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5G将至 从射频器件看LTCC未来发展 昆明云基新材料有限公司吴双 2017年10月 目录 CONTENTS 1 LTCC迎合5G关键变革 公司产品优势 4 存在问题 5G将至的基本背景 2 3 HSPA 42Mbps 5G将至的基本背景 图1无线通讯的发展历程 AMPS NMT TACS 模拟式的FM调制 国内蜂窝移动通信系统1987年正式启动 GSM 从模拟调制进入数字调制 GPRS 114kbps EDGE 472kbps 2G GSM音质较佳 数据传输服务高度保密性 系统容量增加 手机提供上网 短信功能 1G AMPS UMTS WCDMA 2Mbps HSPA 14Mbps 3G UMTS WCDMA CDMA2000 WCDMA TD SCDMA3大3G标准 Class1 2 50MbpsDL Class3 4 150MbpsDL Class5 300MbpsDL Super3G 3 9G LTE 1Gbps 10Gbps 4G 5G Y1986 Y2001 Y1992 Y2009 Y2016 Y2020 6年 9年 8年 7年 4年 5G将至的基本背景 从1G到5G 通讯技术的升级 每一代通讯技术的升级对终端产品带来了革命性的变化 产品重新定义 带动整个产业链的巨变 1G 提供模拟语音业务 移动电话时代开始 2G 提供数字语音和低速数据业务 浏览文字性网页成为可能 3G 支持多媒体数据业务 峰值速率2Mbps至几十Mbps 浏览图片的体验上升 4G 支持各种移动宽带数据业务 峰值速率达到100Mbps至1Gbps 浏览视频成为可能 5G 用户体验速率 连接数密度 端到端时延 峰值速率等全面提升 达到10Gbps及以上 中国5G频段初步确定 2017年6月5日 工信部发文拟在3300 3600MHz和4800 5000MHz两个频段上部署5G 5G频段初步确定 如果该频段获得确定 中韩和欧洲都将采用3 5GHz频段为5G频谱 将有力推动5G全球标准的统一 图2工信部对5G频段征求意见 5G将至的基本背景 5G将采用3Ghz以上的高频网络通讯 数据传输量大 验延时小 频段数量将大幅增加 据Skyworks预测 5G将新增50个以上频段 新增高频段却引发一个问题 高频段穿透能力差 覆盖范围小 图35G现有及新增频段 图4高频穿透差 覆盖范围小 表1LTE到5G演进的主要技术参数 5G将至的基本背景 表2射频前端市场空间增大 5G技术变革使射频器件深度受益 表3滤波器数量价值量变化大 1 射频前端市场规模快速发展 滤波器量价提升 理论上 单个频段的射频信号处理需要2个滤波器 由于多个滤波器会集成在滤波器组中 手机配置的滤波器器件与频段数量之间的关系并非简单线性比例关系 但频段增多之后 滤波器设计的难度及滤波器数量大幅增加是确定的趋势 相应的价值量和销售数量都会数倍于目前的滤波器 CAGR 15 5G将至的基本背景 2 使用MassiveMIMO技术扩大高频覆盖范围 由于毫米波频段衰减严重 终端天线也将采用天线阵列的方式 利用毫米波束增益来克服网络覆盖不足的问题 图55G阵列天线示意图 据相关数据统计 2016年4G手机的渗透率达90 以上 据券商预测到2022年 5G手机渗透率达80 假设以5G天线在每部手机中价值量40元 渗透率80 计 则到2022年 5G阵列天线在国内的市场规模达160亿元以上 表3国内手机出货量预测 数据来源 Counterpoint CAGR 15 5G将至的基本背景 5G升级核心变革 提升无线传输速度 5G提出 1 使用毫米波波段等来增加频谱带宽 2 使用MIMO技术增加天线增加频谱利用率 射频器件机会 滤波器数量增加 天线数量增加 阵列天线 叠加终端产品小型化 便携性 小型化 高集成性 高可靠性的封装技术 LTCC迎合关键变革 LTCC英文全称 LowTemperatureco firedCeramic 即低温共烧陶瓷技术 LTCC是一种在未烧结的流延陶瓷材料上印制互联导体 元件和电路 并将该结构叠层压制在一起 然后烧结成一个集成式陶瓷多层材料的技术 其印刷导体为银 铜 金等金属 可制成三维空间互不干扰的高密度电路 也可制成内置无源元件的三维电路基板 在其表面可以贴装集成电路 IC 和有源之间 制成无源 有源集成的功能模块 进一步将电路小型化与密度化 目前LTCC技术相对于其他的封装技术在高频特性 密封性和散热等性能上充分地展现了其优越性 因而成为了无线电通信 汽车电子和军事航天等领域的首选封装技术 图6LTCC元器件 图7LTCC元器件内部结构 LTCC迎合关键变革 1 LTCC分类 相对介电常数 r 玻璃键合陶瓷 陶瓷 玻璃复合 玻璃陶瓷 r 20 r 30 5 r 10 介电常数越低 信号传播越快 得到的信号传输速率越高 FerroA6 Dupont951 943 表4LTCC应用领域 表52010 2016年全球LTCC市场规模 亿美元 表62017 2022年全球LTCC市场规模预测 亿美元 资料来源 博思数据 2 LTCC市场分析 LTCC迎合关键变革 LTCC材料市场目前主要被国外厂商垄断 主要有Ferro Dupont ESL 村田等 国内对LTCC材料主要还处于研发阶段 在市场上尚未构成竞争力 主要国内制造商及研发机构 电子科技大学 中科院上海硅酸盐所 昆明贵金属研究所 深圳顺络电子股份有限公司 中电13所 浙江嘉兴佳利有限公司 中电43所等 资料来源 博思数据 表72015年全球LTCC主要厂商市占率 公司产品优势 表8公司产品与FerroA6M Dupont943性能比较 昆明云基新材料有限公司已经制备出介电常数约5 5的LTCC基板及封装用生瓷膜 并对其性能以及与银浆共烧性进行相关测试 其他介电常数的同类产品在积