新型材料如何解決5G基建及設(shè)備新挑戰(zhàn)?

隨著全球運(yùn)營(yíng)商緊鑼密鼓地進(jìn)行5G商用部署，2019年被很多人稱為5G元年。據(jù)全球移動(dòng)供應(yīng)商協(xié)會(huì)GSA的數(shù)據(jù)，截至2018年11月，全球已有182家運(yùn)營(yíng)商在78個(gè)國(guó)家進(jìn)行了5G試驗(yàn)、部署和投資。而今年以來(lái)，中國(guó)也在加速5G網(wǎng)絡(luò)部署，三大運(yùn)營(yíng)商日前公布首批進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)的城市名單，總共將覆蓋20多個(gè)城市。經(jīng)過(guò)2019年的5G商用測(cè)試，2020年5G將正式商用。

商用的推進(jìn)帶動(dòng)了5G產(chǎn)業(yè)鏈各大重要組成部分由上至下的發(fā)展，從上游的通信基建（光纜、天線、PCB通信板等），到中游的終端設(shè)備（手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴設(shè)備等），再到下游的商業(yè)應(yīng)用（固定無(wú)線、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等）。5G顯著的速率、廣泛的連接等特性，勢(shì)必為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展帶來(lái)質(zhì)的飛躍。但是，也是5G的這些特性，對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的基礎(chǔ)設(shè)施及終端設(shè)備帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

早前，就有手機(jī)大廠公開表示，5G手機(jī)的發(fā)熱是4G手機(jī)的2.5倍，如何散熱是重點(diǎn)需要解決的問題；此外，傳輸速率的提升對(duì)于光纖連接也是挑戰(zhàn)所在；包括各類商業(yè)應(yīng)用中的終端設(shè)備在實(shí)用性和外觀上都不斷有新的需求等等。所有的新需求和新挑戰(zhàn)需要包括運(yùn)營(yíng)商、芯片商、材料供應(yīng)商、終端產(chǎn)品制造商在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈各類企業(yè)共同創(chuàng)新、同步發(fā)展。

那么，在基建、設(shè)備上游的材料企業(yè)如何看待5G帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，如果通過(guò)新型材料解決方案應(yīng)對(duì)這些行業(yè)痛點(diǎn)？近期，電子發(fā)燒友在2019年中國(guó)國(guó)際橡塑展（Chinaplas）期間采訪了杜邦交通與工業(yè)事業(yè)部電子電氣市場(chǎng)全球市場(chǎng)戰(zhàn)略經(jīng)理張乃淳，就如何通過(guò)整體的材料解決方案應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、終端設(shè)備、以及商業(yè)應(yīng)用中連接性、熱管理、靈活設(shè)計(jì)的需求進(jìn)行了探討。

5G基站：哪怕極端條件下，也要確保的光纖高速連接與保護(hù)

說(shuō)到5G，大多數(shù)人第一時(shí)間想到的關(guān)鍵詞就是“高速連接”，5G時(shí)代需要更多數(shù)據(jù)中心以及光纖分配網(wǎng)絡(luò)來(lái)支持這樣的高速連接。杜邦提供一系列滿足高速連接需求的解決方案，包括天線材料、高速連接器和光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）。

首先，5G基站的連接，在5G機(jī)房與基站之間通過(guò)有線介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳輸，包括電纜、網(wǎng)線、光纖等線纜。高速連接器用于光纖間的連接，對(duì)5G的信號(hào)傳輸質(zhì)量有極大幫助。而光纖易折，間接影響訊號(hào)傳輸以及網(wǎng)速，也有必要使用新型材料對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

在杜邦展臺(tái)，電子發(fā)燒友記者看到一款透明的軟殼。張乃淳告訴記者，這就是用來(lái)保護(hù)光纖的緊套。它可以做成透明或者不透明兩種，在極端的環(huán)境下維持良好的機(jī)械性能保護(hù)內(nèi)部光纖。

在5G基站的光纖高速連接以及光纖保護(hù)上，杜邦的光纖線纜材料杜邦TMHytrel?和快速連接器材料杜邦TMZytel?RSHTN，提供優(yōu)異的機(jī)械性能和可靠性，實(shí)現(xiàn)光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）的快速連接服務(wù)。

在某些布放基站的惡劣環(huán)境下，例如長(zhǎng)期高溫或低溫時(shí)，一般材料容易發(fā)生脆化、脆裂。據(jù)了解，杜邦的耐高溫彈性體材料可以覆蓋-40℃到正150℃溫度范圍，針對(duì)這類應(yīng)用杜邦的新材料特性已經(jīng)被廣泛認(rèn)可，并成為客戶的首選項(xiàng)。

5G手持裝置：內(nèi)外部結(jié)構(gòu)件、充電接口、天線的創(chuàng)新改變

作為5G應(yīng)用最典型的設(shè)備，手機(jī)的散熱是廠商們最為關(guān)注的問題。因?yàn)?G手機(jī)的發(fā)熱高，芯片運(yùn)行比4G手機(jī)帶來(lái)更大的電能消耗。但由于傳統(tǒng)的塑料散熱性能不夠好；而金屬雖然散熱快，但溫度高會(huì)更加影響使用時(shí)的手感，所以，在5G時(shí)代，采用傳統(tǒng)塑料或金屬中框都不能有效解決手機(jī)散熱的問題。

張乃淳表示：“5G終端設(shè)備的散熱是目前行業(yè)里的重大議題。如果散熱不好，設(shè)備發(fā)燙體驗(yàn)可想而知。這就需要良好的熱管理解決方案，可以使5G設(shè)備更可靠、功能更穩(wěn)定，最大限度地減少系統(tǒng)故障和失靈。同時(shí)，通過(guò)降低局部熱點(diǎn)的溫度，可顯著改善5G用戶的使用體驗(yàn)。目前，帶有導(dǎo)熱功能的塑膠材質(zhì)正在被手機(jī)廠商設(shè)計(jì)5G手機(jī)所采用。”

記者在杜邦展臺(tái)看到為滿足不同客戶需求的一系列導(dǎo)熱材料，具有多種機(jī)械和導(dǎo)熱性能，包括：杜邦TMZytel?RSHTN, 杜邦TMZytel?和杜邦TMCrastin?。除了手機(jī)結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用，還可用于MBB結(jié)構(gòu)件、LED解決方案、投影儀散熱片等。

“熱管理對(duì)于芯片周邊結(jié)構(gòu)件和手機(jī)中框的散熱起到關(guān)鍵作用，也順應(yīng)了未來(lái)5G手機(jī)對(duì)導(dǎo)熱的需求，導(dǎo)熱手機(jī)內(nèi)外部結(jié)構(gòu)件在5G時(shí)代將被更廣泛的采用?！睆埬舜菊f(shuō)道。

在手機(jī)端，對(duì)新材料的另一個(gè)剛需是USB TYPE-C接口。現(xiàn)在USB TYPE-C接口兼具數(shù)據(jù)傳輸、充電、音頻等功能，尤其是各家手機(jī)廠商旗艦機(jī)型基本上標(biāo)配了快速充電。

手機(jī)USB連接器的貼裝主要以SMT制程工藝為主，由于連接器高速的特性以及生產(chǎn)安裝工藝的需要，耐高溫材料成為必須。

張乃淳介紹說(shuō)，在SMT表面貼裝過(guò)程中，TYPE-C接口用錫膏貼在PCB板上后再過(guò)回流焊，這個(gè)過(guò)程USB連接器材質(zhì)不能起泡和變形。而杜邦的高溫尼龍材料擁有耐高溫和不變形的特性，該材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用在手機(jī)USB接口上面。

為了滿足5G的傳輸速率要求，必須提高天線的數(shù)量。5G手機(jī)采用Massive MIMO大規(guī)模多天線技術(shù)。尤其在5G高頻頻段，通信波長(zhǎng)只有10mm左右，波長(zhǎng)越短，傳輸衰減就越大。業(yè)界普遍認(rèn)可多天線陣列的設(shè)計(jì)，不過(guò)也在存天線陣列切換的問題等。為了加強(qiáng)手機(jī)和筆記本的天線信號(hào)傳輸，材料的低介損有利于降低傳輸損耗，杜邦TMCrastin?系列產(chǎn)品具有極低的Dk/Df參數(shù)，提供在高頻下出色的天線性能和信號(hào)傳輸，確保高速、低延遲的5G通信和運(yùn)行質(zhì)量。

小結(jié)

杜邦在5G材料的布局從基站到智能終端再到新興應(yīng)用，提供全面的新型材料解決方案。對(duì)于5G設(shè)備的傳輸、發(fā)熱、重量、脆化等痛點(diǎn)進(jìn)行一一破解，支持客戶進(jìn)行產(chǎn)品的差異化設(shè)計(jì)，為行業(yè)和終端用戶提供超越連接、更加全面的便捷舒適5G體驗(yàn)。

記者了解到，杜邦在上海建有研發(fā)中心，近年來(lái)也持續(xù)在中國(guó)進(jìn)行投資，如在張家港新建工廠，位于深圳的阿波羅工廠也在進(jìn)行擴(kuò)建。這些本地化布署進(jìn)一步鞏固了杜邦在中國(guó)的供應(yīng)鏈，更好地服務(wù)中國(guó)客戶。