准备5 g毫米波和6克

蜂窝技术是一个巨大的飞跃,但包装,组装和测试中使用的芯片5 g毫米波和即将到来的6克的生态系统将会比任何更复杂的使用在过去。

到目前为止,大多数5克设备仍在增速低于GHz频率。大规模推出mmWave技术在未来几年内将大大加快的运动数据,允许转让的理想条件下10 Gbps。6克,预计在本世纪晚些时候,数据传输速度将增加两个数量级与毫米波具有每秒- 1 t比特信息能力与10 Gbps 5 g毫米波。

根本的挑战与5 g mmWave 6克,信号容易受天气或干扰任何固体,如窗户和墙壁。因此,尽管这些信号的实际范围可以1000英尺或更多,信号的有效范围是强大到足以是有用的是介于300和500英尺。6 g频率,有效范围甚至更短。6 g信号可以旅行5克,但在较短的距离快速有效范围脱落。

有工程解决方法将这些信号远距离传播,但服务质量更难以维护4 g LTE或增速低于GHz 5 g,特别是当一个或双方的信号传播或接收器。5 g mmWave充分发挥潜力,它将需要一个估计60小细胞网站每平方英里在高密度区域。6克,这个数字会更高,尽管高多少还不清楚。

不过,所有这一切对目标产生广泛影响的用例。例如,mmWave和6 g可能工作在一个受控的环境中,比如在一个体育馆,一个公司或一个工业设施。它也可能是有用的为固定的点对点通信,如建设的优势。但它将更容易中断使用手机在车辆拥挤的路上,更难找到连续连接在郊区或农村地区比增速低于5 g GHz或4 g LTE。

芯片和包的挑战
芯片的这些设备越来越复杂,。在过去,这是常见的有非常不同的芯片架构在基站和手持设备。但现在面临的挑战是如何保持连接到信号,这就需要波束形成在对象和其他潜在的中断源。它还要求建立天线阵列打包来减少信号需要旅行的距离,所需的电力驱动这些信号,和相关的延迟。这意味着天线需要构建包,和6克他们需要暴露超过5克。

芯片本身需要累积多个很薄层,在再分配层(rdl),或者使用一些强化的过程。都是倾向于机械弯曲等问题,而且还不清楚哪种方法将成为选择的过程。

“阿基里斯之踵对RDL建设高速射频是你不能轻易堆栈通过,这是最高的通道阻抗问题,”柯蒂斯Zwenger研发的副总裁说安靠。“如果你有以RDL骨头通过结构,这是一个非常重要的回波损耗问题。这就是有机物有优势,因为你可以通过堆栈的mSAP(修改semi-additive过程)积累。6克,我们正在层压板和RDL并排看到哪一个会赢。RDL挑战,因为它是如此薄的累积。它可以35微米总三、基础课建设,所以你失去一个衬底通常提供的结构完整性。然后,接管了模块的模制的一部分,没有很多旋钮可以转。但对层压板,我们花了很多时间做模拟弯曲第二层次的组装。所有的基带电路,向上/向下转换,和模拟波束形成可以成型结构,然后上面的天线。可以像package-on-package。”

这只是照片的一部分。“互连技术是至关重要的,”Zwenger说。“你必须匹配阻抗线,确保每一个天线接收相同的信号,没有任何信号衰减损失。大量的工作需要做在前端模拟之前,你甚至可以测试经验,所以你只是依靠模拟来帮助你做出很大的决定。”

芯片产业刚刚开始理解6克的影响,基于有限的5 g mmWave推出。“我们感觉我们的频率最适合什么类型的连接,”陈Chang说,高级战略业务发展总监国家仪器。“七八年前,5克刚刚开始时,每个人都认为毫米波要接管世界,解决每个人的问题。现在我们共同学习的教训。我们仍然需要mid-bands low-bands覆盖,这些频率继续提高效率,吞吐量,以及他们可以同时支持多少用户。所有这些创新行业基本上击中甜蜜点的消费者愿意支付一个常数联系,但是他们还需要字节的吞吐量在任何给定的时间,他们需要一个可靠的和持续的顺差几乎任何他们想要。这真的是开始驱动很多部署。”

这本质上是一个三层的方法,用最快的数据下载在城市中心和体育场,在郊区相对快速的数据,低于GHz连接在农村地区。但在未来,可能会有更多的选项可用。

“一个有趣的技术监视卫星,“Chang说。“这是至关重要的在一个偏远的地方你没有任何报道。为了安全起见紧急联系是绝对需要的,但是它不一定是不变的。”

更有选择性的用例
位置将继续发挥作用,但也会使用这些设备如何。应用程序用例可以有很大区别的,人口密度和地区。例如,一个研究和市场报告预测,mmWave技术将首次在北美和欧洲,紧随其后的是新加坡、日本、台湾和韩国。研究指出,丹麦、马耳他、和法国已经采用了这种技术。

日月光半导体介绍5 g mmWave应用程序自动检查2020年在其智能工厂生产线使用人工智能和自动引导车辆。相机被嵌入到智能无人驾驶车辆,使检查和监视生产地板上。该公司表示,从一个wi - fi基站覆盖通常不够广泛,涵盖大型制造业领域,但随着mmWave它能够减少延迟和改善无线连接这些车辆可以移动无缝工厂。mmWave网络还允许“同时传输高分辨率图像捕获为后端分析在维修过程中。“反过来,允许公司做出快速调整,越来越多的设备维护的效率。

在任何工厂或工业环境中,可能有多个方法移动数据,一些基于速度或安全,其他成本和物理约束。通过工业以太网,你需要运行大量的电缆在你工厂,”Tim Nguyen说,高级主管瑞萨电子。“这就是为什么你看到很多组合在这些工业应用,工业以太网和像EtherCAT不同的协议,以及5 g / 6克。给你更大的灵活性。”

安全问题
但是这种灵活性也需要很好地了解哪些数据应该使用哪些技术。对每一个有安全的影响。

“当你看wi - fi, semi-promiscuous一旦你以外的四面墙,”埃里克·伍德说,product-security技术营销高级总监英飞凌。“当你搬到5克,可能是6克,现在你只是移动圆半径越来越进一步,来回。但只要外面的四面墙,我必须把它一样,如果攻击者在国外坐在电脑终端和攻击,是因为我不能定义它一旦外我的四面墙。我不能设置一个不同的期望对于支持这些措施的对策和技术需求,无论是一英里之外或10000英里以外。”

其他人指出类似的担忧。“我们有这么多的WiFi,蓝牙,LTE, 5 g系统现在,“说Raj适意的首席技术专家主教法冠Engenuity。“我们走着这些东西在我们的口袋里。我们已经在我们的汽车——他们在家里,他们都是。这是另一个机会让人们发送信号通过这些天线和拦截一些芯片,,让他们传输数据移动。指令也之间的移动芯片。所以有明显漏洞,每个公司都有一些想法关于漏洞他们已经见过了。但通常我们需要担心未知的未知,我们知道有许多未知的未知潜伏。”

时间表
尚不清楚何时会推出6克,但业内人士表示这将发生在2029年或2030年左右。5 g mmWave只是开始被引入,并刺激从测试这些新材料和设备的芯片和系统,新的方法来自动化这些芯片和系统的设计。现在最大的问题就是公司将其押注技术,和这些赌注是否会成功。

“推出6克左右这个十年结束的时候,“尼尔斯·Fache说PathWave软件解决方案的副总裁和总经理Keysight技术。“有很多公司工作。我们支持市场的早期阶段。有时当你押注技术,它不顺利。但是在这个市场,你肯定知道谁是大公司,我们知道如何对齐。如果你想要在这个市场,你必须在早期,之前完成的标准。我们的很多客户已经建立原型。对我们来说,我们知道的频率范围,带宽,我们有足够的信息来开始设计我们的工具,因为这些都是很长的开发周期。没有办法我们可以坐下来等待,看看这个戏剧。当市场准备起飞时,我们也必须做好准备。”

在设计方面,最大的挑战是,这些技术都在不断变化,这使得它很难养成良好的模型和方法。“5 g的规范是经常变化的,现在6克,”让-玛丽•深色说,副总裁和总经理借助硬件验证西门子EDA。“一旦你改变规格,你需要简化,模型可以应用修改规范几乎,看看这个东西如何反应。但它不仅仅是一个芯片,需要验证。这是在一个完整的生态系统。我们看到很多汽车周围的活动空间,例如。如果下雨还是不下雨呢?如果天气变化,信号不同吗?”

结论
有很多变量参与移动大量数据,无论涉及通信技术,在这一点上很多悬而未决的问题。无线移动数据使用更高频率有很多挑战需要解决之前,这种技术的好处是可以完全实现。

“其中一些先进的包,可靠性是至关重要的,”公司的Zwenger说。”在汽车,电气化最终ADAS的出现,他们会依靠这些网络被认为是高度可靠来维持这个自治的环境我们期待,以及人工智能,AR / VR,高速云服务。这将把大压力作为一个整体的基础设施。”

但这些仅是已知或怀疑的挑战。与任何新技术一样,它甚至需要时间理解可能出错的地方,这种沉重的使用和不断增加的数据,这个肯定会有很多其他问题出现在实验室里,工厂,多年来在这个领域。