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5G基站加速落地,精密金属结构件迎来发展新机遇
4月23日工信部在发布会上表示:大力支持5G、人工智能、工业互联网、物联网、车联网、大数据、区块链等技术创新和产业应用,加快推进4G和5G基站建设进度,并透露今年全年将新建50万个5G基站。5G基站加速落地,为保证后续的各种5G设备的信号传输工作,5G通信机箱正在全国各地大面积铺设,作为基站通信设备组成的精密金属结构件,需求也在不断增加。


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小型金属滤波器在5G低频段具备优势

在未来高频发展趋势下,介质滤波器、陶瓷滤波器将成为5G基站滤波器的主流,但是金属腔体却依旧在5G基站相关的应用场景占据一定的市场。5G 的有源天线要求天线滤波器和 RRU 集成到一个模块中,其中散热后盖和外罩仍需要大量金属结构件,甚至是小型化金属滤波器在5G基站低频段仍旧具有竞争力。

图 小型金属滤波器 来自大富科技


小型金属腔体滤波器是通过在3G/4G成熟的腔体滤波器方案上提升金属加工工艺,使得滤波器在性能保持基本稳定的前提下缩减滤波器的体积和重量,满足5G基站系统的要求。相比于暂时还不太成熟,无法满足大批量量产的介质滤波器和陶瓷滤波器,小型金属腔体滤波器性能稳定,工艺成熟,能快速商用。在5G低频段(如2.6GHz)与现有4G频段相近,小型金属滤波器依然具备竞争力,仍旧有一定的市场空间,目前试点用的大部分都是金属腔体滤波器,据行业预测,金属滤波器在 2.6GHz 以下的低频段将会有20%的比例。


目前在小型金属化滤波器已实现批量量产,武汉凡谷已有多个型号的全金属形态及金属腔体+介质谐振杆形态的5G小型化滤波器实现批量销售。此外,目前生产5G金属腔体滤波器的企业有大富科技、春兴精工、东山精密、世嘉科技、国人射频、国睿科技、宜安科技等


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5G基站海量增长,金属散热壳体半固态压铸需求强劲

5G商用基站大规模建设,除了5G低频段使用的小型化金属滤波器,金属配件其他的应用场景也将逐步扩大,尤其是具备重量轻、散热性能好的半固态压铸壳体增长强劲。这主要因为通信设备高频传输,在运行过程中消耗的部分电能转化热能,使得设备的温度上升,尤其是5G基站引入Massive MIMO技术,典型应用是64T64R,单基站典型功耗超过3500W,而4G基站主要采用4T4R MIMO,单基站典型功耗仅1000W左右。高频使用下,5G基站一体化机柜内的温度不断上升,为了不影响通信设备的使用,就要想办法提高散热能力。


目前基站结构设备的散热方式除了金属散热片、热管和均热板、导热界面材料,还要求结合压铸壳体和吹胀板的散热器件来大幅提升5G基站的散热能力。重量轻、散热性能好的半固态压铸件已被广泛用于基站中使用。

      

润星泰5G通讯基站散热壳体 来自伊之密官微


4G及其以前的通讯基站基础材料主要采用铝合金,但5G基站功耗是4G基站的2.5倍至4倍,这就意味着发热量增加。如果散热不及时,就会严重影响网络的稳定性和设备的使用寿命。精密金属工艺技术的升级将带来产品价值的显著提升,进而推动导热产业市场规模在 5G 时代全面到来后有望实现显著增长。


图 通讯交换机散热片 摄于中原特钢展台



下面我们来看看5G金属加工目前的热门工艺半固态压铸件制备

半固态压铸是通过压铸机将半固态金属熔液压入一定形状的金属模具内,形成精密压铸件,然后经过CNC加工、表面处理、电装等工序完成。其关键之处在于半固态压铸件的压铸机需要高压、高速,从而降低压铸件中的气孔含量,提高致密度,让压铸件体积更小,更轻,有助于提高压铸件的导热率。


5G AAU壳体相关的金属件对产品尺寸、精密度要求都很高,而且需要轻薄化,因此也对压铸设备、周边配件都提出了新的要求。目前基站通信设备相关配件加工的基本3500~4000吨以上,甚至4500吨重型压铸机来压铸成型。这种半固态自动化压铸设备,相比传统的压铸还需要增加接口集成制浆机,甚至增加压铸模温机,来控制模具的温度均匀,延长模具寿命,提高生产效果。目前国内压铸机厂商形成了力劲、伊之密和海天三足鼎立的格局,国外进口供应商以布勒、意德拉、富来和意特为主。


海天将在艾邦举办的2020年第三届5G终端加工产业链展览会(8月27-29日)展示用于5G的精密金属结构件加工的设备。

图 重型压铸机  来自海天金属


5G基站体积比4G小,产品结构精细度也更高,所需要的生产工艺也更为复杂。为满足5G设备加工精度要求,高精度加工的机床也称为CNC相关的企业布局的重点。据了解海天、台群、迪奥、创世纪等企业都已开发出针对5G设备高精密加工的机床,届时这些企业将在艾邦举办的2020年第三届5G终端加工产业链展览会(8月27-29日)展示5G金属加工设备。同时展会现场将展示国内首条滤波器全制程展示线。

         图 5G通信设备壳体硬件机加工演示  来自海天精工


目前,精密铝合金是重要的结构材料,通信产业各类设备对铝合金精密结构件有着较大的依赖,5G通信的发展为铝合金精密结构制造业的发展提供了广阔的市场空间。同时由于基站金属结构件的薄壁化要求,质轻,因此促使材料厂家开发出密度更小,导热效率更佳的材料。镁合金比铝合金的密度小,但是导热率却只有铝合金的60%,攻坚突破的关键就在于提高镁合金的导热系数。据了解现在已有厂家开发出散热性能更佳的镁合金材料用于5G基站。

          

万丰镁业推出高导热镁合金用于5G基站中 来自威海新闻网


在新冠疫情下,5G在抗击疫情中也发挥了重要作用。工信部也于近日发布《关于推动5G加快发展的通知》,要求全力推进5G网络建设、应用推广、技术发展和安全保障,充分发挥5G新型基础设施的规模效应和带动作用,支撑经济高质量发展。基站建设潮将不可避免,基站散热器,光伏逆变散热器,5G光模块,甚至是5G手机中应用的压铸中板等精密金属结构件将迎来新一波需求高峰,在这样的背景下,滤波器厂商、金属加工、设备、材料厂家将有望利用自身优势实现技术升级、产业快速扩张与发展,享受5G时代的红利。


5G基站加速落地,工信部透露2020全年将新建50万个5G基站,为保证后续的各种5G设备的信号传输工作,除了5G非金属材料、精密金属结构件也将迎来新一波需求高峰,欢迎5G终端,基站等通讯设备制造商,半固态压铸、吹胀板、液态金属、粉末冶金等金属加工、设备、铝/镁合金、不锈钢等材料厂商加入一起交流。


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