射頻前端為手機無線通信模塊重要部分

導語：射頻是半導體集成電路中模擬 IC 的重要組成。半導體分為分立器件與集成電路。按處理信號的特點，集成電路分為模擬 IC 與數字 IC，數字 IC 用于處理數字信號（例如 CPU、邏輯電路），模擬 IC 用于收集現實世界中的信號（包括光、聲音、溫度、濕度、壓力、電流、濃度等），并進行包括放大、過濾等處理，可按照處理信號的類型繼續劃分為電源IC、信號鏈、射頻等。而射頻器件主要包括功率放大器、射頻開關、低噪聲放大器。此外，射頻前端中的濾波器是無源器件（被動元器件），半導體屬于有源器件。

射頻前端為手機無線通信模塊重要部分。手機的無線通信模塊包含四部分，即天線、射頻前端、射頻收發、及基帶，共同組成接收通路/下行鏈路和發射通路/上行鏈路。

簡單來說，基帶信號是指需要的處理信號，如麥克風接收到的音頻，但其頻率較低，不適合距離傳輸（一是天線長度與波長成正比、二是低頻段頻譜資源有限），因此需要把低頻的基帶信號加載到更高頻的電磁波上，即用射頻電流作為載波。以上過程被稱作基帶的調制（反向過程為解調），而射頻前端則是對射頻信號進行過濾和放大。

射頻前端通過PA、濾波器進行信號的過濾與放大。射頻前端主要器件包括：功率放大器、濾波器、開關、低噪音放大器、調諧器、雙/多工器。

（1）PA：一般位于上行鏈路，用于增大信號功率，為有源器件。由于無線傳輸過程存在鏈路衰減，因此發射端信號的功率要足夠大才能保證遠距離傳輸，而PA正是通過向電源獲取能量、來放大信號的輸出功率。其主要工藝技術包括低頻段的Si-CMOS和高頻段的GaAs/GaN。

（2）濾波器：對特定頻率的以外的頻率進行濾除，為無源器件。濾波器由電阻、電感和電容的組合，其中電感阻止高頻信號、允許低頻信號通過，電容恰恰相反。濾波器有四種模式，低通濾波器（濾除高頻信號）、高通濾波器（濾除低頻信號），或者兩者結合形成的帶通濾波器、帶阻濾波器。其主要工藝技術包括SAW,TC-SAW,BAW-FBAR,BAW-SMR。

（3）其他：開關用于實現射頻收發通道的切換；LNA位于接受通路上，抑制噪音并放大天線接收到的微弱信號；雙工器由接收端濾波器和發射端濾波器組成，用于實現射頻收發通道的隔離。

PA、濾波器價值量占比達34%、54%。手機主要成本包括顯示器（約20%）、相機（約10%）、及主板，其中主板主要包括三大芯片，即主芯片（約15%）、儲存芯片（約10%）、射頻前端（約8%）。射頻前端中，PA和濾波器為價值量最高的兩大器件，價值量占比分別為34%、54%。

通信際代更迭帶來的新頻段解鎖，是射頻前端增長的核心驅動力

5G通過拓寬帶寬、增加通路數量提高數據傳輸速度，而新增頻段需要配套的射頻前端器件。從2G到5G的通信際代更迭最顯著的變化在于數據傳輸速度的提升。而根據香農定律，提高數據傳輸速度的主要手段包括：

• 提高帶寬BW（注：帶寬指調制載波占據的頻率范圍，即頻率上限與下限的差，以Hz為單位）；

• 增加接收/發射通道的數目m；

• 提高信噪比SNR（即S/(N+1)，其中S為信號功率（W)，N為噪音功率（W)）。

具體到5G時代則是：

• 方法一：通過解鎖廣闊的高頻段資源（即新增的5G頻段），使得最大帶寬由4G的20MHz增加到5G的100MHz；→對射頻前端的影響：5G手機除需向下兼容2/3/4G/頻段外，還需要增加相應的射頻器件與5G新增頻段匹配。

• 方法二：通過增加通道數量，以更高效地利用頻譜資源→對射頻前端的影響：相較于4G頻段的1T2R（少量1T4R），5G頻段將實行（NSA標準下）1T4R/（SA標準下）2T4R。

5G提速的兩大方法：解鎖高頻資源以拓寬帶寬、增加通路數量以提高傳輸效率。對更快傳輸速度的追求推動通訊時代更迭，2020年正式解鎖5G。

• 1G誕生于90年代，以摩托羅拉推出的大哥大為標志。2G始于20世紀初，以摩托羅拉和諾基亞為代表的功能機開始出現。

• 3G時代以2008年iPhone3G的推出為開端，隨后支持移動多媒體技術的智能手機席卷全球。

• 4G時代開始于2013年，更快的傳輸速度使得數字經濟成為可能，移動互聯網開始從消費領域向生產領域滲透（如視頻直播、移動購物等）。

• 5G于2020年開啟，更高速度使得通信場景由移動互聯網轉向物聯網。

5G時代三大應用場景：eMBB、mMTC、uRLLC。3GPP對5G三大應用場景的定義為eMBB（應用于3D/超高清視頻等的增強型移動寬帶，即移動互聯網場景）、mMTC（應用于智能家居、智慧城市的海量機器類通信，即物聯網場景）和uRLLC（應用于無人駕駛、移動醫療、工業自動化等的超高可靠低延時通信，即物聯網場景）。

5G時代提高傳輸速度的方法一：通過解鎖廣闊的高頻段資源，獲得更大帶寬。2G-4G主要使用600MHz-3GHz頻段，5G拓展至Sub-6GHz和毫米波段。電磁波是由電場與磁場在空間中以波的形式移動的電磁場，在真空中以光速傳播，按頻率高低分為光波和無線電波（頻率范圍在300KHz～300GHz）。

其中，無線電波被廣泛用于廣播、移動通訊、氣象、衛星通信、導航定位等無線通訊領域。為保證不同領域使用的頻譜資源不相互干擾，國際電信聯盟(ITU)頒布了國際無線電規則，對無線頻段進行統一的規劃。目前，低頻段資源（600MHz-3GHz）大部分已被1G-4G占用。而5G通過技術進步，將頻譜資源拓寬至Sub6GHz頻段(即FR1段)和毫米波段（即FR2段）。

高頻段解鎖后，最大帶寬由4G的20MHz增加到5G的100MHz。5G解鎖的兩個頻段中，FR1頻段共6GHz帶寬可用（注：600MHz-3GHz大部分已被1G-4G占用）,FR2頻段共249GHz寬帶可用（注：毫米波段頻率范圍3-300GHz,剔除兩個無法用于通訊領域的特殊頻段，氧氣吸收段57-64GHz、水蒸氣吸收段164-200GHz）。而更廣闊的頻譜資源，意味著更大帶寬，與4G單載波最大20MHz的帶寬相比（通過載波聚合（CA，CarrierAggregation）可達到40/60MHz），5G最大帶寬提升至100MHz。

5G時代提高傳輸速度的方法二：通過增加通道數量，提高利用效率。終端設備在5G頻段采用1T4R（NSA下）/2T4R（SA下），而4G頻段僅為1T2R。MIMO技術,即發射端和接收端都有多個天線，各自獨立發送/接收信號，其提高傳輸速率的方法有三種：

• （1）空間復用，不同天線發射不同信息，可以簡單的理解為鋪設高架橋，能夠再不增加帶寬的條件下，成倍地提升傳輸速率；

• （2）空間多樣，不同天線發送同樣的信息，因此即使一個通路的電磁波受到干擾，其他通路仍能夠接收信息，從而減少了信號同時衰減的可能性、也就提高了信號質量，理論上1T2R最多可實現3dB增益；

• （3）波束賦形，借由多根天線產生一個具有指向性的波束，將能量集中在欲傳輸的方向，以增加信號質量。對于終端設備而言，5G頻段將不再采用4G頻段默認的1T2R（少量1T4R），而是實行1T4R（NSA標準下）、2T4R（SA標準下）。（注：1T4R指終端設別包含1路上行鏈路+4路下行鏈路）。

5G新增頻段，需要增加相應的射頻前端器件與之配套：因需要向下兼容舊頻段，通信際代更迭意味著覆蓋頻段數提升。簡單來說，一臺5G手機如要保證在全球范圍內、各運營商網絡下皆可使用，需要通過多模多頻實現無線通訊頻段的全面覆蓋，包括（1）縱向維度：向下兼容2/3/4G頻段，（2）橫向維度：兼容全球各國運營商不同頻段。

我們以iPhone為例，可以看到當通訊時代由3G向4G演進時，手機支持頻段數由3G時代約10個頻段，大幅提升至4G時代約40個頻段。4G時代高端機型覆蓋頻段數近40個，入門級手機覆蓋頻段數超過10個。一般中低端手機為區域性版本，支持頻段數較少。我們以2016下半年發售不同型號手機為例，小米紅米4A支持頻段數不到20個，遠小于同期iPhone7的近40個。此外我們統計了4G時代常用的頻段數，其中4G頻段25個、3G頻段10個、2G頻段4個。

5G時代開拓FR1/FR2資源，目前n77/n78頻段采用最為廣泛。5G的FR1\FR2段頻譜資源分別在WRC-15\WRC-19（世界無線電通信大會15年/19年）上進行了劃分。

（1）FR1段資源：從2016年開始，全球主要國家/區域紛紛開始劃分5G頻譜，其中600/700MHz頻段在歐美部分國家使用，而n77（3.3-4.2GHz）/n78（3.3-3.8GHz）是目前5GNR應用最廣泛的頻譜，n79（4.4-5-GHz）主要由中日俄推行。

（2）FR2段資源：WRC-19就IMT-2020（5G）的毫米波頻譜劃分達成一致，將在24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2和66-71GHz頻段進行劃分。

中國移動獲得n41/n79頻段，中國電信、中國聯通使用n78頻段。我國三大運營商頻譜劃分方案于2018年底正式落地，根據方案，中國移動獲得2.6GHz（n41）與4.9GHz（n79）頻段、共260MHz帶寬，中國電信/中國電新獲得3.5GHz頻段（n78）、分別100MHz帶寬。中國其中n78/n79為新增頻段，2575-2635MHz（屬于n41）頻段為中國移動對TD-LTE（4G）頻段的重耕頻段。

5G手機普遍支持5個以上5G頻段，最多可支持17個5G頻段。我們統計了目前主流的初代5G手機，發現除都支持n41/n78/n79三個頻段外，n1/n3/n77也覆蓋較多，OPPO高端機FindX2pro甚至支持10個5G頻段。此外，根據移動相關建議，5G手機至少需要新增n78/n79兩個頻段，推薦增加n1/n3/n41三個頻段。而根據最新的3GPP第17版，在5GNR標準下FR1頻段共計56個頻段，目前全球范圍內n78/n79使用最為廣泛。

5G新增頻段，需要增加射頻前端器件與之配套。目前主流的4G射頻前端架構，多采用TRX（接收通路+發射通路）+DRX（分集接收）實現1T2R模式，且TRX和DRX通路都由集成模塊實現。簡單說就是按照頻率高低，將各頻段集成入六到八個模組中，即GSM/LB/MB/HBPAMID模組和GSM/LB/MB/HBDiversityFEM模組。而5G時代，則至少需要新增n78/n79兩個頻段對應的通路，在NSA標準下是1T4R，在SA標準下是2T4R。

預計2024年射頻前端273億美元空間，20-24年CAGR16%

根據我們預測2024年射頻前端市場空間達273億美元，20-24年CAGR達到16%。上一輪射頻前端市場起步起始于4G時代，全網通需求使得覆蓋頻段數大幅增加，常用頻段數由3G時代約10個頻段提升至4G時代約40個頻段，大幅拉動射頻前端增長，市場價值2012-2019年CAGR高達15%。2020年5G時代正式開啟，我們預計2024年射頻前端市場空間將達到273億美元，2020-2024年CAGR達16%，其中增量主要來自5G新增頻段，為113億美元。

具體測算方法及核心假設如下：

核心方法：采取“RFFE市場空間=單機RFFE價值×手機出貨量”的方式進行預測。同時我們將手機按售價分為三檔進行預測，高端機（>400美元，對應人民幣3000元以上）、中端機（200-399美元，對應人民幣1500-3000元）、低端機（>200美元，對應人民幣1500元以上）。

我們將RFFE市場價值分為4G手機和5G手機部分分別預測。其中，5G手機RFFE市場價值拆解為兩部分，既向下兼容的2-4G頻段價值和新增5G頻段RFFE價值。對于每部分的市場空間，我們采用“RFFE市場空間=手機出貨量×單機頻段數×單位頻段價值”進行計算。

單機RFFE價值假設：

核心假設1：假設2021年2-4G單頻段價值為0.54美元/個，且逐年遞減。根據我們統計，目前高端機型單機RFFE在20美元/臺以上，除三星GalaxyS9機型單頻段價值較高外，其他幾個機型單位頻段RFFE價值均在0.59-0.61美元/個之間。（注：單位頻段價值=單機RFFE價值/頻段數目）。

核心假設2：假設2021年高端/中端/入門機型2/3/4G頻段合計數目分別為31/18/12個。我們選取了29款2020年前后較為暢銷的4G手機，其中高端/中端機型分別為14款、9款。根據我們統計，高端機頻段數目在19-38個之間（其中僅3款手機頻段數低于30個），平均頻段數為31個；中端機頻段數目在10-21個之間，平均頻段數為16個。此外我們假設入門級手機頻段數為12個。

核心假設3：假設2021年5G單頻段價值為1.3美元/個，且逐年遞減。我們這里以iPhone12為例，其RFFE價值為45美元，其中2-4G頻段對應價值23美元，5G頻段對應價值21美元，頻段數17個，單位頻段價值1.33美元/個。

核心假設4：假設2021年高端/中端/入門機型5G頻段數分別為9/7/5，且逐年遞增。我們選取了19款近年較為暢銷的5G手機，其中高端/中端機型分別為11款、8款。根據我們統計，高端機頻段數目在5-17個之間（其中僅3款手機頻段數高于10個），平均頻段數為9個；中端機頻段數目在4-12個之間，平均頻段數為7個；此外我們假設入門級手機頻段數為5個。另外，我們預計未來頻段數按照2-3個/年遞增。

智能手機出貨量及其檔位分布假設：根據yole數據，預計2021年全球智能機出貨量12.1臺，其中5G3.5億臺，3/4G8.7億臺，到2024年5G手機出貨量增長至6.8億部，2020-2024年CAGR為34%。根據IDC數據，2020年Q1-Q3的5G手機出貨量中，高檔/中檔/低檔出貨量占比分別為55%/45%/5%，4G手機中高檔/中檔/低檔出貨量占比分別為19%/24%/57%。在假設手機個檔位占比變化是，我們假設未來5G、3/4G手機消費逐漸下沉，且智能機總的檔位分布基本維持不變。

5G時代

集成度提升疊加技術升級，持續推動射頻前端創新

而回溯2G到4G的通信技術迭代史，我們可以清晰地看到射頻前端廠商兩條并行不悖的發展路徑：

1、覆蓋頻段數帶來的集成化需求，推動了射頻廠商或通過外延并購、或通過自行研發獲得全產品線布局；2、通過技術革新、保證在新際代仍能提供高性能產品。

趨勢一：集成化需求推動全產品線布局

從3G時代開始，出于節省PCB面積、降低手機廠商研發難度的考慮，射頻前端逐漸由分立器件走向模組。該時期以日本廠商主導的無源器件集成化產品FEMiD為主流（主要集成濾波器、開關），而歐美廠商繼續鉆研有源器件PA產品，兩者涇渭分明。但4G時代的到來，OEMs廠商產生了對PA和FEMiD進一步集成的需要，即PAMiD模組，推動了有源廠商與無源廠商的并購融合，擁有PA、濾波器及開關全產品線的四大射頻前端巨頭Qorvo、Skyworks、Broadcom(Avago)、Murata也由此誕生。

趨勢二：高頻趨勢勢不可擋，新技術應運而生

高頻資源的不斷解鎖，需要RFFE不斷推出新技術以保證性能。其中，我們重點關注射頻前端的兩大“兵家必爭之地”，有源器件PA和無源器件濾波器：

技術一：PA的性能提升主要通過新材料于新工藝的結合，而非縮短制程。存儲芯片、處理器等數字芯片的發展規律大致遵從摩爾定律，即每18個月芯片的性能提高一倍（即更多的晶體管使其更快），但射頻前端作為模擬芯片，其特征尺寸的縮小并不能帶來性能的提升和成本的下降：

• 擊穿電壓隨尺寸縮小降低，而對于PA而言，需要高工作電壓才能提供高輸出功率。

• 模擬電路的整體尺寸并不隨著特征尺寸縮小而等比例縮小（如電感），因此先進制程下，單位芯片成本不降反升。

觀察過去幾代通技術更迭，我們可以看到PA的主流發展路徑為：

• 終端：從SiCMOS到GaAsHBT/GaAsHEMT；

• 基站：從SiLDMOS到GaNHEMT。

技術二：高頻段下，濾波器由SAW技術遷移至BAW技術。與PA面臨的挑戰類似，濾波器也同樣需要在高更頻段、更大帶寬下保持高性能。在2G時代，SAW濾波器為主流技術，以Murata為業界標準；而從3G時代開始，日本廠商的不斷鉆研工藝的匠人精神，并未能在高頻段取得良好的性能（包括低插入損耗、高Q值等），而以Qorvo和Broadcom為代表的歐美廠商則通過高頻段仍能保持高性能的BAW濾波器一舉登上舞臺。

5G時代

國產替代：道阻且長，行則將至

國內廠商涌現，從單一產品向模組化演進

國內廠商從單一產品向模組化產品演進，在布局、性能上仍存在提升空間。從海外廠商的發展路徑看，主流廠商一般是先在單一器件（PA或濾波器）做到行業龍頭水平，然后通過并購順勢完成從分立器件向模組化產品的轉型。而從發展路徑看，國內廠商也是從單一產品逐步向模組化產品演進，主要包括三類廠商。

（1）PA廠商：從2/3G頻段切入，逐步向5G滲透，包括昂瑞微、唯捷創芯（聯發科收購）、飛驤科技、迪瑞科（展訊收購）等，其中昂瑞微在2G/3G上全球市占率分別達75%/65%。此外，我們看到PA廠商已在模組化上走在前列，推出FEM\PAMiD\PAMiF等模組，但射頻模組產品仍較為初級，以昂瑞微為例，公司推出的5GPAMid使用的頻段為4G重耕頻段，并沒有涉及高頻段的5GPAMid技術。

（2）濾波器廠商：包括與麥捷科技（出貨國內手機一線廠商，與中電26所深度合作）、信維通信（與中電55所在SAW上深度合作）、無錫好達、諾思等。

（3）其他器件：如射頻龍頭卓勝微，平臺型公司韋爾股份、艾為電子，從LNA\射頻開關切入，并向其他器件、模組拓展。

本產品是國內首創自主研發的高質量二維氮化硼納米片，成功制備了大面積、厚度可控的二維氮化硼散熱膜，具有透電磁波、高導熱、高柔性、低介電系數、低介電損耗等多種優異特性,解決了當前我國電子封裝及熱管理領域面臨的“卡脖子”問題，擁有國際先進的熱管理TIM解決方案及相關材料生產技術，是國內低維材料技術領域頂尖的創新型高科技產品。

什么是5G?

一

定義

“5G”一詞通常用于指代第 5 代移動網絡。5G 是繼之前的標準（1G、2G、3G、4G 網絡）之后的最新全球無線標準，并為數據密集型應用提供更高的帶寬。除其他好處外，5G 有助于建立一個新的、更強大的網絡，該網絡能夠支持通常被稱為 IoT 或“物聯網”的設備爆炸式增長的連接——該網絡不僅可以連接人們通常使用的端點，還可以連接一系列新設備，包括各種家用物品和機器。公認的5G的優勢是：

?具有更高可用性和容量的更可靠的網絡

?更高的峰值數據速度（多 Gbps）

?超低延遲

與前幾代網絡不同，5G 網絡利用在 26 GHz 至 40 GHz 范圍內運行的高頻波長（通常稱為毫米波）。由于干擾建筑物、樹木甚至雨等物體，在這些高頻下會遇到傳輸損耗，因此需要更高功率和更高效的電源。5G部署最初可能會以增強型移動寬帶應用為中心，滿足以人為中心的多媒體內容、服務和數據接入需求。增強型移動寬帶用例將包括全新的應用領域、性能提升的需求和日益無縫的用戶體驗，超越現有移動寬帶應用所支持的水平。

二

毫米波是關鍵技術

毫米波通信是未來無線移動通信重要發展方向之一，目前已經在大規模天線技術、低比特量化ADC、低復雜度信道估計技術、功放非線性失真等關鍵技術上有了明顯研究進展。但是隨著新一代無線通信對無線寬帶通信網絡提出新的長距離、高移動、更大傳輸速率的軍用、民用特殊應用場景的需求，針對毫米波無線通信的理論研究與系統設計面臨重大挑戰，開展面向長距離、高移動毫米波無線寬帶系統的基礎理論和關鍵技術研究，已經成為新一代寬帶移動通信最具潛力的研究方向之一。

毫米波的優勢： 毫米波由于其頻率高、波長短，具有如下特點：

頻譜寬，配合各種多址復用技術的使用可以極大提升信道容量，適用于高速多媒體傳輸業務；可靠性高，較高的頻率使其受干擾很少，能較好抵抗雨水天氣的影響，提供穩定的傳輸信道；方向性好，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大，使得傳輸波束較窄，增大了竊聽難度，適合短距離點對點通信；波長極短，所需的天線尺寸很小，易于在較小的空間內集成大規模天線陣。

毫米波的缺點：毫米波也有一個主要缺點，那就是不容易穿過建筑物或者障礙物，并且可以被葉子和雨水吸收。這也是為什么5G網絡將會采用小基站的方式來加強傳統的蜂窩塔。

什么是TIM熱管理?

定義

熱管理？顧名思義，就是對“熱“進行管理，英文是：Thermal Management。熱管理系統廣泛應用于國民經濟以及國防等各個領域，控制著系統中熱的分散、存儲與轉換。先進的熱管理材料構成了熱管理系統的物質基礎，而熱傳導率則是所有熱管理材料的核心技術指標。

導熱率，又稱導熱系數，反映物質的熱傳導能力，按傅立葉定律，其定義為單位溫度梯度（在1m長度內溫度降低1K）在單位時間內經單位導熱面所傳遞的熱量。熱導率大，表示物體是優良的熱導體；而熱導率小的是熱的不良導體或為熱絕緣體。

5G手機以及硬件終端產品的小型化、集成化和多功能化，毫米波穿透力差，電子設備和許多其他高功率系統的性能和可靠性受到散熱問題的嚴重威脅。要解決這個問題，散熱材料必須在導熱性、厚度、靈活性和堅固性方面獲得更好的性能，以匹配散熱系統的復雜性和高度集成性。

隨著智能時代的來臨，人們對手機的需求越來越高，手機的硬件配置也隨之提高，CPU從單核到雙核在逐漸提升至四核、八核，屏幕大小和分辨率也不斷提升。伴隨著手機硬件和性能提升所帶來的則是手機發熱越來越嚴重的問題，如果熱量未能及時散發出去面臨的將是手機發燙、卡頓、死機甚至爆炸等問題。

目前手機中使用的散熱技術主要包括石墨散熱、金屬背板、邊框散熱、導熱凝膠散熱、熱管散熱、均溫板等等。

5G時代硬件產品散熱設計新趨勢：

1、散熱材料選擇多種多樣；

2、VC/銅管發揮核心作用；

3、散熱設計從“點面”到“整（系統）”；

4、攝像頭模組散熱問題日益受到重視。

毫米波5G手機天線

一

射頻天線

5G時代天線設計要求更高：首當其沖的，就是信號問題，想要信號好，就需要設計好手機的天線。而隨著5G時代的來臨，5G速度更快，為了做大量數據的吞吐，天線設計也采用了MIMO設計，也就是多進多出設計，5G甚至做到了4*4 MIMO。加上5G的加入，以及5G不同的頻段，還可能涉及毫米波，這些使得5G天線的增加不再是增加一根這么簡單，可能僅僅5G方面就要增加5至6根天線。再加上此前的2G、3G、4G的頻段需要1-2根天線，僅僅這方面就需要如此多的天線數量。

手機中布滿了天線，從GPS、藍牙、wifi、2G、3G、4G等頻段。頻率越低，尺寸越大。毫米波，顧名思義，其波長尺度在10mm內了，照波長四分之一計算，約2.5mm的點陣，就是組成有規則間距的陣列。4G的天線一般布置在手機上下端部和側面，采用了LDS（立體電路的一種制造工藝，激光在3D曲面塑膠上選擇性沉積金屬工藝）和FPC（柔性線路板）配合側面金屬邊框來實現終端天線功能：金屬機身手機中，外露的中框一段金屬與手機內FPC組成了天線.2017年玻璃機身手機開始流行，這類手機擬用到的工藝和材質依然是FPC和LDS工藝，也有把天線制造在玻璃殼體和玻璃支架上的,0.1-0.2mm厚度3D的玻璃支架上制造邊框觸摸和天線。

5G的手機天線特點及其工藝：（1）5G終端天線，對周邊金屬很敏感，由于毫米波之波長很短，來自金屬的干擾是非常厲害的，印刷線路板（即PCB板），需要其與有金屬的物體之間需要保持1.5mm的凈空。（2）5G天線是垂直與水平天線交互的點陣，這種垂直和水平交互的天線，對應垂直和水平兩個極化方向的信號收發。（3）5G天線對安裝位置有特殊要求，由于5G終端天線是相控陣體系，其天線單元需要合成形成聚焦波束，因此需要規則的位置進行擺放,天線不能被金屬遮擋，適合3D空間掃描，規則的空間。5G終端，被人手和人體遮擋，其信號都會開始尋找最優誤碼率頻段，形象的說，手機像一個長了眼睛的小寵物，一旦遮擋他，他即刻眼球四處轉動尋找最優信道。我們把5G手機這一動作叫手機尋優，因此，設計終端時候，安裝天線位置一開始就要合適，使其好尋優。目前手機終端中，最適合5G天線位置是兩端，尤其是上端部（聽筒位置附近），其他4G內天線都要給其讓路，也就是說有優選位置權，其他天線移到他處。（4）5G天線是一個含芯片的模組，天線點陣，16個小的米粒大小的天線，不可能用16根屏蔽線引出信號到射頻芯片了，需要就地解決與芯片連接難題。引出天線與點陣天線做成一體，一般一個芯片管理四個點陣。天線模組輸出不是射頻信號，可以用接插件引出端子到手機主板上。

充滿變革性技術創新的時代，帶來了無數日常活動的變化。在這樣的背景下，隨著全新商業模式的涌現，提供商品與服務的舊方式被急劇改變或徹底拋棄，毫米波5G手機產品的設計也面臨全新的挑戰。

二

白石墨烯片在射頻天線的應用

六方氮化硼（h-BN）這種二維結構材料，又名白石墨烯，看上去像著名的石墨烯材料一樣，僅有一個原子厚度。但是兩者很大的區別是六方氮化硼是一種天然絕緣體而石墨烯是一種完美的導體。與石墨烯不同的是，h-BN的導熱性能很好，可以量化為聲子形式（從技術層面上講，一個聲子即是一組原子中的一個準粒子）。

有材料專家說道：“使用氮化硼去控制熱流看上去很值得深入研究。我們希望所有的電子器件都可以盡可能快速有效地散射。而其中的缺點之一，尤其是在對于組裝在基底上的層狀材料來說，熱量在其中某個方向上沿著傳導平面散失很快，而層之間散熱效果不好，多層堆積的石墨烯即是如此。”與石墨中的六角碳網相似，六方氮化硼中氮和硼也組成六角網狀層面，互相重疊，構成晶體。晶體與石墨相似，具有反磁性及很高的異向性，晶體參數兩者也頗為相近。

三

射頻天線的市場規模及發展

5G手機市場規模：根據預測，到2025年，5G相關的產品和服務的市場規模將達到15萬億美元。中國擁有5G基站數650萬，用戶數3億個，用戶覆蓋率達58%。

而5G換機高峰期將出現在2020-2023年，屆時手機出貨量將恢復增長。預計國內5G用戶滲透率將從10%提升到60%左右，5G換機潮將帶動國內智能手機出貨量恢復增長（見圖：中國5G手機出貨量預測）。

BN氮化硼膜材的模切加工生產工藝與人工石墨片類似

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