サブ6GHz帯とミリ波帯5G:熱管理材料の市場機会

サブ6GHz帯とミリ波帯5G:熱管理材料の市場機会

サブ6GHz帯とミリ波帯5G:熱管理材料の市場機会
5G市場は急速に拡大しており、初期に導入された設備もすでに稼働しています。今後、5Gのデプロイメントはますます拡大し、熱管理の分野にも技術革新と成長機会をもたらすことが予想されています。より高い周波数にシフトして信号の損失が大きくなると、ネットワーク設備の高密度化が必要となり、小規模な基地局(ピコセルまたはフェムトセル)を現状よりもはるかに多く設置しなければならなくなります。
 
さらに、サブ6GHz帯の設備の増加によって、窒素ガリウム(GaN)などの新しいパワーアンプ半導体技術への道が開かれ、また金すず(AuSn)合金のようなダイアタッチ材を用いた現行の接着手法から、それに代わる新たな手法(無加圧銀焼結など)への移行が進むと考えられます。
 
As new semiconductor technologies are implemented, the choice of die attach evolves too. In this report the use of AuSi, AuSn, Ag pressure sintering, Ag pressure-less sintering, Cu pressure sintering and Cu pressure-less sintering are considered. 詳しくは、IDTechEx調査レポート: 『5Gにおける熱管理』をご覧ください
マッシブMIMOの登場により、設備あたりのRFチェーンの数が増加し、ビームフォーミング能力が向上し、ネットワークで使用されるアンテナ素子の数も増加します。その結果、アンテナ基板やパワーアンプ、ビームフォーミング部品などに多くの材料が必要になります。また、マッシブMIMOの登場によってデータ転送速度とチャネル数が増加し、ベースバンド処理ユニットや消費電力に対する要件がますます厳しくなるため、熱伝導材料にとって大きな市場機会が訪れます。
With increasing 5G installations the thermal interface material (TIM) requirement increases drastically to match. TIM is required in the antenna RF front end but also for the baseband processing and the power supply, leading to a large potential market. 詳しくは、IDTechEx調査レポート: 『5Gにおける熱管理』をご覧ください
将来、ミリ波帯が登場すると、5G市場にさらなる劇的な変化が訪れ、熱管理にも一層大きな市場機会が訪れるでしょう。アンテナのゲインを上げようとするとアンテナ素子の数も増加しますが、波長が短いためにアンテナそのものは小さくなります。そのため、部品の密度が高くなり、組み込むべきパワーアンプとビームフォーミング部品の数が大きく増加します。現在使用されている初期のデバイスを分解してこれに対応する場合、高密度の格子状構造でアンテナの裏に部品を配置することが考えられますが、電力損失の問題が発生してしまいます。そのため、熱管理材料の市場拡大が見込まれます。
 
As the 5G deployment goes on, a greater shift is seen towards mmWave installations, presenting further new opportunities for thermal management materials. 詳しくは、IDTechEx調査レポート: 『5Gにおける熱管理』をご覧ください
ハイブリッドのビームフォーミング構成における部品の数と密度が増加するにつれて、ビームフォーミング部品の数もますます増えていきます。しかし、パワーアンプをビームフォーミング部品に組み込んでディスクリートパワーアンプの数を削減できる可能性もあります。このような高度な統合が実現された場合、長期的にシリコンベースの部品に市場が逆戻りすることも考えられます。一般消費者が試験的に利用した初期の5G対応携帯電話(特に、ミリ波帯対応の端末)の多くは、5G通信の高速ダウンロードの利用中にオーバーヒートし、端末を冷却するため4Gに回線レベルを落として動作します。これは極めて一時しのぎ的な解決策であり、今後消費者は5Gの超高速ダウンロードを安心して長時間利用したいと思うようになるでしょう。メーカー各社はスマートフォンの温度上昇を最小限に抑えるために様々な対策を講じており、ベイパーチャンバーや、さらにはグラフェンヒートスプレッダーといった技術を採用した5G対応端末が大きく増えています。これまでの世代の携帯電話と同様に、熱伝導材料の使用方法とその使用量は重要な要素であり、それ自体が非常に大きな市場となっています。
 
IDTechExの新しい調査レポート『5Gにおける熱管理』 では、5Gインフラストラクチャ市場の広範な分析を行い、トレンドを観察し、現在の設備とその建設の評価を組み合わせています。レポートは、5Gの展開予測から始まり、周波数、ステーションサイズ、MIMOサイズなどの各ユースケースを詳細にカバーするためにセグメント化されています。
 
『5Gにおける熱管理』がカバーしている内容:
技術評価:
  • 5G設備のサイズ(マクロ、マイクロ、ピコ、フェムト)
  • 5G デプロイメントの周波数(サブ6GHz帯、ミリ波帯)
  • MIMOとマッシブMIMOの設備
  • アンテナ素子の数と基板サイズがどのように増加するか
  • アナログ、ハイブリッド、デジタルの各ビームフォーミングアーキテクチャーの比較
  • サブ6GHz帯とミリ波帯の設備の細分化と評価統合
  • パワーアンプ技術とディスクリートパワーアンプ技術の比較
  • 5G RFチェーンにおけるビームフォーミング部品とアンプ部品
  • 5Gネットワーク向け半導体技術
  • RFパワーアンプ向けダイアタッチ材料:AuSi、AuSn、加圧金属焼結、無加圧金属焼結
  • アンテナとベースバンド処理ユニットを含む5Gネットワークの電力需要
  • 熱伝導材料とその用途:テープ、接着剤、グリス、ジェル、パッド、相変化材料、グラファイト、はんだ、窒化ホウ素、グラフェン、CNTなど
  • アンテナ、ベースバンド処理、電源用熱伝導材料
  • スマートフォンにおける熱管理のアプローチ
  • スマートフォン用熱伝導材料ティアダウン解析
 
市場分析:
  • 主要5Gプレイヤーと特許状況
  • RF GaN産業とそのサプライヤー
  • アクティブアンテナユニットのサプライヤー
  • 焼結材料とそのサプライヤー、アセンブリ企業
  • 熱伝導材料、アプリケーション、サプライヤー
 
フォーキャスト (2020-2030):
  • 5G installations by sub-6 GHz or mmWave frequency
  • 5G installations by station size (macro, micro, pico & femto)
  • 5G installations by MIMO size (2X2, 4X4, etc.)
  • The number of antenna elements by MIMO size
  • Area and mass of PCB materials required for antenna by MIMO size
  • The number of power amplifier and beamforming components by MIMO size
  • GaN die area for amplifier components
  • Amplifier semiconductor area by semiconductor choice
  • Die attach area and mass by station size
  • Die attach mass for GaN and LDMOS amplifiers by attach technology
  • Total market value for sintering materials in 5G by sintering technology
  • Thermal interface material area by station size and station frequency
  • Thermal interface material area for baseband processing units by station size
  • Power consumption for 5G by station size and by baseband processing vs antenna
  • Thermal interface material area for power supplies by station size
  • Total thermal interface material area for 5G stations by size and by baseband processing vs antenna vs power supply
  • Thermal interface materials for smartphones
 
さらに詳しくは、『5Gにおける熱管理』を参照ください。
 
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