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5G的AiP封裝將伴隨材料、結構、可製造性測試等挑戰
 

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

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在未來的5G通訊系統中,訊號將在準毫米波(mmWave)和毫米波頻段中運行。極高的流量密度將需要更高頻的行動頻段,這種遠遠超過6GHz的無線區域型網路(WLAN),就需要使用到毫米波(頻段從28~39GHz及以上)的通訊。為了實現這些目標,就必須先行解決許多的挑戰,這些挑戰包括了系統級設計,以及材料、製程、天線和模組整合等相關的目標。

5G的AiP最關鍵在於模組的可靠性、外形尺寸和成本競爭力之間的取捨。
5G的AiP最關鍵在於模組的可靠性、外形尺寸和成本競爭力之間的取捨。

在這些頻譜中的5G通訊最大挑戰之一,就是輻射出的訊號功率,在自由空間中所產生的損耗。克服這種損失的一種方法,就是使用高增益天線陣列。這些陣列需要透過許多功率放大器,過程中也將會消耗大量的功率。因此,5G封裝的第一個要求,是確保具備良好的電氣和散熱解決方案。

而在這樣的封裝中,還必須使天線陣列(包括散熱器和反射器)完全整合在非常靠近晶片的位置,藉以實現小尺寸和高效性能。在這樣的狀況下,5G毫米波封裝就會根據應用的不同,而產生出數種不同的系統整合方案。封裝選項往往根據最終市場的需求而有很大的差異,包括性能、散熱、天線陣列的類型和數量,以及RF收發器晶片等。

與這些性能相關的要求中,最重要的是模組的可靠性、外形尺寸和成本競爭力之間的取捨。其中還包括對高性能毫米波高頻訊號方案、消費性電子與行動裝置,以及與汽車雷達解決方案等不同封裝結構的權衡評估。毫米波高頻訊號方案通常較不受形狀因素的限制,並且可以透過增加天線陣列和RF晶片等方式來增強訊號。

而對於消費性電子與行動裝置,主要驅動因素則是成本和外形尺寸。為了在受到約束的形狀因素中,更有效提升天線傳送功率與控制功耗,行動裝置通常需要透過AiP來提高通訊解決方案的整合度。將天線整合在與RF晶片相同大小的封裝內,此舉可大大地降低系統級設計的困難度。這種方法與天線本身不斷小型化的設計趨勢相結合,使其能夠使用與系統級封裝(SiP)相同的襯底技術,這樣的方法由於其實用性與重要性,已經獨立成為一種稱為AiP(Antennas in package)的天線封裝技術。而AiP封裝技術的問世,儘管為5G帶來全新的設計視角,然而所伴隨的設計、材料、結構、可製造性測試等議題,卻也為5G封裝帶來了更高層級的全新挑戰。

關鍵字: AiP 
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