5G产品的PCB设计,5G与PCB板材
来自群友的疑难杂症(杨老师V:PCB206 与杨老师零距离):
请教下各位老师,关于5G产品的PCB设计大家能否指导下:
5G 改变世界,是信息化浪潮下一步发展的必由之路。从世界各国尤其是美国的争夺就可以看出;5G 技术的特点有大带宽、低时延和超大规模连接;5G 与人工智能、云计算、物联网将会构成新的网络基础设施,催生出更多的新社会运作模式。智能化全自动生产线将进一步提升生产效率。5G 最直接的受益板块:通信设备,射频半导体,PCB。 5G 也将推动多层 PCB,手机天线等板块的结构性增长机会。
5G离不开硬件支持,硬件离不开PCB,5G改变世界,PCB决胜未来。
其一,带来的变化
5G PCB&CCL 和天线等结构件升级带来结构性增长机会。5G 为通信设备带来的主要变化包括:5G 对高速传输和高频通信的需求,推动 PCB 及 CCL 材料升级和单价提升。大规模有源天线阵技术在 5G 中的运用,带动天线和滤波器数量的提升,以及各自材料的变化。
5G 对通信 PCB 的主要变化:高频材料用量增加,PCB 层数不断提升5G ,传统的 FR-4 型材料已无法满足高频传输需求,因此多采用 PTFE 和 HydroCarbon类的新材料替代。将来也会多采用高频材料+复合板材+高速材料的混压方式,其单价较传统产品也明显提升。载波频率的上升,对基站 AAU 中 PCB/CCL 产品材料需求有进一步提升。由于高频信号更容易发生衰减和屏蔽,PCB 产品的 Dk(介电常数)和 Df(损耗因子)必须较小,一般 Dk 值需小于 3.5,Df 小于 0.003。5G 基站无论在 Sub-6GHz 还是毫米波频率,AAU 中都将采用适合高频高速应用的聚四氟乙烯 PTFE 和碳氢材料,以满足高频高速要求。
由于 5G 对于数据处理的需求,PCB 的层数有望从 16-20 层提升至 20 层之上,带动产品单价的提升。对于解调后的基带信号,不再需要高频材料。但是由于 5G 时代数据处理量的增加,PCB将会向层数提升(多层板)和密度提升(HDI)两个方向发展。
其二:基站产业链
基站中的PCB:
其三:通讯类PCB的应用和特性
其四:5G增加市场规模
5G 带动行业稳定增长,从分类来看,其增长主要由于多层板应用的增长,我们认为,多层板应用的增长源于数据中心和通讯类应用的快速增长。从全球来看,根据 Prismark 2016 年数据,下游应用主要包括通信领域 28.8%、计算机 26.5%和消费电子 14.3%,合计 70%。而从中国大陆下游分布来看,根据前瞻数据,中国大陆 PCB 下游通信业务占 35%,产值约 100 亿美元,成为占比最高的 PCB 应用。而计算机应用仅 10%,这主要是因为中国大陆通讯由于华为和中兴带动增长较快,但服务器等高速板材应用主要厂商在台湾和日本,中国大陆相对占比较低。Prismark 预计到 2022 年全球 PCB 市场有望达到 760 亿美元,我觉得5G 对于通信、计算机、消费电子的需求都将带来正面利好。对于中国大陆,其利好尤其体现在通信领域的应用。
PCB产业链划分:
其五,FPC,HDI渗透行业
FPC具有配线密度高、重量轻、厚度薄、可弯曲和灵活度高等特点,适应智能终端小型化和轻薄化趋势。它可以自由弯曲、卷绕、折叠,依照空间布局要求任意安排,并在三维空间任意移动和伸缩,达到元器件装配和导线连接的一体化。FPC在智能终端小型化趋势中市场份额越来越高。5G时代FPC基材可能迭代,LCP或成为未来主流。目前FPC主要由聚酰亚胺或聚脂薄膜等柔性基材制成,按照基材薄膜的类型可以分为PI、PET和PEN等。其中PI覆盖膜FPC是最常见的软板类型,可以进一步分为单面PI覆盖膜FPC、双面PI覆盖膜FPC、多层PI覆盖膜FPC和刚挠结合PI覆盖膜FPC。
适应5G手机轻薄化发展,HDI市场有望进一步加强;5G使用频段增加带动5G时代智能手机射频模组化和小型化,同时双摄甚至多摄的出现以及手机轻薄化的需求驱动智能手机终端PCB小型化和高密度化。PCB技术层次不断精进,以中国台湾地区手机PCB板技术发展为例,从早期一次成型的全板贯穿的互连做法开始,发展至应用局部层间内通的埋孔及外层相连的盲孔技术制造的盲/埋孔板,一直到利用非机械成孔方式制造的高密度互连基板HDI,手机板的线宽/线距也从早期的6/6(mils/mils)迭代至目前HDI板的3/3-2/2(mils/mils)。
作为新时代的 5G 网络,5G 不仅开启了 PCB 在 5G 建设的大门,同时也为更下游的移动终端、移动终端新应用提供了更大的平台,也为 PCB 的市场空间再拓新天地。所以:5G改变世界,PCB决胜未来。
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