本產(chǎn)品是國內(nèi)首創(chuàng)自主研發(fā)的高質(zhì)量二維氮化硼納米片，成功制備了大面積、厚度可控的二維氮化硼散熱膜，具有透電磁波、高導(dǎo)熱、高柔性、低介電系數(shù)、低介電損耗等多種優(yōu)異特性,解決了當(dāng)前我國電子封裝及熱管理領(lǐng)域面臨的“卡脖子”問題，擁有國際先進(jìn)的熱管理TIM解決方案及相關(guān)材料生產(chǎn)技術(shù)，是國內(nèi)低維材料技術(shù)領(lǐng)域頂尖的創(chuàng)新型高科技產(chǎn)品。

什么是5G?

一

定義

“5G”一詞通常用于指代第5代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。5G是繼之前的標(biāo)準(zhǔn)（1G、2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)）之后的最新全球無線標(biāo)準(zhǔn)，并為數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用提供更高的帶寬。除其他好處外，5G有助于建立一個(gè)新的、更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能夠支持通常被稱為 IoT 或“物聯(lián)網(wǎng)”的設(shè)備爆炸式增長的連接——該網(wǎng)絡(luò)不僅可以連接人們通常使用的端點(diǎn)，還可以連接一系列新設(shè)備，包括各種家用物品和機(jī)器。

公認(rèn)的5G優(yōu)勢(shì)是：

?具有更高可用性和容量的更可靠的網(wǎng)絡(luò)

?更高的峰值數(shù)據(jù)速度（多Gbps）

?超低延遲

與前幾代網(wǎng)絡(luò)不同，5G網(wǎng)絡(luò)利用在26GHz 至40GHz范圍內(nèi)運(yùn)行的高頻波長（通常稱為毫米波）。由于干擾建筑物、樹木甚至雨等物體，在這些高頻下會(huì)遇到傳輸損耗，因此需要更高功率和更高效的電源。

5G部署最初可能會(huì)以增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶應(yīng)用為中心，滿足以人為中心的多媒體內(nèi)容、服務(wù)和數(shù)據(jù)接入需求。增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶用例將包括全新的應(yīng)用領(lǐng)域、性能提升的需求和日益無縫的用戶體驗(yàn)，超越現(xiàn)有移動(dòng)寬帶應(yīng)用所支持的水平。

二

毫米波是關(guān)鍵技術(shù)

毫米波通信是未來無線移動(dòng)通信重要發(fā)展方向之一，目前已經(jīng)在大規(guī)模天線技術(shù)、低比特量化ADC、低復(fù)雜度信道估計(jì)技術(shù)、功放非線性失真等關(guān)鍵技術(shù)上有了明顯研究進(jìn)展。但是隨著新一代無線通信對(duì)無線寬帶通信網(wǎng)絡(luò)提出新的長距離、高移動(dòng)、更大傳輸速率的軍用、民用特殊應(yīng)用場(chǎng)景的需求，針對(duì)毫米波無線通信的理論研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨重大挑戰(zhàn)，開展面向長距離、高移動(dòng)毫米波無線寬帶系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究，已經(jīng)成為新一代寬帶移動(dòng)通信最具潛力的研究方向之一。

毫米波的優(yōu)勢(shì)：毫米波由于其頻率高、波長短，具有如下特點(diǎn)：

頻譜寬，配合各種多址復(fù)用技術(shù)的使用可以極大提升信道容量，適用于高速多媒體傳輸業(yè)務(wù)；可靠性高，較高的頻率使其受干擾很少，能較好抵抗雨水天氣的影響，提供穩(wěn)定的傳輸信道；方向性好，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大，使得傳輸波束較窄，增大了竊聽難度，適合短距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；波長極短，所需的天線尺寸很小，易于在較小的空間內(nèi)集成大規(guī)模天線陣。

毫米波的缺點(diǎn)：毫米波也有一個(gè)主要缺點(diǎn)，那就是不容易穿過建筑物或者障礙物，并且可以被葉子和雨水吸收，對(duì)材料非常敏感。這也是為什么5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)采用小基站的方式來加強(qiáng)傳統(tǒng)的蜂窩塔。

什么是TIM熱管理?

定義

熱管理？顧名思義，就是對(duì)“熱“進(jìn)行管理，英文是：Thermal Management。熱管理系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)以及國防等各個(gè)領(lǐng)域，控制著系統(tǒng)中熱的分散、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換。先進(jìn)的熱管理材料構(gòu)成了熱管理系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而熱傳導(dǎo)率則是所有熱管理材料的核心技術(shù)指標(biāo)。

導(dǎo)熱率，又稱導(dǎo)熱系數(shù)，反映物質(zhì)的熱傳導(dǎo)能力，按傅立葉定律，其定義為單位溫度梯度（在1m長度內(nèi)溫度降低1K）在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)單位導(dǎo)熱面所傳遞的熱量。熱導(dǎo)率大，表示物體是優(yōu)良的熱導(dǎo)體；而熱導(dǎo)率小的是熱的不良導(dǎo)體或?yàn)闊峤^緣體。

5G手機(jī)以及硬件終端產(chǎn)品的小型化、集成化和多功能化，毫米波穿透力差，電子設(shè)備和許多其他高功率系統(tǒng)的性能和可靠性受到散熱問題的嚴(yán)重威脅。要解決這個(gè)問題，散熱材料必須在導(dǎo)熱性、厚度、靈活性和堅(jiān)固性方面獲得更好的性能，以匹配散熱系統(tǒng)的復(fù)雜性和高度集成性。

5G毫米波手機(jī)天線工藝設(shè)計(jì)交流探討

隨著5G時(shí)代的到來，手機(jī)的屏占比越來越大，電池容量不斷提升，還要整機(jī)做薄，在很有限的空間上要布局5G、藍(lán)牙、 WIFI、NFC和無線充電等等，外加MIMO技術(shù)還需要布局多個(gè)天線，對(duì)射頻技術(shù)、結(jié)構(gòu)布局、工藝開發(fā)等工作都是很大挑戰(zhàn)。同時(shí)5G用于數(shù)據(jù)通訊的場(chǎng)景激增，形成萬物互聯(lián)的態(tài)勢(shì)，因此對(duì)天線的適應(yīng)性要求激增。

手機(jī)天線還有一個(gè)重要的關(guān)注點(diǎn)，即工藝和材質(zhì)的變化。5G時(shí)代的頻段可分為Sub-6和毫米波兩大頻段。在Sub-6頻段，MIMO天線是主流，并且還將增大MIMO天線的數(shù)量，比如8X8MIMO、16X16MIMO等。

在工藝上，LDS、FPC、PDS等傳統(tǒng)天線加工工藝仍然適用，真正將發(fā)生變化的是毫米波頻段。5G毫米波將采用陣列天線，在天線制作原理以及加工工藝上與傳統(tǒng)天線都有很大的不同。一是通過波束成型提升信號(hào)傳輸距離。5G毫米波由于頻率高，傳輸距離短，只能通過陣列天線以及波束成型來增加天線的增益，以克服在空氣中傳輸距離短的問題，因此5G天線由原來4G的全向天線變?yōu)榱硕ㄏ蛱炀€。二是通過“移相器+衰減算法”減少信號(hào)受阻衰減。

波束成形模塊只提高了毫米波的傳輸能力，但沒有解決信號(hào)受到阻礙物衰減過快的問題，目前主要有兩種解決方案，一是利用數(shù)字相移器與衰減器的算法，來控制波束追蹤手機(jī)用戶，以維持訊號(hào)的穩(wěn)定度；二是增加波束成形模塊的數(shù)量，以達(dá)到通信無死角的設(shè)計(jì)方案。三是毫米波天線需要新的加工工藝。天線尺寸跟工作頻率成反比，毫米波的頻率變高，天線尺寸變小，傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單的加工形式精度不夠，還得借助于其他的加工形式，如高通毫米波天線模塊采用的LTCC工藝。

材質(zhì)方面，受天線基材需要低介電常數(shù)這一因素的影響，預(yù)計(jì)在Sub-6頻頻段將采用MPI和PDS，毫米波將采用LCP、LTCC、PDS。同時(shí)，隨著信號(hào)頻率的快速提升，以前默默無聞的因天線自身材料造成的額外損耗影響也將跳入大家的視野。

有手機(jī)天線專家在演講時(shí)提出，從1G乃至于5G的sub-6GHz（低于6 GHz）頻段，天線設(shè)計(jì)的主要挑戰(zhàn)基本上是來自于“數(shù)量的增長”，如無線通信頻段數(shù)量的增長及天線數(shù)量上的增長。

然而，到了5G毫米波頻段，手機(jī)天線設(shè)計(jì)從單天線且波束固定的天線設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)樘炀€陣列（多天線單元）的設(shè)計(jì)，同時(shí)還是可波束賦形（beamforming）的陣列設(shè)計(jì)。故黃博士認(rèn)為，5G毫米波的天線陣列設(shè)計(jì)對(duì)手機(jī)天線設(shè)計(jì)的技術(shù)與藝術(shù)而言，則可視為是“質(zhì)的跳躍”。

在5G的大潮中，除了芯片廠商、運(yùn)營商，與設(shè)備廠商外，終端廠商也扮演著重要的角色。因其整體與用戶更加貼近，故可以為使用場(chǎng)景的技術(shù)預(yù)研，及終端性能的挖掘與優(yōu)化進(jìn)行積累準(zhǔn)備，而5G手機(jī)的天線設(shè)計(jì)便是手機(jī)無線通信性能研究與優(yōu)化極為重要的方向之一。而可見的未來，手機(jī)基本而言依然是人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪匾臒o線通信工具之一，而無線通信的品質(zhì)好壞很大程度即取決于天線性能。

何謂天線？它有什么作用？以工程上的基本定義而言，天線是一個(gè)過渡元器件，其擔(dān)負(fù)著終端與自由空間端間電磁能量平滑有效率進(jìn)行收發(fā)傳遞的功用，且天線在無線通信鏈上，其是發(fā)射端的最后一級(jí)，但卻又是接收端的第一級(jí)，即其同時(shí)身兼前鋒與后衛(wèi)的角色，也如山海關(guān)一般，是中原出塞的最后一關(guān)，但卻又是塞入中原的第一關(guān)，故若山海關(guān)不振，則中原震蕩，京師危矣，故天線在無線通信鏈路上的關(guān)鍵地位不言而喻。

對(duì)于無線通訊設(shè)備來說，天線對(duì)此些設(shè)備起的作用，相當(dāng)于眼睛和耳朵之于人類。性能低下的天線常常造成高掉話率與更短的通訊距離，好比因近視和弱聽造成人類較短的視力距離和較差的聽力品質(zhì)。

回顧這些年天線設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程時(shí)，在1G到3G世代的手機(jī)天線設(shè)計(jì)，基本可由天線設(shè)計(jì)師獨(dú)力完成，但到了4G LTE時(shí)代，由于頻帶的增多與頻率下探，在受限的天線有效空間下，往往需借助電調(diào)諧器件，以達(dá)更有效率的輻射，而此時(shí)軟件便對(duì)手機(jī)天線設(shè)計(jì)有所涉入與貢獻(xiàn)，但此時(shí)軟件工作仍屬于支持天線設(shè)計(jì)師的輔助角色，到了5G毫米波的天線陣列設(shè)計(jì)，軟件的角色已經(jīng)不再只是按照天線設(shè)計(jì)師的要求進(jìn)行協(xié)助，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢灾苯佑绊懖ㄊx形陣列性能良莠的關(guān)鍵角色。

1G到3G，天線設(shè)計(jì)師對(duì)手機(jī)天線設(shè)計(jì)是主宰的角色，而到4G是主導(dǎo)的角色，到了5G毫米波，則轉(zhuǎn)變?yōu)榕c軟件工程師協(xié)作的角色，而這也是由另一視角與觀點(diǎn)再次說明5G手機(jī)毫米波天線陣列設(shè)計(jì)本質(zhì)上的轉(zhuǎn)變。

而因毫米波通信的高頻傳輸，故能因其大的帶寬帶來更高的通信系統(tǒng)容量，而使無線傳輸速率進(jìn)一步增長，而支撐5G主要場(chǎng)景之一“熱點(diǎn)高容量”的無線通信指標(biāo)要求，以提升用戶5G的無線體驗(yàn)。而如前述，毫米波天線陣列便是這一高速無線體驗(yàn)的關(guān)鍵支柱。

而目前雖然5G手機(jī)整機(jī)主要且直接的毫米波天線性能指標(biāo)尚未明確及訂出，但一般可分為兩個(gè)維度，一個(gè)是EIRP（Effective Isotropic Radiated Power，有效無向輻射功率）的最大值與最小值，因?yàn)槿鬍IRP太大，會(huì)造成對(duì)其他系統(tǒng)的EMI（Electromagnetic Interference，電磁干擾）；而若EIRP太小，則無法保證有效的無線通信品質(zhì)，故毫米波天線陣列的EIRP需規(guī)范在一合理的最大與最小值區(qū)間之內(nèi)。

另一維度是最低的波束空間覆度，因越廣的空間覆蓋越有助于用戶的無線體驗(yàn)，但越廣的空間覆蓋，則往往需要犧牲手機(jī)外形設(shè)計(jì)的極致性與吸引力，故在毫米波束廣覆蓋度與手機(jī)整體競(jìng)爭(zhēng)力兩者間需做適當(dāng)?shù)臋?quán)衡，而這其實(shí)也是目前3GPP RAN4 （Radio Access Network）5G毫米波討論的重點(diǎn)熱區(qū)。

此外，毫米波波束賦性天線陣列有不同的設(shè)計(jì)架構(gòu)與方向，但現(xiàn)今手機(jī)毫米波天線陣列較為主流與合適的可能方向一般是基于相控陣（phased antenna array）的方式，而相控陣毫米波天線陣列實(shí)現(xiàn)的方式主要可分為三種，即：AoB （Antenna on Board，即天線陣列位于系統(tǒng)主板上)、AiP （Antenna in Package，即天線陣列位于芯片的封裝內(nèi))，與AiM （Antenna in Module，即天線陣列與RFIC形成一模組)。

雖此三者各有優(yōu)勢(shì)之處，但目前更多的是以AiM的方式實(shí)現(xiàn)，而AiM毫米波波束賦性天線陣列的設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要有：天線陣列（包含feeding network，即饋入網(wǎng)路）的設(shè)計(jì)與優(yōu)化能力、板材（substrate）與涂料（coating）的選擇與驗(yàn)證能力、電氣系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)環(huán)境的設(shè)計(jì)與優(yōu)化能力、模組化制程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力，與軟件算法的設(shè)計(jì)與優(yōu)化能力等。而黃博士也分享手機(jī)毫米波的射頻前端主要電路框圖，黃博士表示，射頻前端器件（如：功率放大器，PA與低噪聲放大器，LNA，即相移器，PS）皆會(huì)整合入射頻芯片（RFIC）內(nèi)，且每一路（因有多路以連接多個(gè)天線單元）的射頻通路皆有各自的PA，LNA，與PS，而毫米波天線陣列與射頻芯片間將取消傳統(tǒng)的射頻座，即不會(huì)有傳統(tǒng)的板端射頻調(diào)試與傳導(dǎo)測(cè)試，相關(guān)射頻參數(shù)驗(yàn)證將以空口（OTA, Over-the-Air）方式進(jìn)行。

在分享毫米波射頻前端電路的架構(gòu)后，也對(duì)手機(jī)毫米波天線陣列設(shè)計(jì)進(jìn)行深入而詳盡的剖析，黃博士表示，AiM的毫米波天線陣列為了更好的波束賦性以達(dá)到前述的更廣的空間覆蓋，一般會(huì)以輻射波束互補(bǔ)（如broadside radiation，即寬邊輻射，與end-fire radiation，即端射）的天線種類（如patch antenna，即貼片天線，與quasi-Yagi antenna，即準(zhǔn)八木天線）進(jìn)行搭配設(shè)計(jì)，并基于天線饋點(diǎn)的適當(dāng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到雙極化（垂直與水平極化）的覆蓋，以增加無線通信連接能力，且將RFIC倒置焊接，以讓天線饋入走線盡量縮短，以減少高頻傳輸帶來的高路損，而使得毫米波天線陣列有更高的輻射增益，達(dá)到較好的EIRP與覆蓋強(qiáng)度。