El despliegue del 5G está en pleno apogeo, con una infraestructura de banda media instalada para finales de 2021 que representa casi 6 veces más que en 2019. Sin embargo, esto no significa que se hayan resuelto todos los retos. Gran parte de la infraestructura 5G son equipos 4G reutilizados en bandas de frecuencia más bajas. La verdadera transición al 5G viene de la adopción de frecuencias más altas, que se han clasificado en gran medida en bandas sub-6 GHz y mmWave (> 20 GHz). Uno de los principales retos es la gestión térmica. A medida que el despliegue del 5G pasa a una frecuencia más alta, el diseño de la antena, la tecnología y las opciones de materiales también cambian. Esto afectará a varios factores, como la tecnología de semiconductores, los materiales de fijación de las matrices asociadas y los materiales de la interfaz térmica.

Aunque el 5G sub-6 GHz no proporcione las asombrosas velocidades y aplicaciones que a menudo se publicitan para el 5G, desempeña un papel crucial en la consecución de la cobertura en grandes áreas. Parte de esto se consigue en las bandas inferiores, más comparables a las del histórico 4G, pero a medida que superamos los 4 GHz, los históricos amplificadores de potencia LDMOS (semiconductores de óxido metálico difusos lateralmente) empiezan a tener problemas de eficiencia. Aquí es donde los semiconductores de banda ancha como el GaN (arseniuro de galio) empiezan a brillar. Hemos empezado a ver que jugadores como Huawei han adoptado el GaN en su infraestructura 4G. Esperamos que el GaN adquiera una mayor cuota de mercado en 5G y con el GaN llega una transición en la tecnología de fijación de matrices. De hecho, IDTechEx predice que los amplificadores de potencia de GaN verán un aumento de 4 veces en la demanda anual durante los próximos 10 años para la infraestructura 5G. El AuSn es el material típico de fijación de matrices para el GaN hoy en día, pero prevemos una oportunidad para las pastas sinterizadas como reemplazo con su rendimiento térmico mejorado, como se aborda en el último informe de IDTechEx, "Thermal Management for 5G 2022-2032".

mmWave es la tecnología de alta frecuencia que puede ofrecer las aplicaciones potencialmente maravillosas del 5G con increíbles velocidades de descarga y una latencia ultrabaja. El reto viene con la propagación de la señal, ya que a medida que aumenta la frecuencia también lo hace la atenuación de la señal, lo que lleva a un alcance reducido y a un fácil bloqueo por parte de paredes, ventanas e incluso condiciones meteorológicas adversas. Para aumentar la ganancia de la antena, el número de elementos de la misma aumentará, pero gracias a la menor longitud de onda, las propias unidades de antena se reducirán. Esto conlleva un conjunto mucho más apretado de amplificadores de potencia y componentes electrónicos de formación de haces y, con ello, un mayor reto de gestión térmica. Gracias al mayor número de elementos de antena, la demanda de potencia de cada amplificador puede reducirse, pero la naturaleza altamente compacta de la electrónica conducirá a una mayor integración de los componentes y probablemente dependerá más de las tecnologías basadas en el silicio. Sin embargo, las células pequeñas de ondas milimétricas requerirán un mayor número de despliegues para proporcionar una cobertura suficiente y, debido a sus escenarios de despliegue, es poco probable que puedan utilizar métodos de refrigeración activa, lo que combinado con la densificación de los componentes de formación de haces presentará mayores requisitos para soluciones como los materiales de interfaz térmica.

Otra tecnología popular para la 5G es la MIMO masiva, que permite a la infraestructura dar servicio a más terminales en la misma banda de frecuencias. Esto aumenta el número de cadenas de RF por instalación, la capacidad de formación de haces y el número de elementos de antena utilizados en las redes. El resultado es un aumento de los materiales necesarios para la placa de circuito impreso de la antena, los amplificadores de potencia y los componentes de formación de haces, entre otros. El MIMO masivo también aumenta las tasas de transferencia de datos y los canales, lo que conlleva una mayor necesidad de unidades de procesamiento de banda base, consumo de energía y, por tanto, mayores oportunidades de mercado para los materiales de interfaz térmica.