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陶瓷材料在5G高速通訊之應用

2021-04-13
5G毫米波射頻陣列天線模組 ▲5G毫米波射頻陣列天線模組

5G通訊擁有高速(multi-Gbps peak data)、低延遲(ultra low latency)、廣連結(massive network capacity)等特性,其系統能處理的連接設備數量,是當今的100倍以上。5G傳輸速率之通訊模組頻率自6GHz以下提高至28GHz與38GHz之毫米波頻段,以及頻寬由4G通訊之20MHz提昇至800MHz,較前一代的通訊傳輸速度可提升高達10倍。
就物理性質來說,毫米波由於頻率高、傳輸距離較短,在傳輸耗損、穿牆性等性能被受限,需藉由波束成形(Beamforming)及大規模多輸入多輸出(Massive Multiple-Input Multiple-Output; Massive MIMO),以延長訊號傳送距離和提升傳輸資料量,因此 5G 毫米波晶片的設計,需克服高頻電路元件的金屬導體損失、介電質損失、輻射損失等問題。
為解決上述困難並符合5G系統低損耗之需求,陶瓷材料具備耐磨損、高可靠度、耐高溫及低介電常數等優點,開啟低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co- fired Ceramic; 後稱LTCC)的市場成長機遇。
LTCC自1980年代開始發展,是以陶瓷作為電路基板材料,並搭配金屬電極(如金、銀、銅等),將各種被動元件以平行式印刷塗佈製程,在850~900°C爐中,燒結成元件。由於其可將元件積體化(Integration),並使電路和元件間形成多層的三維結構,提供電路微小化和高密度化的解決方案,特別適合應用在5G通訊產品。
LTCC目前由日本Murata和TDK為主,國內廠商亦急起直追,璟德電子已成為全球第三大之LTCC廠,華新科、國巨與奇力新亦持續投入研發能量,擴展市場,但目前生產LTCC用材料供應者仍以外商為主,如Ferro、Dupont與Murata等,國內業者已在5G與相關通訊產業模組與元件之材料開發與應用布局,提升國內產業之競爭力。

資料來源:財團法人工業技術研究院
 

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