Bien que la 5G inférieure à 6 GHz n'offre pas les débits et les applications ultra-rapides souvent vantés pour la 5G, elle joue un rôle crucial dans la couverture de vastes zones. Une partie de cette couverture est assurée par les bandes de fréquences inférieures, plus comparables à celles de la 4G traditionnelle. Cependant, au-delà de 4 GHz, les amplificateurs de puissance LDMOS (semi-conducteur métal-oxyde à diffusion latérale) traditionnels commencent à rencontrer des problèmes d'efficacité. C'est là que les semi-conducteurs à large bande comme le GaN (arséniure de gallium) prennent tout leur sens. Des acteurs comme Huawei ont déjà adopté le GaN dans leur infrastructure 4G. Nous prévoyons que le GaN gagnera une part de marché plus importante en 5G, et son adoption entraînera une transition dans la technologie de fixation des antennes. De fait, IDTechEx prévoit que la demande annuelle d'amplificateurs de puissance GaN pour l'infrastructure 5G sera multipliée par quatre au cours des dix prochaines années. L'AuSn est aujourd'hui le matériau de fixation de puce typique pour le GaN, mais nous prévoyons une opportunité pour les pâtes frittées de le remplacer grâce à leurs performances thermiques améliorées, comme indiqué dans le dernier rapport d'IDTechEx, « Gestion thermique pour la 5G 2022-2032 ».
La technologie des ondes millimétriques (mmWave) à haute fréquence recèle le potentiel des applications 5G, avec des débits de téléchargement exceptionnels et une latence ultra-faible. Le défi réside dans la propagation du signal : l’atténuation augmente avec la fréquence, réduisant la portée et exposant le signal aux obstacles tels que les murs, les fenêtres et les intempéries. Pour augmenter le gain de l’antenne, le nombre d’éléments d’antenne sera accru, mais grâce à la longueur d’onde plus courte, les antennes elles-mêmes seront plus petites. Il en résulte un réseau d’amplificateurs de puissance et d’électronique de formation de faisceau beaucoup plus dense, et par conséquent, une gestion thermique plus complexe. Si l’augmentation du nombre d’éléments d’antenne peut réduire la consommation d’énergie de chaque amplificateur, la compacité accrue de l’électronique entraînera une plus grande intégration des composants et probablement une dépendance accrue aux technologies à base de silicium. Cependant, les petites cellules à ondes millimétriques nécessiteront un déploiement plus important pour assurer une couverture suffisante et, compte tenu de leurs scénarios de déploiement, il est peu probable qu’elles puissent utiliser des méthodes de refroidissement actif. Ceci, combiné à la densification des composants de formation de faisceau, imposera des exigences plus élevées en matière de solutions telles que les matériaux d’interface thermique.
Une autre technologie 5G répandue est le MIMO massif, qui permet à l'infrastructure de desservir davantage de terminaux sur la même bande de fréquences. Ceci augmente le nombre de chaînes RF par installation, la capacité de formation de faisceaux et le nombre d'éléments d'antenne utilisés dans les réseaux. Il en résulte une augmentation des matériaux nécessaires, notamment pour les circuits imprimés d'antenne, les amplificateurs de puissance et les composants de formation de faisceaux. Le MIMO massif accroît également les débits de transfert de données et le nombre de canaux, ce qui engendre un besoin accru en unités de traitement de bande de base, une consommation d'énergie plus élevée et, par conséquent, de plus grandes opportunités de marché pour les matériaux d'interface thermique.
