在5G與后5G的移動世界里，封裝天線（AiP）將會隨處可見。它會如圖1所示鑲嵌在你的手機內(nèi)，為你提供全新的、非一般的高品質(zhì)用戶體驗；也會如圖2所示安裝在你駕駛的汽車上，為你的安全、平穩(wěn)與順暢保駕護航；更會如圖3所示用來構(gòu)造你的手勢雷達及VR/AR/MR等裝置，讓你可以擺脫線的束縛，實現(xiàn)身臨其境、場景融合、超越現(xiàn)實的人生感受。

圖1、三星5G手機中的AiP

圖2、英特爾5G車聯(lián)網(wǎng)中的AiP

圖3、谷歌手勢雷達中的AiP

AiP在手機中的應(yīng)用將是劃時代的。這一觀點我們可以從手機天線演變與進化中得以佐證。眾所周知，手機天線始于模擬時代的外置式（External），興于數(shù)字時代的內(nèi)置式（Internal），進階于智能時代的內(nèi)外兼置式（Integral）。內(nèi)外兼置式或增加了天線的輔助功能或從結(jié)構(gòu)上成為了手機不可分割的一部分。內(nèi)外兼置式天線當以蘋果手機的金屬邊框（Metal-frame）天線最為有名。它最初因設(shè)計不當，導致了轟動一時的蘋果手機天線門（Antenna gate）事件。該事件迫使智能手機的締造者偉大的史蒂夫·喬布斯先生（Steve Jobs）出面解釋，蘋果公司做出賠償而告一段落。目前，因5G毫米波的出現(xiàn)，手機天線的設(shè)置已進入顛覆式變革的前夜，正朝著集成式（Integrated）AiP方向發(fā)展。圖4是我總結(jié)的手機天線演進過程及可能的發(fā)展趨勢。關(guān)于此圖我必須強調(diào)的一點是，現(xiàn)在與未來集成式與內(nèi)外兼置式天線將會長期共存于手機。

天線的性能因手機的外觀設(shè)計、手機內(nèi)部空間限制及天線旁邊的結(jié)構(gòu)或基板材質(zhì)不同，會有很大的差異。標準化的AiP 天線模塊可能很難滿足不同手機廠商的不同需求。蘋果等廠商有望根據(jù)自己手機的設(shè)計開發(fā)自有的訂制化 AiP 天線模塊。經(jīng)測算，蘋果的AiP 需求有望在 2 年半后達到數(shù)十億美元。如果再加上華為、三星、小米、vivo與OPPO，AiP 的需求將非常可觀，有望造就一個新的產(chǎn)業(yè)！手機天線因AiP技術(shù)得以變革，AiP技術(shù)因用于手機而聲名鵲起，相得益彰。

圖4、手機天線演進路線圖

圖5是本世紀初設(shè)想的單芯片射頻SoC構(gòu)造示意圖。芯片封裝的頂部集成有天線輻射體，該天線輻射體的設(shè)計巧妙之處在于它支持差分或單端口工作在同一射頻頻段的SoC。封裝內(nèi)部階梯式腔體可以容納較大的SoC及鍵合線互連。封裝與天線共享一個特殊設(shè)計的地來同時滿足電隔離與機械可靠性要求。此外，封裝通過焊球還支持射頻芯片使用外接天線，實現(xiàn)分集接收來保證系統(tǒng)性能。圖6是利用LTCC工藝實現(xiàn)的真正工業(yè)意義上的AiP。圖7是當時推廣AiP技術(shù)所拍的宣傳照片。

圖5、單芯片射頻SoC構(gòu)造示意圖 （黑色體代表CMOS芯片）

圖6、用LTCC工藝實現(xiàn)的真正工業(yè)意義上的AiP

圖7、早期推廣AiP技術(shù)的宣傳照片

作者簡介

張躍平教授是IEEE Fellow，IEEE天線與傳播學會杰出講師、謝昆諾夫論文獎與克勞斯天線獎雙料得主。
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