5G napędza innowacje w zakresie układów w.cz. w obudowach SiP

Wraz z pojawieniem się na rynku technologii 5G konieczne staje się całkowite przedefiniowanie sposobu działania toru radiowego w.cz. (RF) zapewniającego wymianę danych między siecią komórkową a modemem w smartfonach. 5G wykorzystuje nowe pasma RF (sub-6 GHz i mikrofalowe), które stanowią duże wyzwanie dla przemysłu półprzewodnikowego, zwłaszcza przy jednoczesnej konieczności zapewnienia coraz większej miniaturyzacji, np. przez integrację całego toru radiowego ze wzmacniaczem mocy do jednego modułu, współdzielenia anteny między front end RF i Wi-Fi itd.

Posłuchaj
00:00

W niższych pasmach, np. 600 MHz konstrukcja anteny, baluna i układu strojenia będzie stanowić wielkie wyzwanie inżynierskie właśnie z uwagi na wymiary. Z kolei w górnych pasmach problemów może przysporzyć konieczność jednoczesnego działania toru radiowego w wielu kanałach dla realizacji techniki 4×4 MIMO, niezbędnej dla zapewnienia wysokiej przepustowości komunikacji. To wszystko oznacza większe upakowanie w modułach radiowych front end wykonywanych jako system-in-package (SiP), a więc nowych rozwiązań obudów pozwalających umieścić wiele struktur i komponentów w małej objętości.

 
Architektura modułu RF FEM (Front-End Module) w smartfonie 5G, źródło Yole Developpement
 
Rozwój rynku obudów SiP dla układów RF w najbliższych pięciu latach, w podziale na standardy komunikacyjne, wg Yole

Obudowy SiP dla układów w.cz. można podzielić na dwa segmenty: pierwszego poziomu - na poziomie struktur - stosuje się je do zamykania elementów, takich jak fltry, przełączniki, wzmacniacze i struktury chipów, oraz 2 poziomu, który jest wykonywany na poziomie procesu SMT, gdzie różne obudowy z poziomu 1 są montowane na podłożu SiP razem z podzespołami pasywnymi.

W obudowach SiP montowane są: PAMiD (moduł wzmacniacza mocy z zintegrowanym duplekserem), PAM (moduł wzmacniacza mocy), Rx DM (receive diversity module), ASM (switchplexer; moduł przełącznika antenowego), antenapleksery, LMM (wzmacniacz niskoszumowy z modułem multipleksera), MMMB PA (wielomodowy, wielopasmowy wzmacniacz mocy) i moduły front-end na zakres mikrofalowy. Pakowanie komponentów do obudów SiP wykonują głównie specjalizowane firmy usługowe, tzw. OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test), a więc firmy takie, jak ASE, Amkor, JCET, SPIL, PTI, TSHT, Kyec, Utag, ChipMOS. Rynek tych usług - 1. i 2. poziom - wyniósł w 2018 roku 3,3 mld dolarów. Według Yole Developpement wzrośnie on w okresie 2018-2023 średnio o 11,3%, do wartości 5,3 mld dolarów.

 
Moduły RF FEM - rozwój na przestrzeni lat 2002-2022, wg Yole

Aktualnie jeden SiP FEM (Front End Module) dla LTE zawiera od 10 do 15 struktur zmontowanych z wykorzystaniem kulek flip-chip na podłożach organicznych zawierających od 8 do 18 warstw. W niektórych rozwiązaniach wzmacniacz mocy jest montowany za pomocą bondingu poza podłożem organicznym i przyklejany do wkładki miedzianej. Całość jest ekranowana i pokrywana lakierami konformalnymi. Wersje dla 5G będą jeszcze bardziej upakowane, a komponenty w obudowie SIP będą montowane do podłoża organicznego po obu stronach.

Jednym z ważniejszych problemów technologicznych staje się wyprowadzenie z tego układu anteny. Wiele pasm częstotliwości, multipleksowanie kanałów, MIMO, komplikują przyłącze, ułożenie komponentów i połączenia wewnętrzne. Stąd w zakresie mikrofal oczekiwane jest zintegrowanie anteny w obudowie SiP FEM - tzw. antenna-in-package (AiP). Zjawiska i trendy w tym specjalistycznym segmencie rynku pokazujemy na ilustracjach.

 
Aplikacje, ich wymagania co do szybkości transferu danych, wymagane pasma i rozwój na przestrzeni lat, wg Yole Developpement
Powiązane treści
Dobra koniunktura na rynku SiP
Intel zapowiedział wyjście z biznesu smartfonowych modemów 5G
Przyszłość rynku modułów SiP
5G rusza w Wielkiej Brytanii
Sieci 5G otworzą rynek na podzespoły z fosforku indu
W 2026 roku wartość rynku układów SiP przekroczy 19 mld dolarów
Polacy są niestety mało innowacyjni
Intel, MediaTek i Qualcomm zdominują dostawy chipów 5G
Technologia 5G zapewni popyt na aparaturę do badań EMC
Snapdragon 855 pierwszym procesorem Qualcomma dla technologii 5G
Problemy Huaweia mogą opóźnić wdrożenie europejskiej sieci 5G
Podzespoły RF z GaN i SiC kluczowymi komponentami dla sieci 5G
Sieci 5G napędzą rynek na półprzewodniki w.cz.
Firmy pamięciowe spodziewają się gwałtownego wzrostu napędzanego przez 5G
Zobacz więcej w kategorii: Gospodarka
Aktualności
NXP zamierza zwolnić 1600 pracowników
Projektowanie i badania
Sztuczna inteligencja w projektowaniu
Mikrokontrolery i IoT
Infineon nowym liderem rynku mikrokontrolerów
Produkcja elektroniki
Wzrost popularności technologii chipletów – nowa era w produkcji układów scalonych
Optoelektronika
Valeo i TactoTek ogłaszają współpracę w zakresie innowacyjnych rozwiązań oświetleniowych dla motoryzacji
Mikrokontrolery i IoT
STMicroelectronics prezentuje mikrokontrolery STM32U3 - nowy poziom innowacji w ultraniskim poborze mocy
Zobacz więcej z tagiem: Produkcja elektroniki
Gospodarka
Wzrost popularności technologii chipletów – nowa era w produkcji układów scalonych
Targi zagraniczne
Embedded World Exhibition&Conference 2025
Targi krajowe
VIII Targi Elektroniki i Automatyki TEiA
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów