前不久,蘋果分析師郭明錤發布了一份供應鏈最新報告,預測由於供應商和技術的轉變,iPhone 天線設計將發生巨大變化,旨在改善手機信號問題。那麼採用新的天線結構,能否改善 iPhone 信號呢?我們一起來看看。

蘋果當前採用的 LCP 材質,全稱為 Liquid-crystal polymers,譯為液晶聚合物,是一種新型熱塑性有機材料,可在保證較高可靠性的前提下實現高頻高速,具有以下特性:

● 操作頻帶範圍寬,在高達 110 GHz 的全部射頻範圍幾乎能保持恆定的、較低的介電常數,一致性好;

● 損耗正切角僅為 0.002,即使在 110 GHz 時只增加到 0.0045,非常適合毫米波應用;● 熱膨脹特性非常小,可以作為理想的高頻封裝材料。但在短期內 LCP 目前也存在一系列問題:

? 材料短缺:目前 LCP 薄膜材料主要掌握在日系廠商間,主要有 Primatec 和日商 Kuraray,Primatec 已經被村田收購因此材料僅供內部使用,僅剩唯一 Kuraray 可以供貨其他廠商,且供貨穩定程度存在一定問題。

? 成本高昂:LCP 軟板層數更多,部分需要達到 10 層以上,須使用激光打孔技術,機械設備投資遠高於傳統軟板,綜合成本高。 ? 良品率低:LCP 較為脆弱,在製造模組環節中進行彎折測試時,容易折斷,良品率低下,由於本身的材料極高,進一步提高了生產成本。而 PI 全稱為 Polyimide,中文名為聚醯亞胺,聚醯亞胺作為一種特種工程材料,廣泛用於航空、航天、微電子、納米、液晶等領域。傳統軟板一般由銅箔、絕緣基材和覆蓋層構成,使用銅箔作為導體電路材料,PI 膜作為電路絕緣集采,PI 膜盒環氧樹脂粘合劑保護盒隔離電路的覆蓋層,經過一定製程加工而成 PI 軟板。絕緣基材的性能決定了軟板最終的物理性能,由於 PI 基材的介電常數盒損耗因子較大、吸潮性較大,導致可靠性較差。PI 軟板高頻傳輸損耗嚴重,結構特性較差,無法適應當前的高頻高速趨勢。

MPI(Modified PI),也就是新聞中提到的新的 PI 結構,是一種 PI 改進方案,仍以 PI 作為基板製作的 MPI 軟板。MPI 軟板的介電常數、吸潮性盒傳輸損耗介於 PI 軟板和 LCP 軟板之間,特別是隨著工藝改進,在中低頻段的傳輸效率幾乎可以與 LCP 比肩,成本相對較低。

由於 LCP 短期內成本高昂,而 MPI 在中低頻具有性價比優勢,在 5G 時代 MPI 將與 LCP 共存,中低頻將採用 LCP。理論上,在高頻階段,LCP 材質相比 PI 材質有非常優異的性能,在目前即將使用的毫米波頻段,電磁波傳播衰減差異達到了 5dB,所以 LCP 材質比 PI 材質更適合毫米波傳輸。但理論上的數據忽略了良品率的問題。

事實上,蘋果早在 2017 年就開始嘗試在 iPhone 8 系列以及 iPhone X 機型上大規模應用 LCP 天線和 LCP 軟板,用於提高天線的高頻性能並減小空間佔用。而且由於良品率不高,製作工藝複雜,對於 iPhone 的出貨量而言,顯著提高成品率就需要提升天線性能。

蘋果認為,LCP 良品率過低,在不得已降低標準之後導致 iPhone 高頻蜂窩傳輸的問題,包括 iPhone XS 系列和 iPhone XR 都在一定程度上受到了 LCP 材質的限制。

但根據華為和射頻 Skyworks 工程師的看法,LCP 僅能夠提升天線的高頻性能,不會影響高頻蜂窩傳輸。iPhone XS 的信號的問題主要是由於天線設計引起的,蘋果 4x4 MIMO 天線隔離度設計似乎存在一些問題,無法有效降低同頻干擾。那麼蘋果此次更換射頻材質可以改善信號問題嗎?根據新聞爆料,新的天線結構是由 4 組 PI 和 2 組 LCP 天線組成,雖然天線材質更換後達到了平均水平,但天線材質並不是影響信號的主要因素,蘋果可能需要同時在天線位置和設計上投入更多精力,才可以確保手機整體信號不會出現大的問題。
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