a vários desafios de fabrico e escalabilidade.
Visão geral das tecnologias de encapsulamento de antenas com base na frequência de operação. Fonte: IDTechEx - "Antena em Pacote (AiP) para 5G e 6G 2024-2034: Tecnologias, Tendências, Mercados"
Principais considerações para o projeto de AiP
No desenvolvimento da tecnologia AiP para dispositivos de comunicação de alta frequência, a relação custo-benefício surge como a consideração mais crucial. Com um preço-alvo de 2 dólares por módulo AiP 1x1, a acessibilidade é fundamental para a adoção em larga escala, embora isto apresente um dilema do tipo "ovo e galinha", uma vez que a adoção deve preceder a redução de custos através de economias de escala. A utilização de materiais e processos de encapsulação com boa relação custo-benefício é essencial. Além disso, a miniaturização desempenha um papel crítico, principalmente para a integração em dispositivos de consumo, como os smartphones, onde o tamanho do componente é primordial. Para garantir que o tamanho do encapsulamento pode ser reduzido, mantendo o desempenho e a relação custo-benefício, é necessário tirar partido das novas tecnologias de encapsulamento.
Além disso, alcançar um elevado desempenho é vital para as plataformas AiP. Isto envolve o fabrico e integração de arranjos de antenas de ondas milimétricas de alto ganho e banda larga, bem como a garantia de compatibilidade eletromagnética (EMC) dentro do sistema. A otimização da potência isotrópica equivalente radiada (EIRP) e a garantia da integridade do sinal (SI) e da integridade da potência (PI) são também cruciais. A integração de componentes passivos de alta qualidade (fator Q) para o codesenvolvimento de componentes ativos de transcetores front-end de ondas milimétricas melhora ainda mais o desempenho. A fiabilidade também é essencial, exigindo a passagem térmica direta do chip para o exterior para dissipar o calor dos amplificadores de potência. A escalabilidade acrescenta outra camada de versatilidade, permitindo o design de módulos básicos que podem ser expandidos para atender a diversas aplicações com diferentes requisitos energéticos. Considerar todos estes requisitos é essencial ao projetar um módulo AiP para dispositivos de comunicação de alta frequência.
Este novo relatório da IDTechEx explora as tecnologias AiP (Antenas em Placa) adaptadas para as redes emergentes 5G mmWave e 6G. Analisa tecnologias de substrato, incluindo orgânicas, LTCC e vidro, juntamente com métodos de encapsulamento como flip-chip e fan-out, desde as propriedades dos materiais até à viabilidade de fabrico. O relatório explora a integração de antenas para além dos 100 GHz, oferece estudos de caso e aborda os desafios predominantes, projetando um futuro impulsionado por soluções avançadas de encapsulamento de semicondutores.
Autor: Dr. Yu-Han Chang, Analista de Tecnologia Sénior da IDTechEx
