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5G通信需要什么样的特材技术支撑?

2021-10-22 21:15:23 赵明灿 阅读:
沙特基础工业公司(SABIC)四位新闻发言人介绍了该公司面向5G(毫米波)市场的特材产品,并就时下热门的电动汽车/自动驾驶、碳达峰/碳中和等话题介绍了该公司的特材业务和技术的发展。
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针对在建的5G基站,如何响应客户的需求?

朱景辉表示,5G基站从前年开始陆续建,到去年在中国是快速发展的时期,今年看运营商,中国移动和中国广电共同投入了48万站,中国联通和中国电信有20多万个站,今年总共有70多万站要建。至于变化,那就是在不同时期,比如去年是中高频3.5GHz、2.6GHz,今年重点是700MHz,不同频段下的产品设计是有差异的,材料要求也会有差异。比如,今年700MHz低频下成品的尺寸会比高频的大很多。例如,700MHz的天线尺寸会达到1m到2m多的长度,里面部件的要求跟去年3.5GHz Massive MIMO不一样,今年叫MIMO,比如4T4R天线,它不是Massive MIMO。今年产品跟去年相比多了很多移相器,比如介质移相器,低频天线就会对移相器的用量有很大的需求,同时对材料稳定性有很高的要求。在去年,高频(比如3.5G)Massive MIMO滤波器都很小,频率越高产品的尺寸会越小,所以去年都是微腔体滤波器或者陶瓷滤波器,今年700MHz滤波器腔体会大很多。“我们的滤波器样品可以说是微腔体的,我们PEI材料做类似的应用,更大的尺寸都可以做。我们有客户很多年前就已经用我们的PEI做腔体滤波器金属替代,并且上市了。随着社会发展,对成本、人力、能源的控制,对减重要求越来越高,我们的腔体滤波器产品就可以减重、降成本。基站天线光滤波器就会有好几公斤重,它要减重,我们的产品就可以达到它的要求。”朱景辉表示。EYLednc

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腔体滤波器外壳EYLednc

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腔体滤波器内部件。EYLednc

在天线方面,目前全球重点在建设Sub-6G天线,各个国家频段会有一些差异。朱景辉表示,中国通信运营商过去在没有中广电的时候主要是3.5GHz、2.6GHz、4.9GHz,今年就放出700MHz,其特点是长距离覆盖。随着未来的发展,对于数据传输的速度要求越来越高,势必会去到越高的频段,比如毫米波。毫米波跟Sub-6G的区别是什么?对信号的传输延迟要求更高,对材料的要求,一方面,特别是介电性能要求很高,就反映到材料的Dk、Df,因为Dk值越大,产品可以做得越小。还有损耗,损耗跟Df有关,Df会要求更低,毫米波可能要求千分之一以下的损耗,这是材料差异性。还有可靠性。因为毫米波目前整个系统成本都非常高,对设备寿命要求就会比普通的低频高很多。特别是在户外的材料,怎么耐受严苛的户外环境要求——10年、20年甚至更高寿命,耐低温、耐UV、耐水解性能都要很高。“我们的产品线中有一个共聚PC的产品是业内的标杆,可以耐到-60℃的低温(长期可靠性),在户外使用场景里也经历了很多验证,有长期实用案例可以借鉴。”EYLednc

邹琰补充到,用在卫星等太空环境,对材料的要求就更加苛刻一些,比如低温会达到-40至-50℃,高温会到150-160℃。这时候材料除了本身耐温要求,尺寸稳定性也要很好,介电性能也要非常稳定,包括外太空辐射对材料的影响,在这种情况下,SABIC的PEI材料完全可以胜任。PEI材料特点就是耐UV、耐低温,尺寸稳定性特别好,在航空类的连接器应用非常多。EYLednc

随着5G技术的提升,消费电子领域哪些成功的应用案例?

朱景辉表示,其实5G基础建设建好之后,最终应用层面落实到终端产品,首先终端产品最主要就是手机、Pad一类,未来还会有一些延伸的5G终端,比如VR、AR、智能手表。5G跟4G有什么区别?信号会快很多。5G手机跟4G手机的区别是什么?5G手机的天线数量会更多,对信号的要求会更多。天线在一个小小的手机里原来是放4个,现在放8个甚至更多,对材料设计就有不同要求了。怎么在小小的空间里放更多的天线?这时候小型化是一个趋势,比如材料的Dk值越高,天线尺寸就可以做得越小。例如:纳米注塑手机天线隔断条,SABIC有开发低介电的纳米注塑材料(NMT),它就能满足5G手机信号的要求。EYLednc

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手机外壳。EYLednc

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手机天线EYLednc

邹琰补充到,其实SABIC材料在手机应用中是标杆的材料系列。在5G以前,不论是从外壳还是天线,还是结构件,SABIC产品都是行业的标准产品或龙头产品,到了5G之后,对介电性能会有不同的要求,比如要把天线做得很小,需要高介电传输,也需要使用低介电损耗(Dk/Df)的材料。要把天线做得更小,节约更多的空间,把更多的天线放进去,这里面就会用到纳米注塑技术(NMT)。也就是说,在金属外壳成为主流趋势的情况下,它需要有一个空间和缝隙,让信号可以被接收和释放。使用基于NMT技术的天线隔断条,天线信号的进出性能就非常好,特别是介电损耗特别小。这就是5G手机设计和应用与4G不一样的地方。EYLednc

第二就是以前4G、3G对天线尺寸要求没有那么高。5G天线需要做三维设计并且线路更窄、距离更近,SABIC的IODS的系列产品可以满足高介电性能要求,既可以把天线做得很小,也可以实现非常低的介电传输。EYLednc

另外,朱景辉表示,SABIC还有耐刮擦材料可以做手机后盖,也是为了提高它的信号,这种被称为玻璃质感材料,不仅可以满足耐刮擦,同时可以帮助提高手机信号的传输效率,而且不影响信号的传输。EYLednc

邹琰再次补充,目前有些客户在使用SABIC基于PCR的可持续发展材料,将它用在手机内部件或手机隔断条上面。 EYLednc

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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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