从4G到5G的演进需要颠覆性的封装创新。从5G Sub-6 GHz到5G毫米波（mmWave），哪些类型的封装架构能够“应付自如”？
5G：即将到来的颠覆性技术
5G（第五代移动电话行动通信标准）网络将在未来2~5年内商用化，从而实现Gbps数据速率和大量新的应用和服务。5G的关键驱动因素之一是移动设备对高分辨率（如4K、8K等）视频的传输需求。诸如增强现实（AR）和虚拟现实（VR）这类移动应用将从5G网络技术中获益。此外，由物联网终端设备生成的一些数据也需要通过蜂窝网络传输。全球移动数据业务正在以惊人的速度增长，2017~2022年的复合年增长率预计将超过40%。
虽然部分5G可能在2019年之前商用，但实际上仍存在许多不确定因素，这使得全球社会广泛讨论：
- 未来预测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
- 对所需基础设施进行财务投资的理由
- 分配适当的频段
- 技术准备
- 来自先进的WiFi技术（如WiGiG）的竞争
- 正在进行中的4G创新能力
发展5G网络的根本动力是对更高数据传输速率的需求。5G的应用速度将高度依赖于市场需求和射频（RF）半导体技术的发展状况。虽然从3G到4G的步伐越来越快，但从财务和技术的角度来看，5G被认为是新一代颠覆性技术。5G主要有三个方面：5G毫米波（mmWave）、5G Sub-6 GHz、5G物联网（Sub-1 GHz）。最高频率的5G目标是毫米波频段范围：28 GHz至60 GHz，甚至在某些情况下可以达到80 GHz。但这需要重要的技术革新和部署大量较小的本地基站，以确保信号质量。当前的4G网络技术也正在努力提升，朝着100 Mbit/s以上发展。半导体产业从前端工艺到后端封测都面临着巨大的压力，正在以非常快的速度进行创新，同时也满足所需的质量和可靠性。
5G的所有技术正在并行开发中
如果进入5G时代，智能手机中的RF器件数量将大幅增加，这与智能手机轻薄化的大趋势相悖。因此，我们认为的系统级封装（SiP）、芯片集成技术将获得更广泛的采用，以缩小RF器件及模组尺寸。
目前，射频前端模组正在使用复杂的SiP架构，在单个封装中包含10~15个裸片（开关、滤波器、功率放大器）和几种类型的互连技术（引线键合、倒装芯片、铜柱）。未来的智能手机连接依赖于SiP创新，2017年~2022年SiP封装市场规模的复合年增长率将超过10%，超过整体半导体封装市场的7%增速。智能手机的射频前端模组市场将从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%。先进的多芯片SiP封装拥有一大批满足5G需求的关键技术，具有启动或减缓5G市场的能力！
挑战5G需求的新设计
通过蜂窝网络完成Gbps无线数据传输需要运行在GHz频率的设备。虽然频段的分配仍在讨论中，但是，在28 GHz、39 GHz和60 GHz周围的毫米波波段最受瞩目。同时，5G Sub-6 GHz的目标是扩展到3.5 GHz和4.5 GHz。尽管5G Sub-6 GHz也需要半导体封装创新，不过可被认为其主要是增量。然而，5G毫米波提出了全新的要求，需要相当多的技术创新。在毫米波频段中，信号路径长度变得尤为关键，任何设计缺陷都会转化为不可忽视的信号耗损和设备性能的恶化。如今，射频SiP封装，即FEMiD和PAMiD，是相当复杂的，包含10~15个异质芯片（硅基、III/V、MEMS等），通过引线键合、倒装芯片、铜柱等多种方式连接到有机封装衬底上。未来的5G Sub-6 GHz，尤其是5G毫米波将需要更高密度的芯片集成，以实现最小化信号路径并保持损耗的控制。
更多的颠覆性SiP架构将用于5G毫米波
寻找创新的衬底/RDL解决方案将直接影响产品的性能和成功。除此之外，天线在SiP中的集成也是一个需要考虑的问题，从布局、工艺、屏蔽等方面带来一系列的挑战。智能手机的RF封装创新正在多个层级上实施，并且在5G Sub-6 GHz和5G毫米波等方向上并行开展。但是真正的颠覆性封装预计是在5G毫米波（频率大于24 GHz）。未来RF封装的一些任务是寻找低损耗材料、天线集成、前端模组中可能集成的芯片、封装架构的调整、屏蔽的方法等，这些都是为了开发新一代5G射频SiP封装。到目前为止，5G的封装平台包括先进的倒装芯片衬底解决方案、扇出型晶圆级封装（Fan-Out WLP）和玻璃中介层（Glass Interposers）。
5G封装的要求和挑战是什么？射频封装架构和材料如何变化？开发射频封装架构的优点和局限性有哪些？芯片和互连在较高频率下会如何变化？是否有更好地适合较低和较高毫米波的5G频段？哪些射频封装架构会脱颖而出？请购买并查看完整报告吧，这些问题的答案都会一一呈现。
5G带来既复杂又创新的商业机遇
SiP将在5G网络时代扮演非常重要的角色。5G对于传输效率、噪声、体积、重量以及成本等多方面要求越来越高，迫使无线通讯向低成本、便携式、多功能和高性能等方向发展。SiP是理想的解决方案，综合了现有的芯核资源和半导体生产工艺的优势，降低成本，缩短上市时间。
目前基于4G技术的智能手机射频前端（FEM/PAM）中的SiP供应链主要是由5家IDM厂商“领衔”：Qorvo、Broadcom（Avago）、Skyworks、村田（Murata）和TDK Epcos。其部分封装外包给OSAT：日月光（ASE）、安靠（Amkor）、长电科技（JCET）、矽品科技（SPIL）。未来5G封装将产生多元化战略。现在的IDM更加专注于5G Sub-6 GHz，而高通正努力开发5G毫米波产品，同时建立起5G毫米波产业链，以确保提前引导产业发展。各种封装技术的选择和市场的不确定性让OSAT对目标客户、市场和封装架构很难抉择。
在高通5G的推动下，以及新的厂商进入，供应链变得更复杂
5G系统级封装（SiP）有很多技术诀窍（Know-how）。表面上看，SiP似乎只是将各个不同芯片封装组合在一起，但其实远非那么简单。针对每一个不同的 SiP，需要大量的仿真和验证。这其中最关键的有：（1）电磁仿真，考虑到5G在高频信号之间的相互干扰，对于EMI的防护、天线的设计、信号完整性的仿真都需要建模；（2）压力仿真，需要验证不同材料的翘曲度和芯片之间的配合。（3）热仿真。在5G时代的SiP，意味着材料控制、压力控制以及电磁分析等各方面的综合考量，也是之前从没有遇到过的。
随着5G毫米波、5G Sub-6 GHz、5G物联网的并行发展，每家射频厂商的策略和他们的长期愿景是什么？高通是否能通过开发5G毫米波技术来超越竞争对手？OSAT如何响应5G市场？预计5G毫米波的封装外包市场将上升还是下降？其它无晶圆厂（Fabless）和IDM企业将如何进入射频前端产业链？那么，供应链将又如何演进？本报告将回答这些多样化且具有挑战性的问题。
来源：麦姆斯咨询