網(wǎng)站導(dǎo)航
4G到5GPCB迭代：從普通多層板到高頻高速板的升級(jí)
從4G的百M(fèi)bps 級(jí)網(wǎng)速到5G的Gbps 級(jí)體驗(yàn)，背后不僅是基站和手機(jī)芯片的升級(jí)，更離不開PCB的技術(shù)迭代。4G時(shí)代，普通多層FR-4板就能滿足需求；而5G的高頻信號(hào)、高速數(shù)據(jù)傳輸和多天線設(shè)計(jì)，倒逼PCB向高頻高速板轉(zhuǎn)型，這一升級(jí)的重要邏輯，就是用更優(yōu)的材料、結(jié)構(gòu)和工藝，解決5G信號(hào)傳輸?shù)?span style="display:none;">損耗與擁堵問題。
4G時(shí)代，信號(hào)頻率多在1.8-2.6GHz，數(shù)據(jù)速率蕞高100Mbps，普通8-12層FR-4PCB完全夠用，就像城市里的雙向兩車道，車少的時(shí)候不會(huì)堵，信號(hào)損耗也小。但 5G 帶來了新挑戰(zhàn)：一是高頻信號(hào)易損耗，Sub-6GHz頻段的信號(hào)在傳統(tǒng)FR-4板里傳輸 10cm，損耗會(huì)比4G高30%；若到毫米波頻段，損耗更是直接翻倍，相當(dāng)于信號(hào)走一半就衰減沒了。二是高速數(shù)據(jù)易擁堵，5G 基站要支持64甚至128天線的Massive MIMO，需要PCB同時(shí)傳輸上百路高速信號(hào)，傳統(tǒng)多層板的布線密度根本不夠，容易出現(xiàn)信號(hào)串音。
PCB的信號(hào)損耗主要由基材的介損決定，數(shù)值越小，信號(hào)跑得越遠(yuǎn)、越穩(wěn)。這是4G到5GPCB基材的重要升級(jí)點(diǎn)：4G時(shí)代：90%以上用普通FR-4基材，Df 在0.012-0.015之間，成本低、易加工，剛好適配4G的中低頻信號(hào)。5G Sub-6GHz：主流換成BT樹脂基材，信號(hào)傳輸10cm的損耗比FR-4低40%。5G毫米波：必須用 PTFE基材，這是目前介損蕞低的商用基材?；纳?jí)不是越貴越好，而是按需選。5G 基站的數(shù)字模塊仍可用FR-4，只在射頻、光模塊等高頻區(qū)域用BT或PTFE，這樣能平衡性能與成本。
5G的多天線和高速信號(hào)，要求PCB有更高的布線密度和更合理的層間互聯(lián)，這就需要從層數(shù)和工藝兩方面升級(jí)：層數(shù)：4G基站PCB多為8-12層，5G直接跳到16-24層，部分毫米波基站甚至用32層板。額外的層數(shù)不是浪費(fèi)，而是用來做信號(hào)隔離，比如把高頻射頻線路放在單獨(dú)的2-3層，用接地層隔開數(shù)字線路的干擾，避免串音。工藝：4G用普通蝕刻工藝，線路間距蕞小80μm；5G要上mSAP/SAP，能做出50μm以下的精細(xì)線路，相當(dāng)于把雙向兩車道擴(kuò)成雙向四車道。同時(shí)，激光鉆孔技術(shù)和背鉆技術(shù)也成標(biāo)配。
從4G到5G的PCB升級(jí)，不是憑空創(chuàng)新，而是需求推著技術(shù)走：當(dāng)5G需要低損耗，就有了BT/PTFE基材的普及；當(dāng)5G需要多信號(hào)并行，就有了層數(shù)增加和mSAP工藝；當(dāng)5G需要高頻兼容，就有了毫米波專屬的PTFE板和精細(xì)鉆孔技術(shù)。現(xiàn)在，隨著5G-A的推進(jìn)，信號(hào)頻率向100GHz延伸，數(shù)據(jù)速率向10Gbps+ 升級(jí)，PCB還在進(jìn)一步迭代，比如研發(fā) Df≤0.0015的新型PTFE基材，探索40層以上的HDI結(jié)構(gòu)。對(duì)PCB行業(yè)人員來說，理解這一需求 - 性能 - 技術(shù)的升級(jí)邏輯，就能更精確地把握 5G 及后續(xù)通信技術(shù)的 PCB 設(shè)計(jì)方向。
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