５Ｇで変わる材料・技術とサービス実現への展望

５Ｇ（第5世代移動通信システム）移行の本質とは？　産業への波及は？　現状・課題・展望はいかに！？
IMT-2020の概要から高速通信向け半導体パッケージ、電波吸収体・シールド材、ミリ対応デバイス・評価まで

第１部　５Ｇ ： 実現される新技術と新サービス　
―― IMT-2020の概要から最新標準化動向まで ――

［趣旨］
　2020年のサービス開始を目指し、IMT-2020（5G携帯電話網）の標準化が3GPP、ITU-R中心に進められ、国内外の移動通信事業者や無線通信機器ベンダによる技術開発が活発化している。IMT-2020は、一世代前の4G（LTE-Advanced）に比べて10倍以上の超高速通信（4K／8K動画配信、VR/AR等）に加え、これまでにない低遅延・高信頼（車の自動運転支援やロボット制御、プラント・工場における異常通知等）通信、および多数同時接続（センサやデバイスを対象としたIoT対応、LPWA対抗）の3種類のサービスの実現を目指している。このため、高速大容量化のための新しい周波数利用率向上、周波数帯域の拡大、高密度化の各方式に加え、多様なサービス提供に対応するためのネットワーク仮想化（NFV/SDN、ネットワークスライシング）、MEC（Mobile Edge Computing）等のシステム技術やIoT向けの低周波低消費電力化技術等を新たに開発、導入する。本講演では、1970年代末に開始された1Gから5Gまでの40年間の携帯電話網の変遷を述べた後、2018年6月に発行された3GPP リリース15に盛り込まれた5Gの最新標準仕様を含め、5Gで実現される新技術、新サービスの概要と最新動向、将来展望を解説する。

［プログラム］
１．携帯電話網（1G～5G）の変遷
　1.1 携帯電話網の標準化機関（3GPP, ITU-R）とその活動状況
　1.2 1G～5G世代ごとの仕様、サービスの相違

２．５Ｇの概要
　2.1 ５Ｇの性能・機能目標と以前の標準仕様になかった新しい特徴
　2.2 ５Ｇに関する標準化動向
　2.3 ５Ｇで提供される3つのサービス
　　2.3.1 超高速（eMBB。 4K/8K動画配信、VR/AR等）
　　2.3.2 低遅延・高信頼（URLLC:。ITS/V2X、車の自動運転、ロボット制御等）
　　2.3.3 多数同時接続（mMTC:。NB-IoTの進化版LPWAへの対抗）
　2.4　５Ｇの新無線通信技術
　　2.4.1 周波数利用率向上方式
　　2.4.2 周波数帯域拡大方式
　　2.4.3 ネットワーク高密度化方式
　　2.4.4 5Gアクセス網（NSA/SA）
　2.5　５Ｇのシステムアーキテクチャ
　　2.5.1 ネットワーク仮想化（SDN/NFV, MANO）
　　2.5.2 ネットワークスライシング
　　2.5.3 モバイルエッジコンピューティング（MEC）

３．2017年～2019年の5G実証実験　

４．５Ｇの将来動向

　　□質疑応答・名刺交換□
 
［得られる知識］
・5G携帯電話網の概要とその提供機能、実現技術、標準仕様、将来方向に関する最新情報
・1G～5Gまでの携帯電話網の世代交代の変遷、世代毎の技術・サービスの相違
・携帯電話網をはじめとする無線通信に関する広範な技術
・5Gで導入される、超高解像度表示・拡張現実感（4K/8K, VR/AR）、IoTや自動運転など将来の大市場を形成する無線通信のためのシステムアーキテクチャ・分散処理（クラウドコンピューティング、ネットワーク仮想化、モバイルエッジコンピューティング等）関する技術、およびこれらの技術によって実現されるサービス、ビジネスに関する知見
［キーワード］　
5G、携帯電話網、3GPP、ITU、eMBB、URLLC、ｍMTC、IoT、LPWA、ネットワーク仮想化、MEC、ネットワークスライシング、NR

第２部　５Ｇで変わる半導体パッケージングの材料と技術
―― 高速化対応で照準はチップから接続回路へ ――

［趣旨］
　半導体は高速化要求に対応し続けている。最近も、携帯機器（例；スマートフォン）の５Ｇ対応が話題となっている。半導体は伝送速度の遅い電気信号を用いるため、その伝送距離を短縮することが高速化の条件となる。現在、半導体はＣＳＰ化が進み、検討対象はチップ内からチップ間へと変わっている。つまり、接続回路（例；子基板、再配線）の短縮化に移っている。今後の高速化には、接続回路の薄層化＝短距離化が欠かせない状況となっている。今回、５Ｇ対応の一環として、コアレス子基板や再配線に関する開発状況および課題等を解説する。

［プログラム］
１．高速通信　　　　　　　　　
　　1) 回線；　無線、有線    
　　2) 通信；　プロトコル

２．高速無線通信
　2.1 受送信部；　電磁波対策
　　1) 外部電波：　ＥＭＡ、ＥＭＳ 　
　　2) 内部ノイズ；　低誘電化、フィルター等   
　2.2 情報処理部；　伝送距離低減　　　　　　　　
　　1) 接続回路部：　ＦＯＰＫＧ等 　
　　2) 回路基板部：　高集積基板等

３．高速パッケージング（チップから接続回路へ）
　　1) 薄層ＰＫＧ； ＦＯＷＬＰ・ＦＯＰＬＰ、課題
　　2) 薄層接続回路； 再配線・コアレア子基板、課題
　　3) 薄層封止； 封止方法、封止材料 

　　□質疑応答・名刺交換□
 

第３部　５Ｇに必要な電波吸収体(遠方界)・電波シールド(近傍界)の材料と技術
―― ミリ波対応の設計から評価まで ――

［趣旨］
　情報通信分野においてIoT:Internet of Thingsが進展し, 第5世代の通信技術5Gと結合しようとしている。使われる周波数は、3.7GHz, 4.5GHz、28GHzで ”ミリ波” である。自動車の自動走行や衝突防止は移動革命実現の中核技術であり、それらの誤動作を防ぐ ”電波吸収体及び電波シールド”は必須である。今までTVゴースト(～800MHz)や船舶レーダーの橋体による偽像(700MHz～26GHz)対策に、近年は、無線LAN(2～60GHz)、携帯電話(800MHz～2GHz)、blue tooth (2.4GHz)、電力線通信(～2GHz)、実用化したETC (自動料金支払いシステム、5.8GHz)やITS (高度道路交通システム、～76GHｚ)の使用電磁波は ”ミリ波” が主である。これらの電波障害対策に、そして５Gの完全な実現のために”近傍界及び遠方界”を考慮した電波吸収体及び、電波シールド技術が必要とされる。 本報告では、電波伝搬の基礎からITSまで、遠方界・近傍界用電波吸収体・シールドの設計、評価を総合的に報告する。

［プログラム］
１．電波吸収体・電波シールドの応用例(遠方界、近傍界応用)
　1.1 5G通信の世界とは？
　1.2 ＴＶゴーストとは？
　1.3 レーダ偽像とは？
　1.4 高性能アンテナ波吸収体とは？
　1.5 電子レンジの電波吸収体とは？
　1.6 ＥＴＣ（高速道路料金自動課金システム）とは？
　1.7 無線ＬＡＮとは？
　1.8 車車間通信とは？
　1.9 ＩＴＳ(車)の衝突防止機構とは？
　1.10 電力線通信（PLC）とは？
　1.11 パソコンのノイズ対策とは？
　1.12 携帯電話のノイズ対策とは？
　1.13 車のノイズ対策とは？

２．電波伝搬とは？(電波・伝搬の基礎) 
　2.1 空間をどのように電波は伝播するのか？
　2.2 界面で電波はどのように反射するのか？
　2.3 ＴＥ波、ＴＭ波、円偏波場合の違い？
　2.4 電波が物質に入射するときの反射、吸収、透過は？
　2.5 電波吸収と電波シールドの違いは？
　2.6　遠方界、近傍界の違いは？

３．電波吸収体(遠方界)・シールド材(近傍界)の材料定数測定法（低周波から100GHzまで）
――　電磁波シールドと電波吸収の測定の違いを考慮して ――
　3.1 同軸導波管法（400MHz～23GHz）
　3.2 空洞共振器法・自由空間法（～110GHz）
　3.3 KEC法(100KHz～1GHz)
　3.4 ストリップライン法(～5GHz)
　3.5 近傍界プローブ方(近傍界ノイズ測定法)
　3.6 伝送ケーブルによる評価法

４．電波吸収体・電波シールドの設計例
　4.1 ETC用(5.8GHz)電波吸収体設計、材料定数は？反射減衰量は？
　4.2 ミリ波帯電波吸収体の設計(自動車の衝突防止) 
　　
５．総合まとめ（今後の予測）

　　□質疑応答・名刺交換□
［得られる知識］
・基本的な電気回路　・高周波電気回路　・高周波測定技術　・ミリ波技術　・ミリ波材料　
・電気関係、電波関係　電波吸収体関係　導電体材料関係　磁性体材料関係　　　　　　　　　　　　
・ゴム関係　高分子関係

第４部　５Ｇデバイスの評価技術の最新状況、課題と展望（仮）

［趣旨］
　2020年のサービス開始に向けて各所で着々と準備が進められている5G。超高速通信のみならず、超低遅延、多数同時接続などの特長を有することから、様々な用途への利用が期待されています。一方で、それらを実現するためには、ミリ波の活用や効率的な周波数利用、IoT用途での省電力化など解決すべき技術的課題が多々あることも事実です。本講演では、機器開発観点での課題と課題解決に導く評価手法についてご説明いたします。

※プログラム作成中
［得られる知識］
・5G無線デバイスの開発における課題と評価方法
［キーワード］
・ 5G　・セルラIoT　・LPWA　・Massive MIMO　・ビームフォーミング