5G時代手機(jī)材料將大不一樣

5G網(wǎng)絡(luò)是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其峰值理論傳輸速度可達(dá)每秒數(shù)10Gb，比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快百倍，將帶來高速率、低時延、可靠安全的增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨著5G時代的到來，相關(guān)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始作準(zhǔn)備。而在與普通消費(fèi)者生活密切相關(guān)的消費(fèi)電子領(lǐng)域，多家廠商已經(jīng)宣布將在2019年推出5G手機(jī)。近日，“5G時代的材料發(fā)展趨勢和機(jī)遇”圓桌論壇在深圳舉辦，探討當(dāng)前5G材料的前沿動態(tài)和未來方向，并對外展示其備戰(zhàn)5G時代的技術(shù)和產(chǎn)品布局。

非金屬結(jié)構(gòu)材料可能成為主流選擇

“迎接5G時代，當(dāng)前小型化、超薄化、全面屏的形態(tài)趨勢，讓終端對支撐材料提出了更高要求，一旦基礎(chǔ)性研究的成果適時的滿足終端對材料方面差異化的需求，那將迅速占領(lǐng)市場。”深圳大學(xué)信息工程學(xué)院國家千人計劃特聘教授袁濤表示。

“例如針對sub6G的MIMO和毫米波天線陣列，天線數(shù)目至少在6~9個以上，加上NFC和無線充電天線，天線數(shù)目將會超過十個。這么多的天線在手機(jī)這樣要求非常緊湊的環(huán)境下如何擺放?解決方案離不開新材料的研發(fā)及電路方面的研究。如果開發(fā)出高介電常數(shù)、低損耗、低成本、3D形態(tài)甚至有散熱特性的材料，就可以大大降低天線的尺寸。”袁濤說。

據(jù)了解，由于5G具有6赫茲以上的高頻頻段，信號傳輸容易受到干擾，再加上無線充電功能需要3D玻璃/陶瓷等非金屬材料才能更好地實(shí)現(xiàn)，3D玻璃/陶瓷因此成為后殼材料的主流選擇，未來可折疊手機(jī)、柔性顯示屏等都會采用OLED或QLED，需要結(jié)合3D玻璃才能實(shí)現(xiàn)。

“材料是感知未來世界和實(shí)現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新的源泉”。負(fù)責(zé)材料研發(fā)的比亞迪中央研究院院長宮清博士說，“我們的材料技術(shù)團(tuán)隊(duì)規(guī)模已經(jīng)與一個國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室相當(dāng)，具備全球領(lǐng)先的材料研發(fā)設(shè)計、制備、測試、仿真等能力”。

“我們可以實(shí)現(xiàn)3D玻璃精度小于±0.05mm(行業(yè)的精度標(biāo)準(zhǔn)為±0.1mm)，自主研發(fā)的自動化3D玻璃熱彎設(shè)備就是關(guān)鍵因素之一。”比亞迪電子第一事業(yè)部總經(jīng)理江向榮介紹說，“這是國內(nèi)首款可以實(shí)現(xiàn)柔性化自動生產(chǎn)的3D玻璃熱彎設(shè)備，包括全自動上下料，清潔模具、料片，智能監(jiān)控等20余項(xiàng)自動化工序。”

功能材料將廣泛應(yīng)用

“關(guān)于5G領(lǐng)域的材料，以手機(jī)為例，另一個現(xiàn)在迫切需要解決的就是功能材料，包括電子屏蔽材料和散熱材料，特別是到了5G時代手機(jī)后殼非金屬化之后，手機(jī)的功率是增大的，不管是石墨烯還是主動散熱，整個的散熱體系都需要改變。”新材料在線聯(lián)合創(chuàng)始人、尋材問料CEO聶雷表示。

與4G相比，信號傳輸是5G最大的瓶頸之一。是否有低損耗、3D可折彎、高介電常數(shù)甚至散熱性能好的材料，直接影響整機(jī)的吞吐量，影響手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取ａ槍@一問題，香港城市大學(xué)電子工程系教授、太赫茲及毫米波國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(香港)天線專家黃衡表示，一些功能材料非常適合應(yīng)用在高頻的通信設(shè)備上，包括天線、濾波器、功分器、移相器等。

據(jù)了解，瞄準(zhǔn)材料介電常數(shù)這一制約通信技術(shù)迭代升級的瓶頸之一，比亞迪在2011年就開始低介電常數(shù)材料的研發(fā)，最終在2015年全球首家發(fā)布介電常數(shù)為3.2的低介電常數(shù)塑料，該材料具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、良好的外觀、高黏結(jié)力、高熱穩(wěn)定性，有效地拓寬5G信號傳輸?shù)?ldquo;血管”。

黃衡說，這類功能材料的出現(xiàn)，克服了從前在高頻通信難以逾越的障礙。“例如在過去，我們非常難去實(shí)現(xiàn)毫米波/太赫茲波天線波束控制，但通過功能材料，我們可以簡單地改變材料特性來控制天線波束。我們相信，功能材料在毫米波/太赫茲波通信上會產(chǎn)生巨大的影響，對我們的影響不僅是在5G上，可能還會拓展到我們將來6G的市場。我們從今天開始就應(yīng)該好好把握發(fā)展功能材料的應(yīng)用研究，這樣以后才能在技術(shù)上有領(lǐng)先的優(yōu)勢。”