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5G的AiP封装将伴随材料、结构、可制造性测试等挑战
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 报导】   2019年06月24日 星期一

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在未来的5G通讯系统中,讯号将在准毫米波(mmWave)和毫米波频段中运行。极高的流量密度将需要更高频的行动频段,这种远远超过6GHz的无线区域型网路(WLAN),就需要使用到毫米波(频段从28~39GHz及以上)的通讯。为了实现这些目标,就必须先行解决许多的挑战,这些挑战包括了系统级设计,以及材料、制程、天线和模组整合等相关的目标。

5G的AiP最关键在於模组的可靠性、外形尺寸和成本竞争力之间的取舍。
5G的AiP最关键在於模组的可靠性、外形尺寸和成本竞争力之间的取舍。

在这些频谱中的5G通讯最大挑战之一,就是辐射出的讯号功率,在自由空间中所产生的损耗。克服这种损失的一种方法,就是使用高增益天线阵列。这些阵列需要透过许多功率放大器,过程中也将会消耗大量的功率。因此,5G封装的第一个要求,是确保具备良好的电气和散热解决方案。

而在这样的封装中,还必须使天线阵列(包括散热器和反射器)完全整合在非常靠近晶片的位置,藉以实现小尺寸和高效性能。在这样的状况下,5G毫米波封装就会根据应用的不同,而产生出数种不同的系统整合方案。封装选项往往根据最终市场的需求而有很大的差异,包括性能、散热、天线阵列的类型和数量,以及RF收发器晶片等。

与这些性能相关的要求中,最重要的是模组的可靠性、外形尺寸和成本竞争力之间的取舍。其中还包括对高性能毫米波高频讯号方案、消费性电子与行动装置,以及与汽车雷达解决方案等不同封装结构的权衡评估。毫米波高频讯号方案通常较不受形状因素的限制,并且可以透过增加天线阵列和RF晶片等方式来增强讯号。

而对於消费性电子与行动装置,主要驱动因素则是成本和外形尺寸。为了在受到约束的形状因素中,更有效提升天线传送功率与控制功耗,行动装置通常需要透过AiP来提高通讯解决方案的整合度。将天线整合在与RF晶片相同大小的封装内,此举可大大地降低系统级设计的困难度。这种方法与天线本身不断小型化的设计趋势相结合,使其能够使用与系统级封装(SiP)相同的衬底技术,这样的方法由於其实用性与重要性,已经独立成为一种称为AiP(Antennas in package)的天线封装技术。而AiP封装技术的问世,尽管为5G带来全新的设计视角,然而所伴随的设计、材料、结构、可制造性测试等议题,却也为5G封装带来了更高层级的全新挑战。

關鍵字: AiP 
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