2020/5/21 2:00:07
来源:江苏长电科技股份有限公司 技术市场部总监 刘明亮
4月27日,长电科技技术市场总监刘明亮受“集微公开课”之邀,举行了《不可不知的5G芯片封装》的讲座。在此次公开课中,刘明亮详细介绍了如何采用系统级封装(SiP)技术实现高性能5G芯片,以及新基建和智能汽车应用与SiP技术的关联。
5G芯片系统级封装工艺
5G技术可分为两个主要应用频段,Sub-6 GHz和毫米波(mmWave)。基于高通公司白皮书中的5G应用蓝图,刘明亮针对两个5G主要频段的应用场景做了简要的划分。上图中,最中间的圆环部分表示的是5G毫米波频段的信号覆盖范围及其应用。
从中心圆环往外,下一环表示的是5G Sub-6 GHz和高速LTE的覆盖范围及其应用。再往外走,最外面的圆环所对应的是标准版的LTE以及与之后向兼容的3G技术(其主要应用包含物联网、工业4.0、自动化控制等)。
基于5G的两大频段,对于芯片封装企业来说,含义大不相同。从芯片封装的角度来看,在设计及实现5G Sub-6 GHz射频前端芯片的过程中,封装工程师可以沿用4G的设计方法、仿真工具和验证流程,包括封装材料的选择等。然而,当传输频率升高到5G毫米波级别时,方方面面都需要从头做起。
5G毫米波技术包括四大要素,分别为5G毫米波频段的征用、大规模多入多出相控天线阵列技术、5G波束成形定向传输技术以及5G的微型基站技术。在毫米波频率增加的条件下,同样的封装尺寸之内可以容纳更多的微型天线,从而实现了相控天线雷达,并且为波束成型、定向传输的实现铺平了道路。
除了微型天线,大量的5G射频元器件也需要被封装进更加狭小的空间里去,这些射频元器件的工作频率要远高于4G和3G,而且它们互有干扰,需要经过电磁屏蔽等处理。由此可见,SiP技术对于5G的实现是至关重要的,可谓不可或缺。
手机芯片和基站芯片需求爆发
在此次公开课中,刘明亮介绍了长电科技的5G手机芯片封装技术方案,主要聚焦在三大应用面上,包括HD Integration(高精密度的系统集成)、RF Frontend(射频前端)、Antenna(天线)。此外,刘明亮还展示了长电科技基于双面成型系统级封装技术、电磁干扰屏蔽技术以及5G手机天线封装技术实现的产品实例。
中国5G新基建项目的蓬勃发展,标示着5G基站芯片的需求将会快速增长。国内外芯片设计厂商正大力推动各自的5G基站芯片产品和方案,力争尽快杀入此新兴市场。
长电科技的5G基站芯片封装技术方案,主要应用于三大方面上,分别为大规模多进多出的相控天线阵列、波束成形以及高集成度的高频功率放大器模组。此外,刘明亮还展示了长电科技基于5G基站天线封装技术和5G基站高密度表面贴装(SMT)技术实现的产品实例。
5G Release-16带来的新型ADAS封装需求
在智能汽车这方面,现今的ADAS是基于毫米波雷达、摄像头、激光雷达(LiDAR)或者传感器融合技术实现的。刘明亮指出,基于毫米波雷达技术实现的ADAS产品出货量目前排在首位。
随着毫米波雷达芯片封装需求的逐年增加,长电科技也将基于其多年积累的技术经验稳步拓展此领域业务。刘明亮展示了长电科技基于ADAS毫米波雷达天线封装技术实现的产品实例。下图所示为长电两款 ADAS毫米波雷达天线封装模组,都已通过AECQ G1认证。
回顾前文中的高通5G应用蓝图,其中两个新型应用与智能汽车(尤其是ADAS)紧密相关,一是V2X,二是V2N。刘明亮指出,这两个新型应用将为5G新基建与智能汽车的完美融合,添上重重一笔。
3GPP 5G标准之Release-16版本,预计将于今年晚些时候面世。在这版Release-16协议里,备受业内人士瞩目的“重头戏”,即为V2X及V2N在5G生态系统(Ecosystem)中的实现而制定的技术规格。
值得一提的是,一旦3GPP Release-16版本如期发布,ADAS应用将新添V2X和V2N具备的功能,其灵敏度和实效性将依托强大的5G网络得到大幅提升,长电科技也将迎来新型ADAS芯片封装需求。
为了实现上述ADAS升级,封装工程师需采用SiP技术来把更加多样化的5G通讯、高速存储、电源管理、边缘计算等功能,集成到同一个ADAS芯片模组里。这意味着对于此类产品的SiP封装来说,在散热性、信号完整性等方面的技术要求将有显著提高。
作为结语,刘明亮展示了长电科技基于ADAS系统级封装技术实现的产品实例,并且向公开课的听众们展示了长电科技为5G、新基建与智能汽车的发展“添砖加瓦”的决心。
长电科技(JCET Group)是全球领先的半导体微系统集成和封装测试服务提供商,提供全方位的微系统集成一站式服务,包括集成电路的系统集成封装设计、技术开发、产品认证、晶圆中测、晶圆级中道封装测试、系统级封装测试、芯片成品测试并可向世界各地的半导体供应商提供直运。产品和技术涵盖了主流集成电路应用,包括网络通讯、移动终端、高性能计算、车载电子、大数据存储、人工智能与物联网、工业智造等领域。www.jcetglobal.com。
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