微容解读:5G技术发展与MLCC应用趋势

发布时间:2021-08-24 浏览量:1953
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通讯科技的发展,不知不觉中已经改变了我们的生活,我们的手机网络、互联网络、物联网络等等各个行业都可以看到通讯科技的作用。从1G到如今的5G,人类通讯技术不断发生质的变化。


1G到5G,无线通信技术发展历程
通信领域的发展离不开通信技术高速的更新换代,从通信领域的发展史讲起,可以更好的让我们理解5G技术的本质。
1G—1st Generation Mobile Communication Technology,即第一代移动通信技术,是以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统。1978年底,贝尔试验室研制成功先进移动电话系统,建成了蜂窝状移动通信网,1979年摩托罗拉公司首先将无线电应用于移动电话,自此开启了移动通话的时代。

2G-第二代移动通信技术,是移动通信大爆发的时期,手机可以打电话、发短信,还可以低速上网。从2G时代开始,移动通信进入数字通信时代。
3G时代已经能够同时传送声音及数据信息,而且速率提升到在几百kbps。3G的最大特点是在数据传输中使用分组交换(Packet Switching)取代了电路交换(Circult Switching),将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合。
4G时代,电路交换完全消失,所有语音通话将通过数字转换,以VoIP形式进行。因此在4G网络进行通话时,可以依靠有线或无线网络而不一定需要移动信号覆盖。4G集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。
从1G到4G,每一代移动通信的变革都给我们带来了全新的体验。简单说,1G是话音服务,2G是“txt”短消息服务,3G是“jpg”也即图片等多媒体服务,4G则是“avi/mkv”等各种视频类服务,那5G代表着什么呢?

进入智能时代,除了电脑、手机等互联网设备外,越来越多的可穿戴设备、智能家电、共享汽车等不同类型的设备和灯光等公共设施需要接入互联网,5G的互联也让这些设备成为智能设备成为可能,联网后即可实现实时管理和智能相关功能,所以5G其实代表着万物互联的特点。
其实5G移动网络与早期的2G、3G和4G移动网络一样,5G网络是数字蜂窝网络,在这种网络中,供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。表示声音和图像的模拟信号在手机中被数字化,由模数转换器转换并作为比特流传输。
蜂窝中的所有5G无线设备通过无线电波与蜂窝中的本地天线阵和低功率自动收发器(发射机和接收机)进行通信。本地天线通过高带宽光纤或无线回程连接与电话网络和互联网连接。


5G技术的特点与发展
5G技术的优势与特点主要有以下六点:
1.峰值速率达到Gbit/s的标准,满足高清视频,虚拟现实等大数据量传输。
2.空中接口时延水平需要在1ms左右,满足自动驾驶,远程医疗等实时应用。
3.超大网络容量,提供千亿设备的连接能力,满足物联网通信。
4.频谱效率要比LTE提升10倍以上。
5.连续广域覆盖和高移动性下,用户体验速率达到100Mbit/s。
6.系统协同化,智能化水平提升,表现为多用户,多点,多天线,多摄取的协同组网,以及网络间灵活地自动调整。
随着各种智能终端的普及,移动数据流量呈现爆炸式增长。在未来 5G 网络中, 减小小区半径,增加低功率节点数量,是保证未来 5G 网络支持1000倍流量增长的核心技术之一 。因此,超密集异构网络成为未来 5G 网络提高数据流量的关键技术。
未来无线网络将部署超过现有站点10倍以上的各种无线节点,在宏基站覆盖区内,站点间距离将保持10 m以内,并且支持在每1k㎡ 范围内为25000个用户提供服务 。同时也可能出现活跃用户数和站点数的比例达到1∶1的现象,即用户与服务节点一一对应。
密集部署的网络拉近了终端与节点间的距离,使得网络的功率和频谱效率大幅度提高,同时也扩大了网络覆盖范围,扩展了系统容量,并且增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。虽然超密集异构网络架构在5G中有很大的发展前景,但是节点间距离的减少,越发密集的网络部署将使得网络拓扑更加复杂,从而容易出现与现有移动通信系统不兼容的问题。


5G网络设备特点及MLCC的要求
5G网络设备有宏基站、微基站、皮基站以及CPE等诸多配套设备,5G技术的功能特点与优势,也是在这些设备的更新下实现的,更具体来说,设备功能的更新是由各种元器件的变化形成的。从MLCC视角看,5G网络设备的特点和对元件要求主要有以下几点:
(1)5G设备频率更高,带宽更宽,对MLCC的高频性能要求更高。5G网络的带宽从4G的1.8G-2.6G提升到6G甚至毫米波的28G,峰值速率达到10-20Gbps,这对射频模块的MLCC要求低ESR,强抗干扰,高稳定性,高SRF。
微容的射频MLCC全系列覆盖:0402/0201/01005尺寸 0.1pF~33pF全容量范围覆盖,0603、0805尺寸射频大功率系列专项匹配基站等各类射频要求,并根据客户需求提供铜和镍两类电极材料的产品。

(2)5G基站布局更密,体积更小,使得MLCC向小型化转变。早期的基站,属于大型设备,都是专用场地对元器件主要要求可靠性,而5G基站可能是随处都需要的,因此基站的体积有了要求,其中元器件除了可靠性,还要求小型化。对MLCC而言,之前以0603、0402为主的中低容量规格,也部分转移到更小的0201尺寸。
微容的微型MLCC技术非常成熟,已形成了市场有口皆碑的产品质量水平和产能规模。为了覆盖基站等高可靠性要求的行业,微容通过材料、车间环境、工艺、设备和自动化的管理,将产品整体的水平都提升到工业级的要求。

(3)5G基站数量增加,且数据流增大,需要更多的处理芯片和模块,MLCC的用量随之大增。全球4G网络基站约500万台,而5G网络覆盖,需要的基站数量大概是其3倍,也就是1500万台。此外,5G基站单个基站单元的MLCC使用大约为1.2万片,而宏基站一般有3个单元,MLCC的数量大大增加。
(4)5G数据运算增加,基站功耗大,容易造成局部高温,对MLCC的工作温度上限要求提升。这主要表现在高容MLCC系列,高容MLCC工作温度上限一般为X5R特性的85℃,部分高温的电路会提升到X6*特性的105℃或者X7*的125℃,而5G基站中,X7*规格要求大大增加,部分PA甚至需要X8*的150℃。
微容根据和全球基站龙头企业的深入交流合作,增加高温系列产品的开发,开发出从105℃到150℃的大量耐高温MLCC规格。

(5)5G基站功耗大,供电电压提升,MLCC的耐电压也随之提升。比如,主电源供电一般为48V,这就需要大量使用耐压为100V或者以上的的高压MLCC。微容中高压产品,中低容量可全系列达到100v,针对需要的规格,实现200V-3000V的电压,良好匹配基站要求。

 综上所述,5G技术市场将带动MLCC市场在数量和技术上的提升发展,是MLCC市场增长的重要动力和指引。
基于对行业的深入认识,微容自成立起定位做高端MLCC,搭建半导体行业标准的净化车间,引进行业最先进的生产设备,广聚国内外顶尖技术研发人才,全力突破高容量、车规、高可靠、高频、超微型等高端系列MLCC。微容在产品质量、技术和产能等方面的成果和前景,得到了电子行业的高度认可,已配合众多行业的龙头企业,包括智能手机等移动设备、基站等网络设备、计算机及服务器、家用电器、安防、汽车、工业控制等。