阻容“小”型化如何應對5G PCB“大”挑戰?

103億,85億,看到這個數字是不是很嚇人?其實這分別是華為麒麟990 5G芯片和蘋果A13 Bionic的晶體管數量,製程更高,晶體管數量更多,CPU頻率更高,意味著芯片更高的性能,搭載更豐富的功能。隨著5G時代的到來,以華為海思、蘋果三星、高通聯發科為代表的的芯片廠商都推出了自己家的旗艦芯片,就在不久前,高通公司的驍龍865平臺也正式發佈了。2020年,一大波搭載5G芯片的手機將會“紛至沓來”,芯片商和手機商都“接受”了5G挑戰。

對於電子元器件的製造商們,如何應對這場5G挑戰呢?

5G面臨的挑戰

No.1 PCB堆疊挑戰

以合理的規則將元器件擺放在PCB板上,叫PCB堆疊。PCB堆疊需要考慮PCB板的面積,需要考慮layout走線是否順暢,需要考慮射頻性能,需要考慮PCB散熱,需要考慮結構性能,需要考慮整機重量等等,下圖是一個5G旗艦手機內部的一塊電路板,上面的元器件密密麻麻的。

5G時代對速度要求高,對功能的要求更高,有線充電,無線充電,反向充電,4攝像頭,屏幕指紋,大容量電池,NFC,更高刷新率的屏幕,好的體驗,意味著更多的功能電路,寸土寸金的手機PCB中,如何放下這麼多元器件,將會是一個嚴峻的挑戰?

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某5G手機PCB

No.2 PCB散熱挑戰

4G的網絡延時在40~60ms左右,5G的網絡延時有望達到1ms,更低的網絡延時意味著更暢快的遊戲體驗,5G時代玩遊戲再也不會出現“460ms”。

我們都知道玩遊戲或者長時間刷劇手機都會發熱,這是因為CPU在高速運轉會產生熱量,另外我們會發現不同的手機發熱表現不一致,有的手機集中在頂部,有的手機集中在背部,這是因為不同的PCB方案,傳導至手機殼的熱量不均勻。5G時代,如何更好的處理發熱源,如何有效添加散熱材料,也會是一個嚴峻的挑戰?

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某手機紅外熱像對比圖

No.3 PCB天線挑戰

華為Mate30系列手機內部集成21根天線,真是驚呆了小夥伴們的下巴,其中14根用於5G(其餘7根用於WiFi、BT、GPS和NFC),5G標配其實是8根天線,4G標配2根天線,足足翻了3倍。更多的天線意味著更好的射頻性能,天線的面積,天線的放置,天線的輻射,MIMO(多輸入輸出)技術的應用等,也將會是一大嚴峻的挑戰?

應對挑戰

1、國巨推出超小封裝電阻

Yageo的RC0075和RC0100型電阻是目前最小封裝電阻,阻容作為電子產品中使用數量最多的電子元器件,一個高端手機內部將使用800~1000個左右的多層陶瓷電容,電阻的數量比電容稍少一些,採用更小封裝的阻容,將會節省更多的PCB空間,來塞進更多的“用戶體驗”。

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Yageo電阻尺寸

在RC0075如此小的封裝下,最大工作電壓可以做到10V,在眾多以鋰離子電池(3.8V~4.2V)供電(包括手機)的電子產品中,10V已經是足夠高的電壓,可以放心大膽的選用0075封裝電阻。

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Yageo貼片電阻的功率、工作溫度、工作電壓對照表,知道這些參數,你還愁如何對電阻進行選型嗎?

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2、KEMET T540/T541系列鉭電容極低ESR

我們都知道手機在通話或者數據通信時,會產生較大的紋波電流,使用高ESR的鉭電容,U=ESR*I(I是紋波電流,U是紋波電壓)的關係,將會產生較高的紋波電壓,紋波電壓高會有一個風險,在電池電量不夠,電池電壓低的情況下,會將電池電壓拉到更低,使手機關機。

KEMET T540/T541系列鉭電容具有極低的ESR,可以允許通過更大的紋波電流,T540/T541系列的高容值也會對紋波電壓起到至關重要的作用。

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T540/T541系列還有一個重大的特徵,高頻保持能力強,下圖我們看出低於100K的頻率,T541系列電容的容值幾乎不變,在高頻下阻抗曲線呈現近似理想電容器特性,ESR和ESL的影響很低。

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3、TDK推出熱溫度係數小的NTC

NTC熱敏電阻是一種溫度傳感器,因為電路簡單,最少兩個器件即可,成本便宜,被廣泛使用。2月份發佈的小米10系列5G手機內置9個溫度傳感器,精密地監測PCB上每個關鍵點溫度,然後精準控溫,極大概率使用NTC作為溫度傳感器,使用電路器件少,將大大減少PCB的佔用空間,並且減少BOM成本。

TDK推出的熱溫度係數NTC熱敏電阻,熱溫度係數指的是在零功率條件下,當溫度發生突變時,熱敏電阻體溫度變化了始末溫度差的63.2%所需的時間,通俗的說就是表示NTC熱敏電阻器檢測溫度的靈敏度。

TDK的NTC熱敏電阻的低溫度係數,可以快速監測5G PCB板溫度,為5G PCB散熱挑戰獻出了自己的力量。

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NTC熱敏電阻測溫電路

最基礎的往往也最難以突破,但在迎面撲來的5G當前,PCB要突破瓶頸,阻容感等元器件走向“小”型化是必然趨勢,而在唯樣商城,您所需要的電子元器件都可以實現無憂採購。


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