5G的蓬勃发展推动了电子封装技术的革新，低温共烧陶瓷系统级封装（LTCC-SiP）作为一种集成度高、性能优越的解决方案，正逐步成为射频前端和毫米波通信领域的核心技术。《低温共烧陶瓷系统级封装（LTCC-SiP）：5G时代的机遇》从基础理论到实际应用，分七章逐步展开。*先基于5G的研发背景，剖析其对系统级集成技术的需求，其次详细介绍了SiP技术和LTCC技术的研究进展和技术优势，深入解析LTCC-SiP在材料、工艺、性能等方面的核心优势与技术瓶颈。*后分析了LTCC-SiP的技术难点，探讨其在5G智能终端、可穿戴设备、天线封装等领域的广阔前景。

目录
**章 5G与系统级集成 1
**节 5G的研发背景与发展历程 1
一、5G的研发背景 1
二、5G的发展历程 2
第二节 5G的技术特点与性能局限 5
一、5G的技术特点 5
二、5G的性能局限 8
第三节 5G的应用场景及展望 9
第四节 5G对系统级集成技术的需求 21
一、射频前端对系统级集成技术的需求 21
二、毫米波通信对系统级集成技术的需求 24
第五节 系统级集成技术的优势 30
参考文献 32
第二章 系统级封装（SiP）技术 35
**节 系统级集成技术分类 35
一、多芯片模组技术 35
二、基于封装的系统技术 36
三、单片系统技术 36
四、系统级封装技术 38
第二节 SiP技术的研究进展与未来趋势 42
一、国外研究进展 44
二、国内研究进展 49
三、SiP技术未来趋势与挑战 51
第三节 SiP技术推动射频封装技术进程 53
第四节 SiP技术载体：PCB技术与LTCC技术 56
一、聚合物基的叠层PCB技术 56
二、5G对PCB的要求与挑战 62
三、陶瓷基的LTCC技术 65
参考文献 71
第三章 LTCC技术 73
**节 LTCC技术的发展历程 73
第二节 LTCC的基本构架与工艺流程 75
一、LTCC基本构架 75
二、LTCC工艺流程 77
第三节 LTCC技术优势与应用局限 81
一、LTCC技术优势 81
二、LTCC技术应用局限 84
第四节 LTCC技术的应用现状与发展前景 86
一、LTCC技术的应用现状 86
二、LTCC技术的发展前景 90
参考文献 91
第四章 5G应用环境对介电材料的关键技术挑战 93
**节 微波传输性能与材料关联机理 93
一、吸波材料 96
二、微波介质陶瓷 97
第二节 高频高速环境对介电性能的要求 99
一、低介电常数、低介电损耗的需求机理 101
二、高频高速PCB 103
第三节 高功率/高集成环境对热膨胀、热传导性能的挑战 104
一、温度对电力电子器件和设备的影响 104
二、电力电子设备热设计特点 105
三、常规散热技术 107
四、散热系统优化研究 111
五、功率器件散热问题小结 112
第四节 5G应用环境对电磁兼容的要求 114
第五节 多元器件异质集成能力要求 122
一、芯片三维互连技术 123
二、基于TSV技术及RDL技术的异质集成方案 126
三、基于玻璃基板的异质集成方案 131
四、异质集成技术小结 135
第六节 应用环境对长寿命、高可靠性能的需求 135
一、应用环境的演变 135
二、陶瓷材料的特征与优势 138
参考文献 139
第五章 5G微波介质陶瓷材料 144
**节 微波介质陶瓷材料的体系归类 144
一、微波介质陶瓷分类 144
二、微波介质陶瓷的研究现状 145
第二节 高热导材料体系 146
一、应用需求 146
二、体系总结与特征分析 147
三、研究前沿 151
第三节 低介电常数体系 152
一、应用需求 152
二、体系总结与特征分析 153
三、研究前沿 154
第四节 高介电常数体系 158
一、应用需求 158
二、体系总结与特征分析 160
三、研究前沿 162
第五节 铁氧体材料体系 164
一、应用需求 164
二、体系总结与特征分析 165
三、研究前沿 168
参考文献 171
第六章 LTCC-SiP工艺的技术难点 176
**节 “零收缩”匹配及调控技术 176
一、零收缩技术的需求背景 176
二、自约束烧结法 177
三、压力辅助烧结法 179
四、无压力辅助烧结法 180
五、复合板共同压烧法 180
第二节 异质/多元材料化学相容性技术 181
一、金属导体与基板的界面稳定性 181
二、嵌入元件与基体的化学相容 182
第三节 LTCC制备工艺技术 183
一、微晶玻璃粉体制备 183
二、浆料制备、流延 185
三、单层生瓷带切片 186
四、冲孔 186
五、印刷 188
六、通孔填充 190
七、叠片 190
八、等静压 191
九、切割 192
十、排胶共烧 193
十一、钎焊 194
十二、检验测试 194
第四节 其他技术难点 196
一、基板散热问题 196
二、基板精度问题 196
三、高热膨胀系数 197
四、高导热LTCC封装 197
五、低成本LTCC封装 198
六、系统级LTCC封装 198
参考文献 199
第七章 LTCC-SiP市场分析及产品开发实例 201
**节 SiP产品概述 201
第二节 可穿戴设备市场 205
第三节 智能手机等5G市场 207
第四节 天线封装市场 211
第五节 SiP产品实例 214
一、苹果公司手表产品实例 214
二、中国电子科技集团公司SiP实例 216
第六节 LTCC-SiP封装市场展望 218
参考文献 219

**章 5G与系统级集成
　　**节 5G的研发背景与发展历程
　　一、5G的研发背景
　　自从20世纪70年代**代移动通信技术问世以来，移动通信技术一直在不断发展。移动通信技术一直遵循着每十年更新一代的规律，每一次的技术进步都对产业升级和经济社会发展起到了重要的推动作用。从1G到4G，每一代技术都在不同程度上改变了人们的生活方式和工作方式。1G到2G的升级实现了由模拟通信到数字通信的转变，让移动通信服务普及到千家万户，而2G到3G、4G的发展则实现了从语音业务到数据业务的转变，提升了传输速率，推动了移动互联网应用的普及和繁荣。当前，移动网络已深度融入我们的生活，令人们的沟通、交流方式发生了深刻的变革。4G网络的优秀表现让互联网经济得到繁荣发展，同时解决了人们想要随时随地交流的问题。但是随着移动互联网的快速发展，新服务、新业务不断涌现，移动数据流量呈爆炸式增长，4G系统逐渐不能适应高数据流量的应用场景，因此必须开发下一代移动通信（5G）系统来满足未来移动数据流量暴涨的需求。在当前的信息时代，5G的应用已经给人们的生活带来了巨大的改变。
　　5G，即第五代移动通信技术（fifth generation of mobile communications technology），是一种具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术。与前几代移动通信技术相比，5G具有更高的通信速率、更低的时延和更高的连接密度等显著特点。1G是**代移动通信技术，传输速率较慢，质量差，只能基本实现语音功能。而5G则具有极高的速率、大容量、多连接能力，可以实现高清音视频、物联网（internet of things，IoT）、自动驾驶等诸多场景。2G、3G分别是第二代及第三代移动通信技术，其核心分别是全球移动通信系统（GSM）和码分多址（CDMA），主要实现了数字语音和低速数据传输，与5G相比它们的通信速率和连接能力均较低。4G是第四代移动通信技术，基于正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）等技术，速度更快，但仍无法满足未来对先进通信技术的需求。5G能实现更加广泛的业务应用，其目标不仅仅在于解决人与人之间的通信，更重要的是要为用户提供更加身临其境的极致业务体验。人们通过5G可以体验增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等丰富的内容，沉浸其中。此外，5G也可以解决人与物、物与物之间的通信问题，满足物联网应用需求。目前5G已经渗透到社会的各行各业，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键基础设施。
　　5G的发展主要基于技术进步和市场需求的大环境。*先，在技术进步方面，5G是通信技术进步的必然结果，在5G之前，1G到4G的不断发展，推动了移动通信设备的普及和移动互联网的繁荣，5G的出现标志着从“人人互联”向“万物互联”的跨越。其次，在市场需求方面，5G的发展受到移动数据需求爆炸式增长的驱动，随着智能终端和应用的增多，现有的移动通信系统难以满足日益增长的数据传输速率和容量需求，因此急需研发新一代的5G系统。5G不仅提升人与人之间的通信体验，还促进人与物、物与物之间的连接，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等多个领域的需求。具体来说，5G的发展背景主要体现在以下几个方面。
　　（1）技术演进的必然趋势：随着通信技术从2G、3G到4G的不断发展，每一次技术迭代都带来了网络速度、容量和效率的大幅提升。5G作为新一代通信技术，是通信技术发展的必然趋势，能够满足未来社会对更高效、更智能、更可靠的通信需求。
　　（2）数字经济与智能化社会的需求：随着数字经济的蓬勃发展，物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术与经济社会各领域深度融合，对通信网络的速度、容量和智能化水平提出了更高的要求。5G以其高速率、大容量、低时延的特性，为数字经济的进一步发展提供了强大的技术支撑。
　　（3）全球竞争与合作的推动：在全球范围内，各国都在积极投入5G甚至5.5G和6G的研发、试验和商用部署，以抢占未来信息通信技术的制高点。这种全球竞争促进了5G的快速发展，同时也推动了全球范围内的合作与共享，加速了5G的标准化和普及。
　　（4）政策引导与支持：许多国家和地区都将5G作为国家战略进行布局，通过制定相关政策、提供资金扶持、建设基础设施等方式，推动5G的研发和应用。这些政策举措为5G的发展提供了有力保障，促进了5G的商用化进程。
　　5G的发展是技术演进、数字经济与智能化社会需求、全球竞争与合作以及政策引导与支持等多方面因素共同作用的结果。目前，5G的发展主要围绕着移动互联网流量的爆炸式增长、对时延和可靠性要求极高的垂直行业应用需求，以及以传感和数据采集为目标的应用需求等展开。
　　二、5G的发展历程
　　5G的发展历程中有多个重要时刻和关键事件。在5G的研发过程中，频谱资源的分配和利用成为了一个重要命题。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）在万国无线电通信大会上确定了5G频谱的使用范围，为5G的实施提供了基础频段和扩展频段的指导。同时，国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）和第三代合作伙伴计划（Third Generation Partnership Project，3GPP）等机构也积极参与5G标准的制定，以确保全球范围内的互操作性和一致性。随着5G标准的逐步完善，各国纷纷投入资源进行5G的创新和试验。美国、中国、韩国等国家都成立了5G研究中心，并投入大量资金进行5G的研发和应用。这些努力使得5G逐渐从理论走向实践，为商业化应用奠定了坚实基础。
　　2013年2月，欧盟*先启动了5G基础设施公私合作伙伴关系（the 5G infrastructure public private partnership，5G PPP）计划，旨在将5G从实验室推向商业应用。开启了“面向5G研发的METIS”项目，计划拨款5000万欧元来促进5G的发展，并希望于2020年推出成熟的标准。同年，韩国三星电子有限公司宣布已成功开发第五代移动通信的核心技术，并预计于2020年开始推向商用。随后，我国工业和信息化部、发展和改革委员会、科学技术部于2013年4月共同支持成立了IMT-2020（5G）推进组，旨在成为推动5G发展的平台，组织国内各方力量并积极开展国际合作，共同推动5G国际标准的发展，从而引领5G的新时代。
　　2014年，我国提出了5G研发和标准制定的国家战略，并设立了一系列资金来支持相关研究工作。同年，全球移动通信标准制定组织3GPP也启动了5G的标准化工作。同年，5月8日，日本电信运营商NTT docomo宣布与爱立信、诺基亚、三星等六家厂商达成共识，合作测试高速5G网络。该网络将拥有超越4G网络1000倍的网络承载能力，可以实现10Gbps的数据传输速度。
　　随着研究的深入，2016年3GPP发布了*个5G新无线接入技术（5G new radio，5GNR）的国际标准，这一标准确立了新无线接入技术的基本原则和性能要求，为5G的发展奠定了基础。2016年1月，我国也启动了5G的研发试验，并计划于2016～2018年分三个阶段实施，即5G关键技术试验、5G方案验证以及5G系统验证。2016年5月31日中国、欧盟、美国、日本和韩国的5个5G推进组织，在北京联合举办了**届全球5G大会。
　　2017年11月15日，我国工业和信息化部发布了《关于第五代移动通信系统使用3300—3600MHz和4800—5000MHz频段相关事宜的通知》，该通知确定了5G所需的频谱范围，以满足对系统覆盖和大容量的基本需求。同年11月下旬，工业和信息化部发布通知启动5G研发试验第三阶段工作，并计划在2018年年底前实现第三阶段试验的基本目标。2017年12月21日，在全球移动通信标准制定组织3GPP RAN部门第78次全体会议上，5G NR*发版本正式冻结并发布。同年12月，国家发展和改革委员会发布《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》，通知要求“（1）明确在6GHz以下频段，在不少于5个城市开展5G网络建设，每个城市5G基站数量不少于50个，形成密集城区连续覆盖；（2）全网5G终端数量不少于500个；（3）向用户提供不低于100Mbps、毫秒级时延5G宽带数据业务；（4）至少开展4K高清、增强现实、虚拟现实、无人机等2类典型5G业务及应用。”这些措施为我国5G的发展提供了强有力的支持，预示着5G时代的到来。
　　此后，全球范围内的5G研发和应用进入了快车道。2018年，5G正式商用化，韩国成为世界上*个推出商用5G网络的国家。随后，美国、中国等国家也纷纷推出了商用5G网络，推动了全球5G商用化的步伐。2018年2月27日，华为在世界移动通信大会（MWC2018）上发布了*款符合3GPP标准的5G商用芯片（巴龙5G01）以及5G商用终端。这些产品支持全球主流的5G频段，包括Sub-6 GHz（低频）和毫米波（高频），理论上可以达到*高2.3Gbps的数据下载速率。同年6月13日，3GPP 5G NR标准*立组网（standalone，SA）方案在3GPP第80次TSG RAN全会中正式完成并发布，这标志着**个真正完整的国际5G标准正式推出。2018年12月1日，韩国的三大运营商SK、KT和LGU+在韩国部分地区同步推出了5G服务，开启了全球新一代移动通信服务的商用历程。*批采用5G服务的地区包括*都圈，以及韩国六大广域市的市中心，之后逐步扩大覆盖范围。2018年12月10日，我国工业和信息化部正式宣布向中国电信、中国移动、中国联通发放了5G系统中低频段试验频率使用许可。这意味着基础电信运营企业开展5G系统试验所必需使用的频率资源得到了保障，为我国5G产业链的成熟与发展发出了明确信号。
　　2019年6月6日，我国工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电颁发了5G商用牌照，标志着我国正式进入5G商用元年。同年10月，5G基站得到了工业和信息化部的入网批准，并获得了国内*个无线电通信设备的进网许可证，意味着5G基站设备将正式接入公用电信商用网络。
　　2020年，我国每周增加超过1万个5G基站，同时5G用户量也在不断攀升。截至2020年4月，5G用户数量已经突破3600万户，仅当月就增加了700多万户。2020年12月22日，工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通三家基础电信运营企业颁发5G中低频段频率使用许可证，允许这些企业利用现有的4G频率资源重整后用于5G，以加快推进5G网络规模部署。
　　工业和信息化部、中央网络安全和信息化委员会办公室、国家发展和改革委员会等十部门于2021年7月12日联合印发的《5G应用“扬帆”行动计划（2021—2023年）》提出，到2023年我国要实现5G在大型工业企业渗透率达到35%、各重点行业5G示范应用标杆数达到100个、5G物联网终端用户数年均增长率达到200%三大指标。截至2021年12月，我国累计建成并投入使用了142.5万个5G基站，总量占全球60%以上，这些基站构成了当时规模*大、技术*先进的5G*立组网网络，每万人拥有5G基站数量高达10.1个。全国所有地级市城区、超过97%的县城城区和40%的乡镇镇区都实现了5G网络覆盖。此外，我国已经拥有4.5亿5G终端用户，占据全球市场的80%以上。
　　2022年，华为和北京联通共同发布了全球*大规模的5G 200MHz大带宽城市网络，拥有超过3000个基站。根据实际路测结果，5G用户的下行峰值速率可达1.8Gbps，下行平均速率为885.7Mbps，上行平均速率为260.4Mbps，5G网络的载波聚合