Среди этих инноваций особое место занимает инкапсуляция, представляющая собой критически важную область, требующую значительного развития. Это центральная тема нового отчета IDTechEx «Антенна в корпусе (AiP) для 5G и 6G 2024-2034: технологии, тенденции, рынки».
Технология «антенна в корпусе» (Antenna-in-package, AiP) представляет собой передовую технологию упаковки антенн, используемую в высокочастотной телекоммуникации. Благодаря коротким длинам волн миллиметрового диапазона (mmWave), AiP позволяет создавать гораздо более компактные антенны, которые могут быть легко интегрированы непосредственно в полупроводниковые корпуса, в отличие от традиционных дискретных антенн, монтируемых в качестве отдельных компонентов на печатных платах. Интеграция антенны и приемопередатчика на одном чипе обеспечивает ряд преимуществ, включая повышение производительности антенны и значительно меньшие габариты корпуса. В субтерагерцовом диапазоне частот, потенциально в спектре 6G, исследуются новые технологии упаковки антенн для прямой интеграции в радиочастотные компоненты. Однако эта область все еще находится на стадии исследований из-за различных проблем, связанных с производством и масштабируемостью.
Обзор технологий корпусирования антенн в зависимости от рабочей частоты. Источник: IDTechEx - "Антенны в корпусе (AiP) для 5G и 6G 2024-2034: технологии, тенденции, рынки"
Ключевые аспекты проектирования AiP
При разработке технологии AiP для высокочастотных коммуникационных устройств наиболее важным фактором становится экономическая эффективность. При целевой цене в 2 доллара за модуль AiP размером 1x1 доступность имеет основополагающее значение для широкого распространения, хотя это создает дилемму «курица или яйцо», поскольку внедрение должно предшествовать снижению затрат за счет эффекта масштаба. Использование экономически эффективных упаковочных материалов и процессов имеет важное значение. Кроме того, миниатюризация играет решающую роль, особенно для интеграции в потребительские устройства, такие как смартфоны, где размер компонентов имеет первостепенное значение. Для обеспечения возможности уменьшения размера корпуса при сохранении производительности и экономической эффективности необходимо использовать новые технологии упаковки.
Кроме того, для платформ AiP крайне важно достижение высокой производительности. Это включает в себя изготовление и интеграцию высокоэффективных широкополосных антенных решеток миллиметрового диапазона, а также обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) внутри системы. Оптимизация эквивалентной изотропно излучаемой мощности (EIRP) и обеспечение целостности сигнала (SI) и целостности мощности (PI) также имеют решающее значение. Интеграция высококачественных пассивных компонентов (Q-фактор) в совместное проектирование активных компонентов приемопередатчиков миллиметрового диапазона дополнительно повышает производительность. Надежность также имеет важное значение, требуя прямой передачи тепла от чипа наружу для рассеивания тепла от усилителей мощности. Масштабируемость добавляет еще один уровень универсальности, позволяя проектировать базовые модули, которые могут быть расширены для удовлетворения различных потребностей в приложениях с различными требованиями к мощности. Учет всех этих требований крайне важен при проектировании модуля AiP для высокочастотных коммуникационных устройств.
В новом отчете IDTechEx рассматриваются технологии AiP, разработанные для развивающихся сетей 5G mmWave и 6G. Анализируются технологии подложек, включая органические, LTCC и стеклянные, а также методы упаковки, такие как flip-chip и fan-out, от свойств материалов до технологичности производства. В отчете исследуется интеграция антенн в диапазоне частот выше 100 ГГц, приводятся примеры из практики и рассматриваются существующие проблемы, прогнозируется будущее, движимое передовыми решениями в области упаковки полупроводников.
Автор: д-р Ю-Хан Чанг, старший технологический аналитик компании IDTechEx
