5G商用牌照的發(fā)放，為新一輪電子設(shè)備升級(jí)注入了新動(dòng)力，由此激發(fā)了上游裝備制造產(chǎn)業(yè)的新需求，催生了智能裝備產(chǎn)業(yè)的革新。5G時(shí)代帶來的黎明前的曙光，有望為“2019寒冬之年”帶來新的發(fā)展機(jī)遇。本文根據(jù)廣州市昊志機(jī)電股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理鐘添明先生在7月份由中國傳動(dòng)網(wǎng)、中國直驅(qū)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦的“5G時(shí)代下，智能裝備產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇”年中論壇上的發(fā)言所整理成文。

5G通訊的基本特點(diǎn)

5G作為新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，對(duì)移動(dòng)通信提出了更高的要求，它不僅在速度而且還在功耗、時(shí)延等多個(gè)方面有了全新的提升，由此將帶來應(yīng)用業(yè)務(wù)的巨大變化，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也將從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到智能互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。5G技術(shù)以其高速度、低延時(shí)、泛在網(wǎng)、低功耗等特點(diǎn)，被稱為通向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“高速公路”，推動(dòng)著各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行智慧變革。5G通訊所具備的重要特性，可大大推動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程駕駛、智慧城市、智慧家居等應(yīng)用的普及，其基本特性主要包括以下幾個(gè)方面。

1、高速度

相對(duì)于4G技術(shù)，5G通訊要解決的第一個(gè)問題就是高速度。網(wǎng)絡(luò)速度提升，用戶體驗(yàn)與感受才會(huì)有較大提高。目前5G正常的速度已經(jīng)達(dá)到4.6Gbps，峰值到達(dá)6.5Gbps，是4G的十倍。這樣的高速度給對(duì)速度有很高要求的業(yè)務(wù)提供了機(jī)會(huì)和可能，隨著新技術(shù)的普及應(yīng)用，未來還將會(huì)有更多的開發(fā)空間。

2、低時(shí)延

5G通訊的新應(yīng)用場(chǎng)景包括無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化的高可靠連接等。4G最快時(shí)延是98ms，而5G對(duì)于時(shí)延的最低要求是1毫秒，甚至更低。這就對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了嚴(yán)苛的要求。而5G是物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、自動(dòng)駕駛和遠(yuǎn)程醫(yī)療等這些新應(yīng)用領(lǐng)域的必然要求。

要滿足低時(shí)延的要求，需要大量的技術(shù)進(jìn)行配合，減少時(shí)延。邊緣計(jì)算等技術(shù)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，這樣的技術(shù)也會(huì)被采用到5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，對(duì)特的領(lǐng)域提供的更高品質(zhì)的服務(wù)和保障。

3、泛在網(wǎng)

泛在網(wǎng)是指網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋，并且是縱深覆蓋，使每一個(gè)角落都有網(wǎng)絡(luò)。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需要無所不包，廣泛存在。只有這樣才能支持更加豐富的業(yè)務(wù)，才能在復(fù)雜的場(chǎng)景中使用。一定程度上，泛在網(wǎng)比高速度還重要，只是建一個(gè)少數(shù)地方覆蓋、速度很高的網(wǎng)絡(luò)，并不能保證5G的服務(wù)與體驗(yàn)，因此，泛在網(wǎng)才是5G應(yīng)用體驗(yàn)的一個(gè)根本保證。

4、低功耗

5G要支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，就必須要對(duì)功耗有要求。如果把功耗降下來，就可以大大改善用戶體驗(yàn)，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的快速普及，滿足5G應(yīng)用對(duì)于低功耗物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要。例如，目前最新上市的手機(jī)終端都開始采用7nm生產(chǎn)工藝，使得產(chǎn)品的通訊速度和功耗上都有了很大的提升，相比之前的10nm工藝，速度至少提升20%，功耗降低40%，這些對(duì)于手機(jī)終端廠家來說，在生產(chǎn)制造工藝上也將帶來很大的影響。

5、PCB板加工難點(diǎn)上升

5G通訊基站覆蓋范圍小，使得未來小基站數(shù)量大幅上升，根據(jù)Yole的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，到2025年，5G網(wǎng)絡(luò)總的建設(shè)基站數(shù)將達(dá)到1442萬個(gè)。同時(shí)，隨著頻段增多，頻率升高，5G基站對(duì)高頻高速材料（覆銅板）需求增加，這也對(duì)PCB板的加工制造工藝提出了更高的要求，更高精度的生產(chǎn)設(shè)備成為了必須。

5G直驅(qū)技術(shù)解決方案應(yīng)運(yùn)而生

2019年，廣州市昊志機(jī)電股份有限公司入選“廣東省工業(yè)和信息化廳第一批5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范園區(qū)”名單，昊志機(jī)電是一家專業(yè)從事高精密機(jī)電一體化的核心功能部件研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售與維修服務(wù)的環(huán)保型高新技術(shù)企業(yè)。圍繞5G時(shí)代的特定需求，昊志機(jī)電推出了一系列針對(duì)5G通訊基站、PCB鉆孔設(shè)備等直驅(qū)技術(shù)解決方案。

首先在基站方面，5G通訊傳輸速度加快，功耗也會(huì)越來越大，隨之帶來了成本升高和環(huán)境污染等問題，為此，作為導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)件之一的散熱器在5G基站設(shè)備中的應(yīng)用也將發(fā)揮越來越重要的作用。但目前在散熱器的加工過程中仍然存在著鋁材尺寸大、槽和螺紋掛耳多、切削量大、硬度高、基材粘黏現(xiàn)象嚴(yán)重、異型孔加工需求多等難點(diǎn)。

傳統(tǒng)的基站散熱器的加工方案一般是采用伺服絲杠傳動(dòng)+外驅(qū)主軸的方式，產(chǎn)品的表面質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、主軸啟停慢。這是因?yàn)檫@類方案使用的多是外驅(qū)主軸，極限轉(zhuǎn)速低，靜態(tài)動(dòng)態(tài)偏擺大，組合精度低，所以表面質(zhì)量比較差；另外外置電機(jī)體積大，無法進(jìn)行多頭加工導(dǎo)致效率低；攻牙轉(zhuǎn)速低，故會(huì)使主軸啟停慢（攻牙轉(zhuǎn)速低1000rpm-3000rpm）。

為了解決上述難題，昊志機(jī)電開發(fā)出以永磁同步高速電主軸+直線電機(jī)的解決方案，有效地解決了以上應(yīng)用問題。與傳統(tǒng)方案相比，電主軸比外驅(qū)主軸效率高、啟?？?、轉(zhuǎn)速高、表面質(zhì)量好；直線伺服比旋轉(zhuǎn)伺服速度高、精度保持性好、效率高、維護(hù)成本低。這使得新方案的主軸切削效率可提升1倍；機(jī)臺(tái)綜合效率至少提升30%；表面質(zhì)量大幅度提升，且不變形、不崩邊、形位精度高。

無論是基站還是通訊終端，設(shè)備的基礎(chǔ)都是PCB板材，5G技術(shù)的發(fā)展不僅對(duì)PCB板的應(yīng)用有所提升，同時(shí)對(duì)材料的變化也有影響。隨著5G時(shí)代的到來，推動(dòng)PCB板材量?jī)r(jià)齊升，與4G應(yīng)用相比，在價(jià)格上，PCB板的單位價(jià)格至少為4G的2.5倍；在用量上則是4G通訊的3倍。特別是在高頻高速板材的應(yīng)用上，5G高頻基材主要用在基站天線、衛(wèi)星天線、微波天線；高速基材主要用在背板、RRU、BBU環(huán)節(jié)。PCB板的材質(zhì)變化由FR-4過渡到高頻高速覆銅板CEM-3，面積更大，層數(shù)和孔數(shù)多（2層-12層），且孔越來越?。?.3mm以下占80%以上）。

傳統(tǒng)的PCB鉆孔解決方案一般是采用20萬轉(zhuǎn)氣浮電主軸+旋轉(zhuǎn)伺服絲杠的方式，但該方案速度效率低、精度保持較差、噪音大、維護(hù)成本較高。而昊志機(jī)電研發(fā)出以25萬轉(zhuǎn)高速氣浮主軸+直線電機(jī)的新方案，有效解決了上述缺陷。與傳統(tǒng)方案相比，該方案由大推力、低推力波動(dòng)、溫升低的直線電機(jī)；高穩(wěn)定氣缸；超長(zhǎng)壽命拉刀機(jī)構(gòu)等部件組成，PCB電主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)250000RPM，加工效率提升了22%，定位精度提升到37.5%，整體效率提升了25%。

5G通訊是一套復(fù)雜的體系，未來5G網(wǎng)絡(luò)中的終端也不僅僅只是手機(jī)通訊，而是有更多汽車、無人駕駛、家電、公共服務(wù)等多種設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景，因此可以說，4G改變了人們的生活，5G則改變著整個(gè)社會(huì)，它將會(huì)是社會(huì)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)推動(dòng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推進(jìn)器。在5G技術(shù)的加持之下，世界正進(jìn)入一個(gè)高度協(xié)同、萬物互聯(lián)的新時(shí)代。順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，昊志機(jī)電將繼續(xù)圍繞“立足自主技術(shù)創(chuàng)新，服務(wù)全球先進(jìn)制造”的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，著眼于高端裝備制造業(yè)，繼續(xù)以“為助力全球先進(jìn)裝備制造，提升人類良好體驗(yàn)而奮斗不止”的企業(yè)使命，不斷提升研發(fā)實(shí)力和研發(fā)效率、不斷完善產(chǎn)品種類及體系、持續(xù)拓展海內(nèi)外市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域、加快募投項(xiàng)目建設(shè)，推動(dòng)公司向“成為世界頂級(jí)裝備核心功能部件設(shè)計(jì)制造公司”的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)穩(wěn)步邁進(jìn)。

昊志機(jī)電5G通訊高頻高速PCB鉆孔解決方案