微波頻率范圍為300MHz300GHz，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為1m1mm。微波通信技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、載波容量大、信息傳輸多等優(yōu)點(diǎn)。微波通信技術(shù)在當(dāng)代信息技術(shù)中具有極其重要的地位。在軍事通信、民用與衛(wèi)星通信、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛而深入的應(yīng)用。微波介電陶瓷材料主要用作微波頻率電路中的介電材料。這些材料通常具有較高的相對(duì)介電常數(shù)(10-100)、非常低的介電損耗和在微波頻率范圍內(nèi)接近于零的溫度諧振頻率系數(shù)。用于微波諧振器、濾波器、振蕩器、移相器、微波電容器和微波基板。目前，小型化、芯片化和微波器件集成化是發(fā)展的方向和趨勢(shì)。以5G為代表的先進(jìn)無線通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)微波介質(zhì)陶瓷的性能提出了越來越高的要求。

5G技術(shù)是整個(gè)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基石。微波介質(zhì)陶瓷元件是通信基站射頻單元的關(guān)鍵部件，在5G移動(dòng)通信系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著全球5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模商用進(jìn)入快車道，6G通信研發(fā)設(shè)計(jì)全面啟動(dòng)，微波介質(zhì)陶瓷研究面臨諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

圖一. 電磁波頻譜及不同頻率下的應(yīng)用

1.微波介質(zhì)陶瓷簡(jiǎn)介

1.1 微波介質(zhì)陶瓷的主要性能指標(biāo)。

微波介電陶瓷材料是制造微波元件的關(guān)鍵材料，除具有必要的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性外，還要求具有不同于一般電子陶瓷的特殊性能。目前，對(duì)于微波介質(zhì)陶瓷，主要從三個(gè)技術(shù)指標(biāo)來評(píng)價(jià)材料的先進(jìn)性和可行性：相對(duì)介電常數(shù)r、諧振品質(zhì)因數(shù)與頻率值Qf的乘積、以及系數(shù)諧振頻率溫度f。

相對(duì)介電常數(shù)r

電介質(zhì)是指在電場(chǎng)作用下能建立極化的所有物質(zhì)，相對(duì)介電常數(shù)反映了電介質(zhì)的宏觀極化能力。微波介電陶瓷是具有離子晶體結(jié)構(gòu)的多晶材料，一般由晶相、晶界、孔隙等組成，相對(duì)介電常數(shù)的變化服從：對(duì)數(shù)混合規(guī)則。

式中，r為陶瓷體系的相對(duì)介電常數(shù)，i為第i相的相對(duì)介電常數(shù)，i為第i相的體積分?jǐn)?shù)。

在電介質(zhì)中傳播的電磁波的波長(zhǎng)與空氣的關(guān)系為：

式中，d為介質(zhì)中電磁波的波長(zhǎng)，0為真空中電磁波的波長(zhǎng)，r為材料的相對(duì)介電常數(shù)。對(duì)于介質(zhì)諧振器，它的大小與在介質(zhì)中傳播的電磁波的波長(zhǎng)有關(guān)，是d/2d/4的整數(shù)倍。在相同頻率下，介質(zhì)的r越大，越小是d，并且相應(yīng)的諧振器的尺寸越小，這導(dǎo)致諧振器的小型化和質(zhì)量的提高。要獲得高介電常數(shù)微波介電陶瓷，必須選擇高極化離子形成氧八面體，并具有較大的氧八面體晶體結(jié)構(gòu)。通常，高介電常數(shù)微波介電陶瓷具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)或類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。然而，對(duì)于低溫?zé)铺沾苫宀牧希↙TCC），信號(hào)在介質(zhì)中的傳輸時(shí)間與介電常數(shù)的1/2 次方成正比。此時(shí)，要求微波陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)盡可能小。因此，在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，對(duì)微波介電陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)有不同的要求。

Qf 值

品質(zhì)因數(shù)Q 是衡量微波介電材料介電損耗的指標(biāo)，Q=1/tan。在微波頻段，介質(zhì)損耗tan必須?。ɑ蚱焚|(zhì)因數(shù)Q必須高），一般要求tan為10-4，以保證優(yōu)良的選頻特性，降低器件在高頻下的插入損耗。 Q f 值是品質(zhì)因數(shù)Q 和諧振頻率f 的乘積。同一種材料在不同的測(cè)試頻率下有不同的損耗，Qf值去掉了頻率因子，成為一個(gè)常數(shù)。因此，Qf值一般用于比較不同材料在不同諧振頻率下的損耗。 Qf值越高，材料的介電損耗越低，性能越好。

微波頻段微波介質(zhì)陶瓷的介電損耗一般來自三個(gè)方面：在理想晶體中，非諧晶格力引起的晶格聲子相互作用引起的損耗導(dǎo)致光頻聲子的衰減，從而導(dǎo)致光頻聲子的衰減。微波的產(chǎn)生。損失稱為內(nèi)在損失； 在均勻的實(shí)晶或微晶中，由晶格缺陷（如點(diǎn)缺陷、空位、取代原子或締合缺陷等）引起的聲子散射引起的損耗； 實(shí)用異質(zhì)陶瓷中位錯(cuò)、晶界、夾雜物和第二相等界面上的缺陷雜質(zhì)偶極子或空間電荷弛豫過程引起的損耗，后兩者也稱為外在損耗。原則上，外在損失可以通過合適的工藝消除或最小化。

諧振頻率溫度系數(shù)f

諧振頻率的溫度系數(shù)用于衡量材料和微波介質(zhì)器件的溫度穩(wěn)定性，由下式計(jì)算：

式中，f0 和fT 分別為室溫T0 和溫度T 下的諧振頻率。 f 越接近于零，材料的熱穩(wěn)定性越好。一般要求f的值在10ppm/以內(nèi)。目前調(diào)節(jié)材料的f主要有兩種方式：一種是使用溫度系數(shù)相反的材料和會(huì)調(diào)節(jié)形成多相復(fù)合材料的材料，另一種是使用溫度系數(shù)相反、結(jié)構(gòu)相似的材料。形成固溶體。

微波陶瓷可根據(jù)介電特性和材料體系進(jìn)行分類。本文主要根據(jù)介電常數(shù)的大小對(duì)微波介電陶瓷進(jìn)行分類，分為低介電、中介和高介電微波介電陶瓷三大類。一般來說，微波介電陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)越高，其Q值越低（圖2為微波介電陶瓷的主要材料體系及介電常數(shù)與Q值f的關(guān)系）。

圖二.微波介質(zhì)陶瓷的三個(gè)研發(fā)方向

低介電微波陶瓷是指r20和Qxf值為50000GHz的微波介電陶瓷，主要用于微波通信領(lǐng)域，如f10GHz的衛(wèi)星直播。隨著微波通信和雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展，微波技術(shù)正朝著更高的頻率發(fā)展，即毫米波和亞毫米波。 r15、具有高Q值和接近零諧振頻率溫度系數(shù)的超低介電微波介質(zhì)材料也越來越受到人們的關(guān)注。中級(jí)微波陶瓷是指r=2070，Qxf值為20000GHz的微波介質(zhì)陶瓷，主要用作軍用微波雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)中的介質(zhì)諧振器件。移動(dòng)通信基站的小型化迫切需要研發(fā)一種低頻溫度系數(shù)高的高Q值、中等r的新型微波介質(zhì)陶瓷。高介電微波陶瓷指r70微波介電陶瓷。與低、中介電介質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷相比，高介電介質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷種類較少，主要用于f2GHz民用移動(dòng)通信。表1表3是各種微波介電陶瓷的代表性材料體系及其微波介電性能。

表一. 低介電微波介電陶瓷系統(tǒng)的代表及其微波介電特性。

表二. 中間微波介電陶瓷系統(tǒng)的代表及其微波介電特性

表三. 高介電微波介電陶瓷系統(tǒng)的代表及其微波介電特性。

2. 微波介質(zhì)陶瓷研究現(xiàn)狀概述

2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1939年，Richtmyer從理論上證明了電介質(zhì)在微波電路中用作介質(zhì)諧振器的可能性后，美國(guó)便率先開始了微波介質(zhì)陶瓷材料的研制。接著，日本以及法國(guó)、德國(guó)等歐洲國(guó)家相繼開始這方面研究。隨著日本對(duì)介質(zhì)陶瓷進(jìn)行大規(guī)模實(shí)用化生產(chǎn)，微波介質(zhì)陶瓷材料得到了蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，松下、村田等公司都研發(fā)出了各具特色的微波介質(zhì)材料體系。目前微波陶瓷材料和器件的生產(chǎn)水平以日本村田公司、德國(guó)EPCOS公司、美國(guó)Trans-Tech公司、Narda Microwave-West公司、英國(guó)Morgan Electro Ceramics等公司為最高，嵐方實(shí)業(yè)LANFAY自主研發(fā)的介質(zhì)波導(dǎo)濾波器。

圖三. 微波介質(zhì)陶瓷發(fā)展歷程。

相較而言，我國(guó)微波介質(zhì)陶瓷的研究起步較晚，始于20世紀(jì)80年代。90年代，國(guó)家對(duì)微波介質(zhì)陶瓷的研究愈發(fā)重視，同時(shí)國(guó)內(nèi)在設(shè)備儀器和合成工藝等方面有了極大的改善，我國(guó)研究人員陸續(xù)研發(fā)出了鈦酸鹽、鉬酸鹽和磷酸鹽等一系列新型陶瓷材料。2009年9月，國(guó)家發(fā)改委、工信部發(fā)布《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興計(jì)劃》，微波介質(zhì)陶瓷元器件被列入改造投資方向，標(biāo)志著微波介質(zhì)陶瓷進(jìn)入優(yōu)化發(fā)展時(shí)期。2015年5月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《中國(guó)制造2025》，明確將微波介質(zhì)陶瓷列為關(guān)鍵性戰(zhàn)略材料。2017年4月，科技部發(fā)布《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，側(cè)重引導(dǎo)突破微波介質(zhì)陶瓷制備關(guān)鍵技術(shù)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)微波介質(zhì)陶瓷供給側(cè)改革。能夠自主研發(fā)滿足移動(dòng)通信技術(shù)要求的新型微波介質(zhì)陶瓷材料對(duì)國(guó)家的安全具有重要意義，目前國(guó)內(nèi)研究微波介質(zhì)陶瓷的主要單位有：中科院、中電13所以及清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)以及電子科技大學(xué)等高校。

盡管我國(guó)在微波介質(zhì)陶瓷材料及元器件的研究與生產(chǎn)商仍與國(guó)外存在一定差距，許多關(guān)鍵性材料都依賴進(jìn)口。但是，在產(chǎn)學(xué)研模式運(yùn)用逐漸成熟、下游行業(yè)需求旺盛、定制化與一體化生產(chǎn)模式緊密結(jié)合等因素的驅(qū)動(dòng)下，國(guó)內(nèi)微波介質(zhì)陶瓷行業(yè)的技術(shù)水平不斷升級(jí)，高頻化、多頻化、集成化、微型化和模塊化將成為行業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

同時(shí)對(duì)高穩(wěn)定的晶體振蕩器（高穩(wěn)晶振）和高功率小型化腔體濾波器和介質(zhì)濾波器都有成倍的配套需求。
對(duì)應(yīng)基站配套需求的時(shí)鐘模塊產(chǎn)品、授時(shí)守時(shí)模塊和時(shí)頻模塊對(duì)應(yīng)的同比例的需求數(shù)量。

目前關(guān)于微波介質(zhì)陶瓷的研究通常圍繞以下幾個(gè)方面開展：

（1）提高微波介質(zhì)陶瓷的介電性能。利用離子置換、復(fù)合等多種方式對(duì)現(xiàn)有微波介質(zhì)陶瓷材料體系的性能進(jìn)行改善。如采用離子置換等手段提高微波介質(zhì)陶瓷的品質(zhì)因數(shù)，通過與高介電常數(shù)的材料復(fù)合提高微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)，通過兩相復(fù)合調(diào)節(jié)τ_f 近零從而改善和微波介質(zhì)陶瓷的溫度穩(wěn)定性等。

（2）降低微波介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度，滿足低溫陶瓷共燒技術(shù)的要求。LTCC技術(shù)可以使器件高度集成。由于需要與銀（961℃）等低熔點(diǎn)電極共燒，要求器件所用陶瓷粉料具有低的燒結(jié)溫度。降低燒結(jié)溫度也可抑制某些基板成分高溫下?lián)]發(fā)或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還可以減少能源的消耗。目前，降低燒結(jié)溫度的主要途徑是添加助燒劑（如低熔點(diǎn)的玻璃）。

（3）改進(jìn)工藝，開發(fā)新的材料合成技術(shù)，以獲得性能更為優(yōu)異的微波介質(zhì)陶瓷材料，并降低生產(chǎn)成本。提高微波介質(zhì)陶瓷的介電性能，除了改變成分，還可以通過改進(jìn)制備工藝來實(shí)現(xiàn)。一般而言，大幅度改進(jìn)微波陶瓷材料的合成工藝能夠使陶瓷材料的性能有著明顯的提高。利用熱壓燒結(jié)、微波快速閃燒等方法，可提高陶瓷的致密性，使基體的氣孔減少、晶粒尺寸分布更均勻，從而提高微波介質(zhì)陶瓷的品質(zhì)因數(shù)。

（4）探索新的微波介質(zhì)陶瓷材料體系。根據(jù)元素周期表中各元素本征特性關(guān)系，探索具有良好介電性能的新型微波介質(zhì)陶瓷材料新體系，以便滿足5G及6G通信技術(shù)的發(fā)展要求。

（5）材料機(jī)理研究。研究微波介質(zhì)陶瓷材料的極化機(jī)理與材料損耗之間的關(guān)系，研究缺陷與介電性能的關(guān)系，分析材料氣孔、物相結(jié)構(gòu)等對(duì)微波介電性能的影響，從理論基礎(chǔ)上了解改善陶瓷材料微波介電性能的依據(jù)，并可利用理論指導(dǎo)微波介質(zhì)陶瓷材料的研發(fā)。

如圖四所示。介電陶瓷元件，下游由信息通信、航空航天、雷達(dá)、汽車等各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的生產(chǎn)企業(yè)組成。

圖四. 微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

高純度原材料用于制造微波介電陶瓷。上述陶瓷粉體約占微波介電陶瓷產(chǎn)品成本的30%。領(lǐng)先的陶瓷粉體企業(yè)有日本村田、日本京瓷、廣東風(fēng)華高科和無錫鑫盛輝龍、無錫匯宏電子等。必須嚴(yán)格控制微波介電陶瓷的工藝參數(shù)，以達(dá)到雜質(zhì)少、缺陷少、晶粒分布均勻、微波介電性能好的效果。微波介電陶瓷制備技術(shù)包括固相法、濕化學(xué)合成法和水熱法三大技術(shù)體系，工藝復(fù)雜，技術(shù)壁壘高。微波介質(zhì)陶瓷元件有許多不同的應(yīng)用方向（見表4）。中間參與者是通信設(shè)備制造商和微波通信消費(fèi)電子制造商。其中，華為、中興、愛立信、大唐移動(dòng)、三星、諾基亞等公司壟斷了中國(guó)通信設(shè)備行業(yè)的絕大部分市場(chǎng)份額。企業(yè)有很強(qiáng)的議價(jià)能力。

表四 微波介質(zhì)陶瓷元件的應(yīng)用方向。

微波介質(zhì)陶瓷行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)壁壘、行業(yè)企業(yè)數(shù)量少、整體供應(yīng)能力薄弱，一定程度上制約了行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。一方面，微波介電陶瓷元件的生產(chǎn)涉及多學(xué)科交叉學(xué)科，需要材料科學(xué)、微波與電磁場(chǎng)、電子技術(shù)與應(yīng)用、微波與射頻測(cè)量技術(shù)、電磁兼容技術(shù)與可靠性等學(xué)科理論和技術(shù)。這是非常困難的；另一方面，下游通信行業(yè)產(chǎn)品種類繁多，市場(chǎng)需求更新頻繁。這就要求企業(yè)不斷提高研發(fā)能力和對(duì)新產(chǎn)品的快速反應(yīng)能力。目前，國(guó)內(nèi)具有自主研發(fā)和生產(chǎn)能力的微波介質(zhì)陶瓷企業(yè)不足20家，具有量產(chǎn)能力的企業(yè)僅有少數(shù)，技術(shù)水平和產(chǎn)品品種與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)仍有較大差距。在高端微波介質(zhì)陶瓷市場(chǎng)，國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)占據(jù)了近90%的市場(chǎng)份額。

微波介質(zhì)陶瓷元器件的產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)際效果直接影響后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的整體建設(shè)提出了更高的要求。但目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)仍然是原電子工業(yè)部1991年制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《微波介質(zhì)材料A-陶瓷》，更新速度緩慢，覆蓋類型和體系不完善，配套的細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)有待完善。此外，國(guó)內(nèi)專業(yè)配套的產(chǎn)品質(zhì)檢中心很少，難以保證微波介質(zhì)陶瓷及其元器件的高質(zhì)量輸出。質(zhì)檢行業(yè)配套設(shè)施不完善，一定程度上制約了行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的不完善和質(zhì)量檢測(cè)行業(yè)的不匹配也在一定程度上制約著我國(guó)微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

微波介質(zhì)陶瓷元件的重要應(yīng)用方向是移動(dòng)通信基站，介質(zhì)諧振器、介質(zhì)濾波器、雙工器和多路復(fù)用器都是通信基站中射頻單元的關(guān)鍵部件。 5G基站的大規(guī)模建設(shè)對(duì)微波介質(zhì)陶瓷材料提出了高速、高頻、高集成、超低損耗的性能要求。開發(fā)具有低損耗、高穩(wěn)定性等優(yōu)異性能的微波介電陶瓷材料是近年來功能陶瓷的方向，也是研究熱點(diǎn)之一。

微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè)整體處于5G產(chǎn)業(yè)鏈的早期階段。在各省市5G規(guī)劃中，著眼于上游5G射頻器件、有源矩陣天線等關(guān)鍵技術(shù)和積木的推進(jìn)和發(fā)展，制定了扶持http ://1348.cn/滿，這將推動(dòng)微波介質(zhì)陶瓷元件的快速發(fā)展。隨著5G通信技術(shù)的進(jìn)步，基站數(shù)量大幅增加（將是4G時(shí)代的45倍），對(duì)微波通信元器件的需求量很大。 5G天線的信道數(shù)是4G時(shí)代的7~15倍，這意味著射頻器件對(duì)微波介質(zhì)陶瓷元件的需求是4G時(shí)代的7~15倍。小型化、輕量化成為天線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。與金屬濾波器相比，微波陶瓷介質(zhì)波導(dǎo)濾波器可實(shí)現(xiàn)與抑制系統(tǒng)的高兼容性，體積更小、重量更輕，成為5G基站領(lǐng)先的技術(shù)方案。

隨著全球5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模商用進(jìn)入快車道，6G研發(fā)戰(zhàn)略設(shè)計(jì)已全面到位。雖然業(yè)界對(duì)6G的愿景、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)尚未形成統(tǒng)一共識(shí)，但普遍預(yù)計(jì)6G將在2030年左右開始商用，未來3-5年將是6G的關(guān)鍵窗口期。調(diào)查和開發(fā)。與5G相比，6G將擁有更泛在的連接、更高的傳輸帶寬、更低的端到端延遲、更高的可靠性和確定性以及更智能的網(wǎng)絡(luò)特性。

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU) 于2019 年11 月23 日宣布，世界無線電通信大會(huì)(WRC-19) 確定了新的5G 頻譜的新決議，分別為24.25 GHz ~ 27.5 GHz、37 GHz ~ 43.5 GHz、66 GHz ~ 總帶寬為14.75 GHz的71 GHz頻譜標(biāo)識(shí)用于5G和未來的國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)，表明部分頻段毫米波可以用于6G。同時(shí)，WRC-19正式批準(zhǔn)了275 GHz296 GHz、306 GHz313 GHz、318 GHz333 GHz和356 GHz450 GHz的資源，總帶寬為137 GHz，用于陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。這些頻段將來可能會(huì)使用。它們用于6G 通信服務(wù)。

圖5. 過去十年針對(duì)特定國(guó)家/地區(qū)的6G 關(guān)鍵技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量。

近年來，全球6G專利發(fā)展迅速（見圖5），6G相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)專利申請(qǐng)量不斷增加（2020年受新冠肺炎影響，申請(qǐng)量有所下降） ，并且該技術(shù)已經(jīng)開始加速更新迭代。各國(guó)已開始6G研究，各大企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)6G特有的潛在技術(shù)思路略有不同，但逐漸趨向于“極簡(jiǎn)+靈活+數(shù)字孿生”、三維網(wǎng)絡(luò)覆蓋、頻段網(wǎng)絡(luò)完備和超大——規(guī)模天線、感知通信一體化、AI使能空口、新材料、新器件、新天線、新基站、可見光通信、確定性數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)集成與計(jì)算等領(lǐng)域。在面向6G時(shí)代的研究中，要加強(qiáng)6G潛在關(guān)鍵技術(shù)池，積極推進(jìn)新材料、儀器儀表等相關(guān)產(chǎn)業(yè)核心池，開展6G應(yīng)用的前瞻性研究和應(yīng)用測(cè)試。場(chǎng)景，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，做好專利的儲(chǔ)備和處置工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自主可控。

表五. 每個(gè)國(guó)家或組織的6G 研究現(xiàn)狀

太赫茲通信技術(shù)可能是未來6G通信技術(shù)發(fā)展的重要方向。太赫茲頻率在0.1 至10 THz 波段，波長(zhǎng)為0.03 至3 毫米，介于微波和紅外光譜之間。與微波類似，太赫茲可以穿透非導(dǎo)電材料。此外，太赫茲寬頻帶可提供數(shù)GB/秒的傳輸速度，在高速通信等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。但在太赫茲頻段，只有少數(shù)低損耗材料滿足使用要求。目前，太赫茲頻段的研究主要集中在聚合物和半導(dǎo)體，對(duì)太赫茲下陶瓷介電特性的系統(tǒng)研究才剛剛起步。太赫茲頻段的陶瓷測(cè)試面臨兩個(gè)問題：一是陶瓷的低損耗使得信號(hào)對(duì)比度變小，誤差增大；另一方面，陶瓷具有相對(duì)較高的介電常數(shù)，這會(huì)在空氣-陶瓷界面處引起多次反射。微波介質(zhì)陶瓷具有可調(diào)節(jié)的折射率（高折射率有利于小型化和器件集成）、耐高溫、高強(qiáng)度、低成本，但在太赫茲以下?lián)p耗和吸收系數(shù)高。因此，要開展微波介質(zhì)陶瓷在太赫茲頻段的應(yīng)用，首先需要發(fā)展準(zhǔn)確可靠的表征技術(shù)，以保證對(duì)太赫茲下材料性能的正確測(cè)量；第二，進(jìn)一步減少材料損耗，提高Q值；三、探索僅僅認(rèn)為現(xiàn)有的性能優(yōu)良的微波介電陶瓷材料系統(tǒng)也能表現(xiàn)出良好的低太赫茲性能，對(duì)新的、合適的材料系統(tǒng)并不嚴(yán)謹(jǐn)。

微波介質(zhì)陶瓷是5G/6G 通信的關(guān)鍵構(gòu)建塊。未來的研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下方面：進(jìn)一步提高材料的微波介電性能，降低介電損耗，特別是超低介電常數(shù)（r20）和電常數(shù)（r=6080）中高介電材料的研發(fā)); 采用先進(jìn)的測(cè)試表征技術(shù)和計(jì)算方法，從內(nèi)在因素和外在因素的角度研究微波介電陶瓷的介電響應(yīng)機(jī)制； 深入探索燒結(jié)助劑的冷卻機(jī)理開發(fā)LTCC技術(shù)，降低微波介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度，同時(shí)使其具有優(yōu)良的介電性能； 響應(yīng)5G/6G技術(shù)發(fā)展對(duì)上述材料及元器件的新需求，開發(fā)合適的材料體系，積累生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自主可控。

在6G時(shí)代，中國(guó)將面臨比5G時(shí)代更激烈的競(jìng)爭(zhēng)甚至不公平的封鎖。要落實(shí)“十四五”規(guī)劃要求，牢牢把握未來3-5年關(guān)鍵窗口期，科學(xué)有序推進(jìn)關(guān)鍵材料和技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)高水平技術(shù)自主化。充足。

主要參考資料：

1. 6G 全球進(jìn)展與發(fā)展展望白皮書, 賽迪智庫(kù), 2021.

2. 聞立群, 王亦菲, 李暉,等. 主要國(guó)家和地區(qū)5G發(fā)展戰(zhàn)略舉措及對(duì)我國(guó)的啟示, 2021.

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5. Ohsato H ,  Tsunooka T ,  Sugiyama T , et al. Forsterite ceramics for millimeterwave dielectrics[J]. Journal of Electroceramics, 2006, 17(2-4):445-450.

6. 張迎春, 黃延偉, 張遠(yuǎn)謀,等. 鈣鈦礦和類鈣鈦礦型微波介質(zhì)陶瓷的研究進(jìn)展[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào), 2021, 49(4):15.

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8. 熊喆. Ba/Ca-Nd-Ti基高介微波介質(zhì)陶瓷制備與改性機(jī)理研究[D].電子科技大學(xué),2020.

9. 張杰. 高Q微波介質(zhì)陶瓷材料的改性及缺陷-性能的關(guān)聯(lián)研究[D].清華大學(xué),2016.10. 2019年中國(guó)微波介質(zhì)陶瓷行業(yè)概覽, 頭豹研究院.

作者簡(jiǎn)介

施赟舟，畢業(yè)于清華大學(xué)材料學(xué)院，先后獲得學(xué)士學(xué)位和博士學(xué)位，2020年11月加入姑蘇實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略規(guī)劃部，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃及科研業(yè)務(wù)規(guī)劃工作。