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毫米波天線是終端產品伸向用戶的一個最直接的觸角，很大程度上影響最終產品的體驗。封裝天線（Aip）早期與藍牙無線技術一起發芽，中期與60GHz無線技術及毫米波雷達一起成長，如今又對傳統的通信提出了更高標準的技術挑戰，已成為國際上5G移動通信研發的重點。
近日，我愛方案網受邀參加2019中國（深圳）集成電路峰會。在本次峰會的分論壇之一——第十七屆中國通信集成電路技術應用研討會上，日月光集團研發技術經理何承諭對封裝天線的變化趨勢、在毫米波無線通訊上面臨的挑戰以及應對策略做了深入的分析。
Wifi、5G通訊和車用雷達都將往毫米波方向布局
Wifi、5G通訊和車用雷達，慢慢都會往毫米波方向布局。預計2020年到2030年期間，將會有很多毫米波相關的產品涌現出來。
從整個通訊平臺來看，目前4G使用的一個通訊平臺，比如Wifi、4G流量，大概使用的頻段在3G頻段左右，本身的帶寬也不夠寬，而5G的帶寬會非常快，所以傳輸的流量會非常寬。另外，一旦有更多需求量，毫米波將會是被優先選擇的方向。
在天線的設計里，元件的尺寸大小與波長有關系。并且頻率越高，波長越小。從通訊平臺來看，3GHz20赫茲以上的通訊屬于毫米波。Wifi、4G流量，大概使用的頻段在3G頻段左右，相當用度，本身的帶寬也不夠寬，5G的帶寬會非常快，所以傳輸的流量會非常寬。毫米波大概從通訊平臺來看，毫米波大概是在3GHz20赫茲以上。目前4G流量是3GHz，Wifi會用到60GHz，另外車用雷達會用到7779GHz。
拿車用雷達來說，其實要實現應用有很多種方式，現在市場上更多的是做成7779GHz的。車用雷達有前面的ACC防裝雷達或者倒車雷達，雷達分為長距離、中距離、短距離，考慮到封裝的尺寸，天線不能太多，才可以實現短距離雷達。短距離雷達可以增測精準度，編制物體精準度要更高。
5G毫米波到來，對封裝天線的設計提出哪些新的要求？
天線最開始的時候只是一根線，后來演進成嵌在板上的了，像是2G、3G、4G、5G手機的天線都設計在板上。以前的天線尺寸大概是3-8mm，這么大的尺寸可以設計到毫米波板上。當頻率是28GHz時，天線尺寸差不多是2.4mm，當頻率是60GHz的時候，天線尺寸為1.2mm。此時的天線就可以重新封裝上。4G手機的天線會比較熟悉平行傳輸信號，但是我們在封裝天線的時候，由于頻率越高流失越高，信號以一種形式在下方走最短的路徑。這對于封裝體來說，是一個很大的變化和挑戰。
目前市場上的應用來看，2018年就出現了可以嵌在手機的很小的天線模組。在手機的天線毫米波的應用中，一個天線中大概2-3個毫米波，根據天線的指向性，在2.3GHz的時候，天線是覆蓋的方式，但是處于毫米波的時候，由于Gen太高，需要通過很多天線的方式達到覆蓋的范圍，所以大概需要有2-3個天線。
封裝面臨的問題在于怎么設計天線？何承諭說，“如果是2.4GHz的Gen的天線，設計的時候在板子上，天線怎么走是在板子上？基本上鏡片不會用短距離做耦合。當天線進來的時候就在上房，這里會產生很多微妙的地方，設計天線的時候，天線下面是很干凈的區域，如果是金屬層就是干凈的，不會有很多復雜的東西，如果收集到這里，鏡片就在下面，因為鏡片要走出很多的線路，不管是控制信號的線等等，為了讓天線的特性好必須有一個完整的金屬層。”
何承諭認為，要做好天線需要滿足以下幾大要求：
第一，做到寬屏的天線。以Wifi來講就是97-166，當金屬板到AY有24的屏寬，5G的通訊平臺需要5GHz，這屬于非常寬屏的天線設計；
第二，空氣中傳播的速度。在空氣中傳播的時候，2.4GHz電子波在低頻傳輸非常低，但是高頻傳輸是非常大的，當在空氣中使用的時候，Gen一定要過高；
第三，鏡片做的信號經過所有的線路走到天線端的時候，這段Loss是多少，GHz Loss很少考慮這一些，但是毫米波的差別就是幾個mm，要讓線路的路徑走得越短越好。不然線路打出這么大的Power，封裝的時候Power下降，那會產生很大的工作量；
第四，材料特性。由于天線要做到基板里，所以電子波全部流動或者傳遞，那基板的材料特性就變得非常重要。
封裝的應用領域都不一樣，對于5G來講，5G通訊的線路應用的頻段比較多，另外要做到波速切換。當波速做不同的切換到不同的角度V會會非常復雜，鏡片復雜之后用很多線去走出來，所以用到的層數會比較多。5G通訊用到的天線屬于正列天線，當天線走到正列天線會用到AFC或者CFB，如果只有單一電線什么情況？短距離的車用雷達的時候，大概只用一根天線，天線數量不用做那么復雜，設計整個電路架構設計來講，相對于5G來講會比較簡單，因為車用雷達不會做到太多。所以層數比較低。做車用雷達的盡量走最短的路徑，所以層數不能太高。總的來說，天線做到封裝要看應用、使用頻段和應用的范圍，會有不同的封裝架構去選擇。
結語
當天線做到封裝里面的時候，它對于天線的設計能力或者封裝架構來說，都有很大的差異和挑戰，材料的特意性以及差距也會有很大的變化，量測部分也面臨著挑戰，產品做到量產階段挑戰會更大。
