CTIMES舉辦的首場「東西講座」,23日於東西講堂正式舉行。本場次邀請到安矽思科技(Ansys)資深應用工程師林鳴志,針對「讓5G天線更高效:HFSS模擬金手指」進行分享。他在課程指出,5G毫米波天線製造已採半導體的AiP製程,傳統的天線設計方式已不足因應,需更加仰賴模擬的策略,也加快時程並降低成本。
林鳴志表示,5G毫米波天線的製程架構與傳統有很大的差異,不僅整體的體積比過去大幅縮減(尺寸僅數釐米),同時更採用天線陣列(Antenna array)的形式,已經無法單透過人工的方式進行設計和調教。
他指出,以前的手機都是使用金屬片的天線,在機殼周圍設置兩到三個的。但進入5G時代,金屬片就要改天線陣列模組,裏頭除了天線之外,還要有控制收發方向的晶片,且在不增加體積的前提下,就需要使用封裝天線(Antenna-in-Package,AiP)的製程。
林鳴志解釋,由於5G毫米波通訊會使用波束成形(Beamforming)技術,因此有指向性,它需要用晶片來控制它的方向,並會使用多天線陣列的方式,來達到360度的全向包覆。所以一個模組金屬盒裡的組成十分複雜,光是天線封裝就10層的結構,要使用人工來設計製作已是不可能,必須要透過數位模擬工具來進行整體的系統設計和最佳化,以縮短生產時程,和後期測試的成本。
林鳴志也透露,目前毫米波天線製造已成5G發展的關鍵市場,除了晶片封裝廠和系統廠積極布局之外,現在也有多家晶片廠想要取得毫米波晶片的技術,特別是毫米波天線的AiP製程與晶片設計更是息息相關,因此以成為領先晶片供應商的角逐戰場。
針對採用模擬設計與後段測試的搭配,林鳴志也特別指出,儘管模擬的數值與最後測試的結果已十分接近,但模擬並非要取代來量測,而是要提升測試的效益。因為進量測實驗室的成本很高,而且經常需要一兩個月的時間,最佳的方式就是測試之前,先使用模擬的方式,進而提升後續的效益。