AiP(Antenna in Package)は、高周波IC(RFIC)とそのアンテナを一つの半導体パッケージ内に統合する実装技術です。
5Gのミリ波帯(28GHz〜)や、将来の6G、Wi-Fi 7/8などで扱われるテラヘルツ波においては、波長が数ミリ単位と極めて短くなるため、この技術が不可欠となっています。
1. なぜ AiP が必要なのか?
従来の設計(Antenna-on-Board: AoB)では、基板上にRFICとアンテナを別々に配置し、配線でつないでいました。しかし、周波数が高くなると以下の問題が顕著になります。
伝送損失の増大: 基板上の配線が長くなると、熱として逃げるエネルギー(配線損失)が無視できなくなります。
ノイズの影響: 配線自体がアンテナのように振る舞い、不要な放射(EMI)を引き起こします。
実装面積の制約: スマートフォンなどの小型デバイスでは、アンテナ専用のスペースを確保するのが困難です。
2. AiP の構造とメリット
AiPは、再配線層(RDL)や多層基板(LTCCなど)を利用して、チップの真上や側面にアンテナ素子を配置します。
低損失: ICとアンテナ間の距離を最短(マイクロメートル単位)にできるため、電力効率が劇的に向上します。
小型化: アンテナがパッケージの一部となるため、端末内の占有面積を最小化できます。
ビームフォーミングへの最適化: 小さなアンテナ素子を格子状に並べたフェーズドアレイを構成しやすく、電波の向きを高速に制御するのに適しています。
3. 実装上の技術的課題
AiPの設計・製造には、高度な半導体パッケージング技術が求められます。
熱管理 (Thermal Management):
高出力なRFICとアンテナが密接しているため、発熱がパフォーマンスや信頼性に影響を与えます。
電磁干渉 (EMI/EMC):
パッケージ内部でデジタル信号と高周波信号が干渉しないよう、高度なシールド技術が必要です。
材料選定:
信号の遅延や損失を抑えるために、低誘電率(Low-)かつ低誘電正接(Low-)の材料が不可欠です。
4. 今後の展望:AiC への進化
現在はパッケージ内に統合する「AiP」が主流ですが、さらに周波数が高い6G(サブテラヘルツ帯)では、アンテナを半導体ダイそのものに作り込む AiC (Antenna in Chip) の研究も進んでいます。これにより、配線損失は実質的にゼロに近づきます。
下記資料では「AiP (Antenna in Package)」について詳しく解説されています。
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 ・USB VNA |  |
 | SDS8000Aシリーズ オシロスコープ 特長と利点 4チャンネル + 外部トリガーチャンネル アナログチャンネル帯域幅:最大16GHz(8/13/16GHz) リアルタイムサンプリングレート:最大40GSa/s(全チャンネル同時) 12ビットADC 低ノイズフロア:16GHz帯域幅で176μVrms SPOテクノロジー ・ 波形キャプチャレート:最大200,000フレーム/秒 ・ 256段階の波形輝度と色温度表示をサポート ・ 最大2Gポイント/チャンネルのストレージ容量 ・ デジタルトリガー |
 | SSG6M80Aシリーズ マルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器 主な特長 ・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能 最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz(測定値) ・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載 ・アナログ変調、パルス変調(オプション) |
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 | SSA6000A Series Signal Analyzer Main Features ・Measurement Frequency Range: 2 Hz ~ 50 GHz ・IQ Analysis Bandwidth: 1.2 GHz ・Real-time Spectrum Analysis Bandwidth: 400 MHz ・Phase Noise: -123 dBc/Hz @ 1 GHz, 10 kHz offset ・DANL: Less than -165 dBm/Hz ・Demodulation and analysis of signals from multiple mobile communication standards including 5G NR, LTE/LTE-A, WLAN, and IoT, as well as wireless connections. |
 | SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches. ・AFR |
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