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図1　National Instruments主��のNIWeek 2019の�t��会場風景　NIWeek 2019会場にて撮影

National Instrumentsが主��するNIWeek 2019（図1）最�jのトピックは、5Gミリ�S通信の半導��テスターだったが、このトピックに��随して、RF ICのパッケージが�jきく変わりそうだ。このAiPに関する�B��が半導��テスターのトピックとして�{�_した。業�c関係�vによると、��湾のファウンドリであるTSMCや、OSATであるASEが、その設��にすでに�Dり組んでいるという。

5Gはこれから本格的なミリ�S時代を迎える。周�S数が24GHzないし28GHzから、39GHz、さらには60〜70GHzへと向かうこれからのミリ�S時代こそ、20/10Gbpsを���pできるようになる。サブ6GHzでは10Gbpsは到�f望めない。ミリ�S時代にはICパッケージの�屬縫▲鵐謄柄濃劼�載ることになる。

ミリ�Sとは�S長が1mmにまで�]くなる電�Sを指す。光の�]度は3×10の8乗m/秒であるから、厳密には1mm�S長は30GHz以�屬砲覆�。かつては30GHz未満の周�S数を��ミリ�Sと言ったが、最�Zでは24GHzもミリ�Sという表現をとることが�Hい。

アンテナは、電�Sを共振�\幅する����であるため、�S長、あるいは1/2�S長、1/4�S長といった長さで、共振�_として設��してきた。3GHzなら1cm、300MHzだと10cmとなる。これまではICで使われている数mmの長さよりもずっと長く、ICのサイズとはかけ�`れていた。

ところが、ミリ�SとなるとICで実現するサイズとほぼ同じになってくる。そうなるとRF ICチップのパッケージ�屬縫▲鵐謄柄濃劼侶狙�が可�Δ砲覆襦８�率良くミリ�Sをアンテナで�\幅、さらにパッケージ内のRF�v路でも�\幅することができる。ミリ�Sのアンテナ設��では、小さなアンテナ素子をアレイ�Xに並べた平�Cアンテナを使う。このアレイ平�CアンテナをICパッケージの�屬吠造戮襪里任△�。

��来の携帯電�Bの電�Sだと360度���軌未鉾瑤鵑任い燭�、ミリ�Sのように電磁�Sの周�S数が高くなると、電�Sは直線的に飛ぶようになる。このため、携帯端��と基地局とは平�Cアンテナを端��の向きに変えなければならない。これを�Qアンテナ素子から発�oされる電�Sの振幅と位相を変えることで実現する。これをビームフォーミングと言い、平�Cアンテナを�w定したまま、ビームの向きを端��に応じて変えることができる。

ビームフォーミング�\術は実は防ﾅ�\術の�kつであるレーダーから来ている。昔のレーダーは電�Sの向きを変えて360度カバーするためにアンテナをぐるぐる�vしていた。機械的な�v転��は風�Uにさらされると、さびや汚れなどの影�xで�v転がスムーズにいかなくなることが�Hく、信頼性が�Kい。このため最�Zの防ﾅ兵�_などではアレイ�Xの平�Cアンテナとビームフォーミングによって、�v転させないレーダーに代わっている。このアンテナ素子を5Gのアンテナとして、RF ICのパッケージ�屬坊狙�するのである。

ビームの振幅と位相を瞬時に次々と変えるためにはロジック�v路が��要になる。実��的にはデジタルのロジックLSIで�U御する。端��が��数���k斉に通信するとなると、ビームフォーミングはそれぞれの端��に向けたビームの形を時分割などの�\術で切り��えていく。どのようにして切り��えるか、その最適な切り��え�気離▲襯乾螢坤爐粒�発も��要になる。

図2　16本のアンテナ素子からの16の信�､鯀��p信するためのテスト法をNIは考案、実施している　NIWeek 2019会場にて撮影

アンテナをICパッケージに形成した例を、今�v見ることができなかったが、NIは16個の送�p信信�､魍稜Г垢襪燭瓩�RF IC��のテスト�E�困魍�発している(図2)。ミリ�Sの信�ﾈ��昊_や�p信�_を試作開発している。

AiP時代になると、ICのテスト法も変わり、これまでのプローブを電極に当てる�桔，任呂覆�、プローブの電�Sを飛ばすOTAによってワイヤレスでテストすることになりそうだ。OTAのテスト法は、これから半導���噞でも通信�噞でも��須になる。