科技日報記者 張佳星
要不了多久，人人都將成為5G人。
能買會選一部5G手機，只能算是“麻瓜”級別，要真正走入5G世界、成為5G人，甚至不斷“打怪升級”，擁抱各種新奇特的應(yīng)用，成為“高知5G人”，專家們熱議的這些要點走過、路過、不要錯過。
日前，由方正科技旗下方正PCB主辦、以5G為主題的2019 PCB產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展大會召開，來自通信設(shè)備終端、電路板原材料、電路板制造等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)專家以及國際知名行研機構(gòu)和科研院校的專家學者多角度熱議5G產(chǎn)業(yè)，5G遠不止是讓手機上網(wǎng)速度變快而已。
超級計算機、雷達上的
新材料來給5G基站“打底”
普及5G，第一件事是建立能夠傳輸5G信號的基站。
采用 3.5G 及以上的頻段傳輸信號的5G 時代，主要采用“宏基站為主，微基站為輔”的組網(wǎng)方式。這種組隊模式類似航母編隊，微基站是宏基站信號的有效延伸。
“宏基站的電路板材料是比較特別的，也是5G實現(xiàn)的難點之一。”廣東生益科技股份有限公司董事長劉述峰解釋，5G傳輸?shù)男盘柫渴?G的10~100倍，對材料提出來的不只是信號傳輸速度提升這一個簡單要求，還包括損耗更小、信號不丟包、信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高可靠性。
這就是通信行業(yè)常說的5G通信具有的高速率、多連接、低時延、高可靠，這些要求是對5G整個產(chǎn)業(yè)鏈提出的，但作為最基礎(chǔ)的電路板原材料必然首當其沖?！罢劦蜁r延時，其實是在談電路板材料對信號傳輸?shù)捻憫?yīng)度要求?！眲⑹龇逭f。
普通人看5G基站表面可能沒什么變化，但里面發(fā)生了質(zhì)的變化。“4G時代的環(huán)氧系材料，在5G時代會被聚苯醚替代，而聚苯醚現(xiàn)在是用在超級計算機上，因為它能夠保障傳輸信號量大、速度快。”劉述峰說。
另一個會在5G基站中廣泛應(yīng)用的材料是聚四氟乙烯，高品質(zhì)的聚四氟乙烯此前應(yīng)用在雷達相關(guān)的電路板產(chǎn)品上。采用聚四氟乙烯為基材的信號傳輸速度比傳統(tǒng)基材快40%，且損耗更小。
無論是來自超級計算機還是來自雷達，新材料“轉(zhuǎn)身”5G都意味著新的課題，是否能夠在5G行業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用，推進的過程少不了細致的實驗和大膽的創(chuàng)新。
“例如最簡單的老化要求，要驗證它就需要大量、長期的實驗，比如汽車板上用的材料，最簡單的實驗Q1000，需要將一塊板放到爐子里，零上45度烤半小時，然后用30秒把它降到零下45度再凍半小時，如此反復1000次?！眲⑹龇灞硎?，新材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化著眼于更快的通信協(xié)議的需求，是先于5G成型前著手布局的。
印制電路
在微米世界打造“高速公路和高鐵”
現(xiàn)實里，高鐵接待發(fā)送旅客的數(shù)量成倍增加，就需要建立規(guī)模更大的高鐵站和并行軌道數(shù)更多的高鐵線路。
電子世界里，通訊信號涌入手機的流量一下子猛增，為什么5G手機卻沒有變大變厚呢？
因為工程師們在微米的世界里，為電子信號的分發(fā)、傳輸建立行車道更多的高速公路，甚至還設(shè)計兼容高速公路與高鐵的公鐵復合通道。
“信號在導體里傳輸，而信號傳輸?shù)挠≈齐娐钒迳系膶щ妼又挥袔资⒚住?/strong>要讓傳輸速率猛增10倍到100倍的信號流量不擁擠、不撞車、傳輸穩(wěn)定，必須小空間大利用?！?/strong>方正PCB研究院院長孫睿說。
初步統(tǒng)計，3G手機時代，占地面積約名片大小的手機主板電路板中的信號傳輸線數(shù)量約700多條，4G手機的電路板占地面積變化不大，信號傳輸線數(shù)量提高到1100多條，而5G手機的主板電路板占地面積減小到約半張名片大小，但是信號傳輸線數(shù)量提高到1800多條，同時5G手機的信號傳輸速率和穩(wěn)定性可靠性要求大幅提升。
這就好比，之前是只有雙車道的縣道、省道的路況，汽車時速在40~60公里，現(xiàn)在同樣的道路寬度，增加到四通道甚至六通道、時速在100~120公里的高速公路行車道，部分路段甚至需要達到300公里時速以上的高鐵般速度，這對路況的平整度和順暢度提出更高要求。
“電路板信號線的制作過程是高精密的，公差管控要求越來越高，原來允許幾十微米的信號線偏差將壓縮到十幾微米甚至幾微米。”孫睿解釋，這將對具體的電路板制作工藝提出更多的挑戰(zhàn)，例如信號線加工時，需要解析精度更高的電路圖形曝光設(shè)備，需要均勻性一致性更好的電路圖形蝕刻設(shè)備，實現(xiàn)精準工藝管控。
“5G手機電路板的層數(shù)會增多，信號線密度會增加，信號線的線寬線距從40~60微米縮小到25~30微米；同時電路板從平面化向3D立體化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，例如采用類似三明治結(jié)構(gòu)，將三塊電路板堆疊起來，可以減小電路板的占地面積40%以上?！睂O睿說。
孫睿還解釋道，5G通信設(shè)備和5G手機電路板向多功能化、集成化、高密小型化發(fā)展，對電路板的制作精度、公差管控、信號損耗等提出更高的要求；如果制作精度不足，公差管控差，信號損耗高，將會造成嚴重的“交通堵塞”問題。
印制電路板被稱為電子產(chǎn)品之母。據(jù)介紹，走進5G時代，整合到印制電路板上的元器件數(shù)量將大幅增加，在5G的帶動下，越來越多的電子產(chǎn)品企業(yè)開啟“辭舊迎新”模式，追趕5G大潮的步伐。
來源：科技日報 文中圖片由作者提供
編輯：劉義陽
審核：朱麗
