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從iPhone X采用LCP天線技術看5G時代手機創新

2018-01-20 來源:天風證券、華強微電子 字號:

5G加速推進,速度會持續超出市場預期,智能手機和基站將同步推進,2018年的智能手機預計將逐步開始按5G射頻架構設計。從基帶看一定不只是DSDS(Dual SIM Dual Standby),而是DSDV(Dual SIM Dual VoLTE)。

首先,基帶芯片已經做好準備,主流基帶廠商都將在中高端機型中推DSDV功能,預計蘋果也將采用。英特爾日前發布三款新基帶芯片,支持6GHz以下頻段,預計2019年用于終端,其實在此前高通也已經發布驍龍X20 LTE modem,預計明年上半年就將商用,雙卡雙待3路聚合的LTE載波上支持4×4 MIMO將成為高端機主流方案。早在2016年,高通發布了新全網通技術,其支持五大架構模式:全雙卡,全4G,全球全網通,全語音(VoLTE),全Wi-Fi(雙模式)。也就是說一部終端,雙卡雙待,對全球所有頻段和制式都能夠支持。

聯發科搶先在2017年推出的P30已經支持DSDV,金立作為主打商務的品牌成為首款采用機型。從目前蘋果的基帶供應商看,高通和英特爾預計在明年仍為核心供應商,現在的基帶技術革新明顯向DSDV發展,因此明年有望普及,再一次促進換機需求。

iPhone X發售后,經過各種拆機分析,LCP天線浮出水面,iPhoneX首次采用了多層LCP天線,設計非常復雜,制作難度也很高。經過深入了解,蘋果采用LCP天線的原因主要有幾方面的考慮:未來手機向5G(頻率越來越高)方向發展,采用LCP材料介質損耗與導體損耗更小;iPhoneX采用全面屏后,留給天線的凈空空間減少,天線設計需要改變,LCP天線可以節省空間;LCP天線還可以代替射頻同軸連接器。

天線設計的一個重要趨勢是集成天線的射頻前端電路,LCP(液晶聚合物材料)作為一種新材料,非常適用于微波,毫米波設備,具有很好的應用前景。微波和毫米波射頻前端電路集成和封裝。其優點如下:低損耗(頻率為60GHz時,損耗角正切值0.002-0.004),靈活性,密封性(吸水率小于0.004%)。正是基于以上優點,LCP材料可用于制造高頻器件。

多層LCP天線制造難度遠高于傳統天線,目前為了提升良率,需要依賴AOI設備進行多指標的檢測。目前iPhoneX多層LCP天線由MURATA獨家供貨,前段時間MURATA的射頻天線供貨出現了問題,導致了一系列的訂單轉移,按照蘋果的一貫做法,將開發其他新供應商。

5G漸行漸近,多層LCP天線非常適用于高頻段,有望成為手機天線的主要發展趨勢。

從iPhone 4 開始機殼中框已經成為天線的一部分,其實iphone X也是如此,LCP只是替代PI的新基材,天線廠商對于材料的加工工藝和終端工程能力更重要,更看重向射頻前端的整合能力。市場近期對LCP重視,主要也是因為iPhone X 的下部天線部分采用LCP基材,其實從iPhone 4開始,LCP已經用于傳輸線,LCP材料介質損耗與導體更小,因此隨著5G 頻段的上升,開始在天線中使用。LCP最早用于連接器,因此連接器廠商對于材料的理解可能更深。現在手機空間設計更加緊湊,FPC廠商已經進入天線部件供應中,國內FPC龍頭今年在iPhone X中就供應一根UAT Flex。同時今年iPhone X的下天線部分也明顯的看到有一個帶有彈簧連接器以及EMI 接地觸點的小支架,并帶有一條帶狀電纜做饋入。因此市場對于天線的理解存在偏差,組成部分較多,FPC廠商、天線金屬件廠商、連接器廠商都在產業鏈環節中,但從未來發展趨勢看,毫米波天線預計會是SiP的形式,因此能夠整合SAW、PA、LNA的廠商最具競爭優勢,向射頻前端整合才是競爭的要點,并不僅僅看材料的加工能力。

明年進入4x4 MIMO時代,前端集成度更高,DSDV和sub 5G的高速率支持都會帶來天線數量增加。其實從iPhone 6開始,總的來說只有上下兩部分天線,iPhone 6上半部分天線涉及到Cellular副天線、雙頻WLAN、藍牙、GPS、NFC等功能。iPhone 6下半部分天線涉及到Cellular主天線。這種形式只是天線分集(Antenna Diversity),而不是真正的MIMO,實際上只有一個收發器,而多個天線連接到這個收發器。從基帶芯片和5G的規劃看,4x4 MIMO如果明年被蘋果采用,射頻前端的集成度將繼續提升,同時天線數量將增加以滿足傳輸速度要求。MIMO的優勢在于可以不用增加傳輸功率和不擴大帶寬的條件下提高傳輸速率,并將多徑傳播變為有利因素,射頻芯片電路系統以及收發器更為復雜。

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