適用于5G通信設備的低損耗材料

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，第五代移動通信（5G）是最新一代商用蜂窩移動通信技術，其主要優(yōu)勢在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網(wǎng)絡，最高可達10 Gbit/s，比先前的4G LTE蜂窩網(wǎng)絡快100倍。另一個優(yōu)點是較低的網(wǎng)絡延遲（更快的響應時間），低于1毫秒，而4G為30~70毫秒。由于數(shù)據(jù)傳輸更快更便利，5G網(wǎng)絡將不僅僅為智能手機、汽車、機器人等移動設備提供服務，而且還將成為一般性的家庭和辦公網(wǎng)絡提供商，與有線網(wǎng)絡提供商競爭。目前，5G已經(jīng)在全球迅速部署（尤其是中國），預計2030年將發(fā)展成為一個超過7200億美元的龐大市場，并為全球GDP增長帶來每年2萬億美元的5G相關市場貢獻。

5G網(wǎng)絡最具革命性的方面是使用高頻通信技術，即5G毫米波（mmWave 5G）——利用26 GHz至40 GHz頻譜。在如此高的頻率下，許多技術和設備都面臨著諸多挑戰(zhàn)，如下圖所示的。高頻信號會導致嚴重的傳輸損耗，需要更高功率和更高效的電源，并且會產(chǎn)生更多的熱量。傳輸損耗是5G應用中天線設計和射頻（RF）集成電路（IC）的痛點。對于低頻5G，即6 GHz以下的5G（sub-6 GHz 5G），由于具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度，降低信號損耗也是希望實現(xiàn)的。

5G毫米波面臨的挑戰(zhàn)

隨著未來5G毫米波的興起，低損耗材料將有望實現(xiàn)快速增長，并發(fā)揮越來越重要的作用。在本報告中，IDTechEx調(diào)研了低損耗材料的發(fā)展前景，并通過五個關鍵因素（介電常數(shù)（Dk）、耗散因子（Df）、吸濕率、成本、可制造性）來衡量材料性能，本報告的研究范圍如下圖所示。低損耗材料不僅可以用作基板或PCB板，還可以用于先進封裝，例如封裝天線（Antenna in Package，AiP）是一項重要的趨勢。隨著頻率向毫米波方向發(fā)展，天線元件的尺寸將不斷減小。因此，就可以將天線陣列放置到封裝殼體中。這種集成方式還將有助于縮短射頻路徑，從而最大限度地降低傳輸損耗。封裝天線將需要低損耗的材料作為基板（也包括重分布層）、電磁干擾（EMI）屏蔽、模壓底層填充（MUF）材料等。

本報告研究的低損耗材料范圍

低損耗材料的機遇

從2G到5G毫米波，手機天線布置的演變

本報告重點介紹了適用于5G通信設備的低損耗材料，包括：

- 低損耗熱固性材料：熱固性材料在3G/4G通信設備市場中占據(jù)主導地位。但是，較高的介電常數(shù)（Dk）和耗散因子（Df）限制了它們在5G毫米波通信設備中的應用。本報告研究了主要材料供應商在減小熱固性材料的介電常數(shù)和耗散因子方面所做出的努力。

- 聚四氟乙烯（PTFE）：高頻應用中最常見的材料之一，例如汽車雷達系統(tǒng)和高速/高頻（HS/HF）系統(tǒng)。

- 液晶聚合物（LCP）：已經(jīng)被用于制造智能手機天線的柔性板，該市場將繼續(xù)增長并擴展到其它應用領域。

- 低溫共燒陶瓷（LTCC）：它的低介電常數(shù)和寬范圍的耗散因子將加快基于LTCC的組件（例如小型高頻濾波器）的使用。

- 其它：為了優(yōu)化5G通信系統(tǒng)的性能，將使用種類繁多的材料，例如碳氫化合物、聚對苯醚（PPE或PPO）和玻璃。這些替代材料將占據(jù)5G通信設備材料市場的很大份額。

本報告針對5G通信設備的低損耗材料領域進行了十年預測，如下圖所示。該預測按照以下方式細分：

- 頻率細分：6 GHz以下頻段、毫米波頻段。

- 市場細分：基礎設施、智能手機和客戶承諾設備（CPE）的低損耗材料。在每個細分中，本報告計算了低損耗材料面積，如天線板材料、波束成形芯片的重新分布層、其它先進封裝中的材料。

- 材料細分：本報告根據(jù)不同類型的低損耗材料的發(fā)展情況來預估市場。

適用于5G通信的低損耗材料面積預測

根據(jù)材料面積和價格趨勢，本報告預測2021年至2031年5G通信設備的低損耗材料市場增長如下圖所示。到2031年，整個市場規(guī)模將超過1.1億美元，2026年至2031年的平均年增長率為28%。本報告對各種低損耗材料進行全面的分析，其中包括對當前低損耗材料的技術狀況、市場動態(tài)、各細分市場趨勢的詳細評估。本報告建立在我們龐大的5G基礎設施和用戶設備數(shù)據(jù)庫之上，通過對整個5G通信供應鏈參與者的訪談交流，收集了主要數(shù)據(jù)并進行了公正分析。

適用于5G通信的低損耗材料市場（樣刊模糊化）

責任編輯：lq