El mercado de los dispositivos 5G se está expandiendo rápidamente, ya hay varios teléfonos inteligentes 5G disponibles en el mercado, y los fabricantes hacen hincapié en los beneficios de la baja latencia y las altas tasas de descarga. Sin embargo, 5G todavía se enfrenta a muchos desafíos, especialmente en la infraestructura.

PCMag publicó recientemente un informe que compara las velocidades de descarga de 4G y 5G en varias regiones de los Estados Unidos (informe PCMag). Concluyeron que 5G aún no está listo. Verizon mostró la tasa de descarga más rápida en torno a los 2 Gbps, pero encontró que sólo el 4% de la red tiene cobertura 5G. 5G utiliza el espectro de mmWave o sub-6GHz, mmWave logra las tasas de descarga más rápidas pero también tiene el alcance más corto, de ahí la limitada cobertura de 5G de Verizon. Mientras que sub-6GHz tiene un alcance más largo, las pruebas encontraron que en muchos casos era en realidad más lento que 4G en la misma región. Aunque las velocidades de descarga generales se mejoraron a partir de 2019, gran parte de esto se debe a las mejoras en la infraestructura de 4G. mmWave es la tecnología más desafiante desde el punto de vista técnico y a medida que las redes de 5G evolucionen esperamos ver un gran aumento en las instalaciones de mmWave y, por lo tanto, muchas oportunidades para nuevos materiales y tecnologías. Las pruebas anteriores, sin embargo, ponen de relieve que aunque ha habido mucho bombo y platillo en relación con el 5G, todavía hay muchos desafíos y un largo camino por recorrer hasta que la realidad se ponga al día.

A medida que continúa el despliegue de la infraestructura de 5G, vemos un cambio hacia las instalaciones de mmWave, presentando nuevas oportunidades para los materiales de gestión térmica. Los datos completos están disponibles en el informe de IDTechEx "Thermal Management for 5G".

Uno de los principales retos de la infraestructura 5G es la gestión térmica. Las frecuencias más altas utilizadas por la antena de 5G, requieren un aumento de la ganancia para lograr un rango aceptable. Además, el espectro de ondas mm tiene una propagación muy pobre a través de superficies como paredes o ventanas, por lo que se requieren muchas más unidades de antenas individuales para dar una cobertura suficiente. Las frecuencias más altas también reducen el espaciado entre los elementos de la antena, lo que da lugar a conjuntos de componentes electrónicos mucho más densos, que tienen que disipar el calor. Con un mayor número y densidad de instalaciones de antenas dentro de la red, los métodos de refrigeración activa, como los ventiladores o la refrigeración líquida, pueden no ser tan viables como lo eran para la infraestructura anterior.

Para satisfacer los mayores requisitos de ganancia, hay una tendencia hacia nuevas tecnologías de semiconductores como el GaN para los amplificadores de potencia de las antenas, pero esto puede traer sus propios desafíos. Los dispositivos de GaN pueden funcionar a más temperatura que las tecnologías basadas en el silicio; esto permite una mayor potencia de salida pero requiere un enfoque hacia la tecnología de conexión a la matriz. La mayor adopción del GaN, especialmente en los sistemas por debajo de 6 GHz, trae consigo una transición desde las tecnologías de conexión a la matriz ya existentes, como el AuSn, hacia alternativas emergentes, como la sinterización de plata a presión y sin presión.

La cuota de mercado de los diferentes materiales/tecnologías de sinterización cambiará drásticamente en los próximos 10 años.

Otro factor crucial en la disipación pasiva del calor es el uso de materiales de interfaz térmica. Los materiales de interfaz térmica vienen en una variedad de formulaciones y formatos y se utilizan para transferir la energía térmica de los componentes electrónicos a un disipador de calor. A medida que evoluciona la tecnología 5G, con una mayor utilización de la formación de haces y de la MIMO masiva (entrada múltiple y salida múltiple), también aumenta la necesidad de materiales de interfaz térmica, no sólo para los conjuntos de antenas densamente empaquetados, sino también para el aumento del procesamiento de la banda de base y la fuente de energía necesaria para hacer frente al importante flujo de datos.