2013年是4G元年，而如今隨著2019年6月6日工信部正式發(fā)放5G商用牌照，5G迎來了他的時代。
在自動化，信息化，電子化的年代，5G不會停止發(fā)展的腳步。據(jù)統(tǒng)計測算，以5G基建為首的七大核心產(chǎn)業(yè)新基建，2020年的投資規(guī)模在21800億左右。IHS 預計到2035年，5G在全球創(chuàng)造的潛在銷售活動將達12.3萬億美元，并將跨越多個產(chǎn)業(yè)部門。
Q：5G通訊有什么優(yōu)點？
A：
極高的速率：5G的傳輸速率遠遠大于4G傳輸速度100倍左右。手機用戶在不到一秒時間內(nèi)即可完成一部高清電影的下載。
極低的時延：4G的信號時延為140毫秒，而5G的時延降低到1毫秒，比4G整整降低140倍。
極大的衰減：因為5G的傳播頻率太高，導致信號很容易被屏蔽、很容易受到外界干擾、也很容易在傳播介質(zhì)中衰減。
Q：與4G通訊比較，5G對材料有什么特殊要求？
A：
5G的傳輸速度更快，要求傳播介質(zhì)材料的介電常數(shù)和介電損耗要。
5G的電磁波覆蓋能力較差，要求材料的電磁屏蔽能力要強；
5G的傳輸信號強度較差，要傳播材料的介電常數(shù)要小，材料的電磁屏蔽能力要強；
5G元器件的厚度薄、密封性要好，要求及時散熱，材料導熱性能要好。
綜合起來，5G需要：低介電、高導熱和高電磁屏蔽的高分子材料。
5G通訊用材料品種異常豐富，從金屬材料、陶瓷材料、工程塑料、玻璃材料、復合材料到功能材料，都有著巨大的市場空間。5G的布局帶動了整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，必然會推動供給側(cè)改革，企業(yè)都面臨著機遇和挑戰(zhàn)。
01 5G手機
1、5G手機天線材料-LCP與MPI
最早的天線由銅和合金等金屬制成，后來隨著FPC工藝的出現(xiàn)，4G時代的天線制造材料開始采用PI膜（聚酰亞胺）。但PI在10Ghz以上損耗明顯，無法滿足5G終端的需求，憑借介子損耗與導體損耗更小，具備靈活性、密封性等特性，LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物）逐漸得到應用。但LCP造價昂貴、工藝復雜，目前MPI（Modified Polyimide，改良的聚酰亞胺）有望成為5G時代早期天線材料的主流選擇之一。
改性聚酰亞胺（MPI）非結(jié)晶性的材料，基本上在各種溫度下都可進行操作，特別是在低溫壓合銅箔時，能夠容易地與銅的表面接著。其氟化物的配方被改良，在10-15GHz的超高頻甚至極高頻的信號處理上的表現(xiàn)有望媲美LCP天線，MPI可以滿足5G時代的信號處理需求，且價格較LCP更親民，故在5G發(fā)展前期，MPI有望替代部分PI，成為重要的過渡材料。
2、半導體材料
5G將帶來半導體材料革命性的變化，隨著通訊頻段向高頻遷移，基站和通信設備需要支持高頻性能的射頻器件，GaN的優(yōu)勢將逐步凸顯。
3、導熱散熱材料
導熱材料主要用于解決電子設備的散熱問題，用于發(fā)熱源和散熱器的接觸界面之間，通過使用導熱系數(shù)遠高于空氣的熱界面材料，提高電子元器件的散熱效率。5G時代新產(chǎn)品具有 “高熱流密度、高功率、穩(wěn)定性、熱響應、超薄”的特性，這就對導熱、散熱材料提出更高的要求。
4、電磁屏蔽材料
電磁波引起的電磁干擾（EMI）和電磁兼容（EMC）問題日益嚴重，不僅對電子儀器、設備造成干擾和損壞，影響其正常工作，也會污染環(huán)境，危害人類健康。另外，電磁波泄露也會危及信息安全。電磁屏蔽是利用屏蔽材料阻隔或衰減被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播，其原理是屏蔽材料對電磁波進行反射和吸收。電磁屏蔽材料解決電磁波引起的電磁干擾和電磁兼容問題。
5、手機后蓋材料
5G采用的大規(guī)模MIMO技術，需要在手機中新增專用天線，而金屬對信號會產(chǎn)生屏蔽及干擾，所以手機后蓋去金屬化將是大勢所趨，目前手機后蓋材質(zhì)正在從金屬轉(zhuǎn)向玻璃、陶瓷和塑料，其中塑料又是其中最受青睞的材料之一，但普通注塑+噴涂的后蓋和保護套是無法滿足5G時代要求的，未來的趨勢是質(zhì)感上和體驗上都向金屬或玻璃靠近。
隨著5G的商用，金屬手機后殼淘汰速率將進一步加快，玻璃/陶瓷/塑料將成為三大主要原材料。
PMMA+PC復合板材原材料成本低、且易于加工、耐摔不易碎不變形；通過紋理設計和3D高壓成型可以實現(xiàn)3D玻璃效果，表面視覺質(zhì)感大大增強；背板兼具良好的耐磨性和韌性。
025G基站
1、基站天線
2、PCB
3、濾波器
陶瓷濾波器核心制造工藝主要包括粉體配方、壓制成型及燒結(jié)、金屬化和調(diào)試四大環(huán)節(jié)。生產(chǎn)技術難點在于一致性，陶瓷粉體材料的配方、生產(chǎn)的自動化以及調(diào)試的良率和效率都是濾波器生產(chǎn)的難點所在。
目前，各省(市、區(qū))相繼發(fā)布了支持5G發(fā)展的政策和文件，布局5G。其中，融合應用成為各方關注重點，中國電信、中國移動和中國聯(lián)通相繼發(fā)布了5G的發(fā)展規(guī)劃，并在應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面也有很好的布局。目前，5G獨立組網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)正逐步成熟。
*內(nèi)容摘自平湖市浙江工業(yè)大學新材料研究院
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