5G 毫米波(mmWave)频段发展的重要性,已陆续成为各家 5G 射频大厂关注焦点,借由毫米波技术使天线尺寸缩小,让射频前端模块与天线得以整合在单一封装中,业界称之为天线封装 AiP(Antennas in Package),同时迎合市场的手机厚度薄型化趋势。
IC 设计大厂高通在 2018 年 7 月发布全球首款 AiP 产品 QTM052,确定于 2019 上半年正式商用,包含频段有:n257(26.5~29.5GHz)、n260(37~40GHz)及 n261(27.5~28.35GHz);而 2019 年 2 月高通又发表第二代 AiP 产品 QTM525,相较于前一代,其频段上再增加 n258(24.25~27.5GHz),进一步扩大毫米波频段范围。
QTM525 全新 5G 毫米波模块,带动天线封装 AiP 技术持续发展
高通无论在 QTM052 或 QTM525 毫米波模块的天线封装 AiP 上,主要概念是扣除 Modem 芯片外,进一步将各类通讯元件,例如传送收发器(Transceiver)、电源管理芯片(PMIC)、射频前端等元件与天线整并在一起,达到缩小手机厚度与减少 PCB 面积,取代传统天线与射频模块的分散式设计。
高通推出 QTM052 后,让搭载 5G 毫米波智能型手机的量产成为可能,开启量产天线封装 AiP 大门,而 QTM052 甚至亦可说是 AiP 封装正式进入量产的先河。第二代产品 QTM525 增加 n258 频段,显然高通在 AiP 技术能力上有提升,更进一步揭示 AiP 封装技术量产并不是太大的问题。
由于高通是 Fabless IC 设计厂商,本身并没有后端封测厂房,因此 QTM 052 与 QTM 525 的封装势必出自他人之手,而高通本就与 RF IDM 大厂 TDK 有合作,先前更成立合资公司 RF360,进一步抢占智能型手机的射频元件市场大饼,从 TDK 现有解决方案来看,其也拥有毫米波射频方案,因此不难想象高通的 AiP 产品应是出自 TDK 之手。
AiP 技术难题有解,封测厂商蓄势待发
尽管 5G 毫米波特性进一步带动天线尺寸微缩,让 AiP 量产成为可能,但如前所述,将不同元件整合在单一封装中,仍然会存在散热、讯号损失及应用力学等问题,尚有许多困难需克服。现阶段高通推出的 5G 毫米波模块方案,已成功解决上述问题,有鉴于此,除了现行的高通已将毫米波模块导入量产外,未来如射频模块大厂 Skyworks 和 Qorvo、Modem 供应商 Intel、华为与联发科等,都有可能进入该市场争食大饼。
目前天线封装 AiP 技术主要掌握于 IDM 厂手中,但封测代工厂未来尚有发展机会,原因在于随着时间推移,AiP 技术日渐成熟,将使封测代工厂对于 AiP 的掌握度日益提升。
与此同时,5G 在进入 2020、2021 年后,市场对毫米波技术的需求势必也会增加,考量 IDM 生产成本大多高于封测代工业,以及华为与联发科也有可能进军该市场的情况下,封测厂商极有可能最快于 2020 年开始争食 AiP 订单,目前封测厂商如日月光、Amkor、江苏长电、硅品等,皆已投入 AiP 技术研发,未来则静待市场成熟,抢食 5G 毫米波商机。
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