图1、电路封装技术
从4G过渡到5G需要颠覆性的封装创新技术。 包括5G mmWave（5G 毫米波），5G sub 6 GHz（5G 低频（6GHz以下频段）） - 其中毫米波频段的器件封装技术将面临挑战。
图3、几种层级的互连技术
预计第五代移动蜂窝网络将在未来2-5年的时间内面市，从而实现Gbps数据速率和大量新应用和服务。开发这种速度的关键驱动因素之一是开发高分辨率视频需求（4K，8K等）的移动设备。此外，诸如移动技术驱动的增强现实（AR）和虚拟现实（VR）等未来应用将从这种技术能力中受益匪浅。另外，由物联网（IoT）终端设备生成的一定数量的数据也需要通过蜂窝网络来传输。全球移动数据流量正以惊人的速度增长，预计2017-2022年的复合年增长率将超过40％。
图4、封装平台技术的发展
虽然5G的某些部分可能会在2019年推出，但事实上，存在很多不确定因素，这些不确定因素在全球各个社区中开始讨论：
预测未来数据需求和市场增长的准确性
需要5G网络的应用和服务的增长情况
在基础设施方面需要进行财务投资的理由
分配适当的频段
技术准备度
先进的WiFi（即WiGiG）
持续4G创新的能力
开发5G网络的根本动力是假设需要更高的数据速率，而不仅仅是现有的4G允许的数据速率。 5G采用的速度将很大程度上取决于市场需求和RF半导体技术的质量状况。从财务和技术角度看，从3G到4G的演进步伐更加渐进，而5G则被认为是一个颠覆性的演进步骤。 5G有3个方面的应用频段：mmWave（毫米波频段），sub 6GHz（低于6GHz的频段）以及sub 1 GHz（低于1GHz的频段，5G IoT（物联网）应用）。5G最高频率的目标频段是毫米波频段，范围从28 GHz到60 GHz，甚至在某些情况下高达80 GHz。这需要大量的技术储备和安装大量较小的本地小基站以确保信号质量。与此同时，业界也在努力改善现有的网络，以改善目前在6 GHz以下的4G技术，达到1000 Mbit / s甚至更高。从前端设计到组装和测试，目前半导体行业面临着巨大的创新压力，同时需要保持理想的质量和可靠性。
图5、几种并行发展的5G技术
目前，射频前端模块采用复杂的SiP架构，包含10-15个裸片（开关，滤波器，PA）等部件，同时在单个封装中有多种类型的互连技术（WB，倒装芯片，铜柱等）。未来智能手机连接依赖于SiP创新，预计从2017年至2022年SiP封装的收入的复合年增长率将增长10％以上，高于整体快速增长的先进的封装领域，2017-2022年复合增长率为7％。预计智能手机的整体RF前端组件市场将从2017年的123亿美元增长至2022年的228亿美元，复合年增长率为13％。而先进的多芯片SiP封装拥有大量的关键技术来满足各种5G要求，能够加快或者延缓5G市场！
图6、封装材料的选择流程
满足5G技术要求的新设计挑战在蜂窝网络上实现Gbps无线数据速率需要以GHz频率运行的设备。虽然5G频段的划分仍在讨论之中，但是28 GHz，39 GHz和60 GHz左右的毫米波频段最受关注。同时6G以下的5G将目标扩展到3.5 GHz和4.5 GHz频段。尽管低于6 GHz频段的5G也需要半导体封装领域的创新，但它可以被认为主要是增量式的变化。然而，5G毫米波领域正在开放全新的需求，需要相当大的技术革新。在毫米波频率下，信号路径的长度变得尤为重要，任何设计缺陷都会转化为相当大的信号损失并将因此而降低设备的性能。今天，RF SiP技术，即FEMiD和PAMiD形式的封装正在变得相当复杂，包含10-15个混合引线键合，倒装芯片球或者Cu（铜）柱互连的异质管芯（硅基，III / V（如GaAs），MEMS等） 7个金属层。未来的5G sub 6 GHz以及特别是5G mmWave（毫米波）将需要更密集的芯片集成，以最大限度地减少信号路径并控制路径损耗。
图7、5G毫米波将会有颠覆性的封装技术
寻找新的创新的基板/ RDL解决方案将直接影响产品的性能和成功。最重要的是，SiP中的天线集成更多是一种需求，而不是一种选择，将给从位置选择，工艺处理，屏蔽等方面带来一系列额外的挑战。对于5G sub 6GHz和5G mmWave应用，手机中未来的RF封装技术创新正在几个层面上并行进行，然而真正的颠覆式的封装技术预计将会出现在毫米波频率，即频率> 24 GHz的频段。一些面向未来的射频封装任务是寻找低损耗材料，天线集成，前端芯片也可能集成，封装体系架构和屏蔽选项的探索 - 所有这些都是为了开发新一代5G射频系统级封装技术。迄今为止，针对5G封装平台的研究包括先进的倒装芯片衬底解决方案，扇出WLP（Fan-Out WLP）和玻璃中介层等。
图8、SiP器件的封装的器件
供应链 - 5G带来复杂性和新的商业机会目前智能手机中4G技术的射频前端（FEM / PAM）中的SiP供应链明显由5家集成设备制造商（IDMs，Integrated Device Manufacturers）组成的，包括：Qorvo，Broadcom（Avago），Skyworks，Murata和TDK Epcos。他们的部分产品外包给顶级OSAT（OSAT (outsourced semiconductor assembly and test)，半导体组装和测试外包）厂家：ASE，Amkor，JCET Group和SPIL。未来将带来多元化战略，首先将市场作为目标。今天的集成设备制造商（IDMs，Integrated Device Manufacturers）更加关注5G 在6 GHz以下频段的解决方案，而Qualcomm正试图直接侧重于推动和开发mmWave（毫米波） 5G技术，同时致力于建立5G mmWave供应链以确保早期就建立起领导地位。各种封装技术选择和市场不确定性使得OSAT（OSAT (outsourced semiconductor assembly and test)，半导体组装和测试外包）厂家在目标客户，市场和封装体系结构上做出艰难的选择，以保证供应质量和数量，从而激励IDM进一步外包。
图9、以高通为核心的5g供应链生态系统
随着5G mmWave，5G sub 6 GHz和5G IoT的并行发展，我们都很关注每个RF SiP制造商的策略和他们的长期前景如何？高通公司能否率先开发出5G移动毫米波技术？ OSAT如何做出反应，并且毫米波频段的外包活动将会增加还是减少？这些问题我们将会逐渐给出答案。
（完）
