5G時(shí)代，如何把握射頻前端技術(shù)迭代之變？Qorvo給出答案

現(xiàn)如今，隨著信息時(shí)代的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)入5G時(shí)代。相較于4G而言，5G具有更快的傳輸速率、更大的傳輸帶寬，以及更多的連接數(shù)量，這些特征對(duì)于電子器件的復(fù)雜程度、數(shù)量和模塊化上的要求也隨之更高。

作為移動(dòng)終端通信的核心組件，射頻前端將在5G設(shè)備升級(jí)換代中迎來哪些重大變革？未來又將如何創(chuàng)新升級(jí)？對(duì)于射頻廠商來說，如何在新一輪戰(zhàn)役中搶占制高點(diǎn)？帶著這些問題，近日21ic中國(guó)電子網(wǎng)記者采訪了Qorvo華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理Fiery Zhang先生，以及Qorvo封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)York Zhao先生。

集成化發(fā)展，讓PCB布局更合理

縱觀移動(dòng)通信技術(shù)的每一次升級(jí)，都能帶來對(duì)射頻前端器件需求量和價(jià)值量的大幅提升。而5G需要兼容更多的頻段，頻段數(shù)量的提升必然將帶來對(duì)射頻前端器件的大幅增長(zhǎng)。

根據(jù)法國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole Développement發(fā)布的報(bào)告預(yù)測(cè)，2023年射頻前端的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到350億美元，較2017年的150億美元增加130%，2017-2023年的復(fù)合增長(zhǎng)率為14%。可以預(yù)見，射頻領(lǐng)域未來幾年無疑將會(huì)迎來新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)。眼下，如何在新一輪戰(zhàn)役中搶占制高點(diǎn)，已成為所有射頻廠商的首要任務(wù)。

隨著產(chǎn)品日趨智能化和快速化，智能設(shè)備的尺寸變得越來越小，這對(duì)射頻前端的尺寸提出了更高的要求。Fiery在接受采訪時(shí)指出，隨著時(shí)代的發(fā)展，手機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度越來越大，應(yīng)用的射頻前端的器件變得越來越多，隨之需要集成的功能也越來越多。因此，模塊化發(fā)展將是射頻前端未來的一個(gè)主流趨勢(shì)。

圖：Qorvo華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理Fiery Zhang（張杰）

所謂的模塊化，就是把不同的器件集成到一個(gè)模組里面，比如PA（功率放大器）、LA（雙極模擬）、開關(guān)、濾波器等。由于5G網(wǎng)絡(luò)處理的頻段增多，射頻前端變得愈來愈復(fù)雜，而采用模組化的射頻設(shè)計(jì)可以有效解決多頻段帶來的射頻復(fù)雜性挑戰(zhàn)，更好地處理干擾問題；同時(shí)，還能大幅度減少射頻模塊的PCB面積占比，縮短終端射頻設(shè)計(jì)周期，加速手機(jī)產(chǎn)品上市時(shí)間等，從而獲得越來越多的終端廠商認(rèn)可。

簡(jiǎn)單來說，射頻前端的模塊化發(fā)展，實(shí)質(zhì)就是從FEMiD（無源器件集成）邁向PAMiD（有源+無源器件集成）的過程。據(jù)Fiery介紹，PAMiD就是把PA、濾波器、開關(guān)，甚至包括LNA（低噪聲放大器）都集成到一起，這類產(chǎn)品主要是致力于給客戶提供一些更簡(jiǎn)單、性能更好、更適應(yīng)他們產(chǎn)品的一類解決方案。

相較于FEMiD而言，PAMiD集成度高，可以節(jié)省手機(jī)內(nèi)PCB的空間，又因其集成模塊多，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更易上手。Qorvo通過將LNA集成到PAMiD中，實(shí)現(xiàn)了PAMiD到L-PAMiD（帶LNA的PA模塊）的轉(zhuǎn)變，使得射頻前端模塊的節(jié)省面積達(dá)到35-40mm*2，并且支持更多的功能，讓PCB的布局更為合理。

近年來，Qorvo針對(duì)射頻領(lǐng)域做了很多集成化的方案，根據(jù)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化，進(jìn)行多次演進(jìn)，通過不斷整合新部件，以獲取更多優(yōu)勢(shì)。伴隨著5G時(shí)代的來臨，手機(jī)所需的PAMiD正在持續(xù)進(jìn)行著整合。Qorvo作為全球射頻領(lǐng)域的佼佼者，其利用高度集成的中頻/高頻模塊解決方案，已經(jīng)為多家智能手機(jī)制造商提供了廣泛的新產(chǎn)品發(fā)布支持。

自屏蔽技術(shù)，充分發(fā)揮產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

射頻前端的發(fā)展趨勢(shì)，不僅僅是“持續(xù)整合”這一個(gè)特點(diǎn)。針對(duì)5G時(shí)代下的射頻前端，F(xiàn)iery談到：“Qorvo一方面是不斷改善它的性能，另一方面是解決這些產(chǎn)品在集成過程中所遇到的兼容性問題，或者是互擾的問題。其實(shí)Qorvo這幾年的努力不單單是把射頻前端的集成度做的越來越高，我們?cè)谧黾傻耐瑫r(shí)，還在優(yōu)化著自己的工藝與技術(shù)，從而使產(chǎn)品達(dá)到更好的性能?！?/span>

例如，Qorvo推出的Micro Shield自屏蔽技術(shù)，可以讓PCB的布局更加靈活。據(jù)York介紹，這種自屏蔽技術(shù)是在模塊表面添加一層自屏蔽金屬鍍層，取代原來外置的機(jī)械屏蔽罩，以起到屏蔽干擾信號(hào)的作用。它不僅具有較高的可靠性、較好的屏蔽性，同時(shí)還能有效地防止模塊氧化。此外，從工藝的角度來講，Qorvo的自屏蔽技術(shù)通過改進(jìn)工藝路線，還可使成本大幅降低。

圖：Qorvo封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)York Zhao（趙永欣）

為什么說自屏蔽技術(shù)能夠降低成本？York給出了詳細(xì)解釋：“一方面，從工藝成本來看，在相同的功能條件下，這種自屏蔽技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，其成本還是相對(duì)較低的，因?yàn)樗目傮w工藝過程相對(duì)較短、工序步驟較少；另一方面，從時(shí)間成本來看，這一技術(shù)的制程速度也是有了很大的提高。此外，帶有自屏蔽技術(shù)的射頻前端模塊還涉及到集成度問題，其所占的體積和厚度也是越來越薄，這對(duì)于整體器件的成本而言也是一個(gè)貢獻(xiàn)?！?/span>

據(jù)悉，采用Micro Shield自屏蔽技術(shù)的L-PAMiD能使其表面電流減少100倍，這相當(dāng)于其射頻前端模塊自帶屏蔽罩，無需再思考機(jī)械屏蔽罩的放置問題。

高性能器件，助力釋放5G潛能

在5G時(shí)代，射頻前端除了要解決布局空間、成本等相關(guān)問題之外，還要面臨著射頻器件性能的挑戰(zhàn)。以濾波器為例，在4G以前，由于頻率相對(duì)較低，SAW濾波器能夠很好地滿足設(shè)備的需求。但跨入到5G高頻時(shí)代，SAW的局限性開始逐漸凸顯。在高頻仍然保持較高Q值的BAW濾波器，便成為了業(yè)界的新寵兒。

Qorvo作為全球領(lǐng)先的射頻方案提供商，擁有廣泛的RF濾波器產(chǎn)品組合，包括雙工器、同向雙工器、三工器、四工器和分立式RF濾波器，可以覆蓋400 MHz至2.7 GHz的頻率范圍，包括蜂窩式（2G/3G/4G/LTE）、GPS和工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)（ISM）頻段，在大小、性能、成本和上市時(shí)間方面，均處于市場(chǎng)領(lǐng)先水平。

此外，Qorvo高級(jí)LowDrift?和NoDrift?濾波器支持最高水平的LTE共存無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提供市場(chǎng)領(lǐng)先的超穩(wěn)定溫度性能和更出色的用戶體驗(yàn)，以及世界級(jí)SAW和BAW技術(shù)支持廣泛的濾波功能，比如帶通、頻段選擇、共存濾波器、延遲線和頻段抑制（陷波）濾波器。

值得一提的是，Qorvo在前段時(shí)間推出了一款高性能n41子頻段5G體聲波（BAW）濾波器——QPQ1298。據(jù)悉，這款濾波器采用緊湊的2mmx1.6mm封裝，不僅易于組裝，還可為農(nóng)村、城郊及人口稠密的城市地區(qū)提供5G高數(shù)據(jù)容量所需的更高頻率和帶寬。它覆蓋2.515至2.674 GHz的頻率，具有大于45 dB的近頻帶衰減，能夠滿足苛刻的Wi-Fi共存要求。

作為射頻前端的另一個(gè)核心器件，PA的重要性也是不言而喻。為了助力通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)性能突破，日前Qorvo推出了全球性能最高的寬帶功率放大器（PA）——TGA2962。據(jù)悉，這款功率放大器是專為通信應(yīng)用和測(cè)試儀表應(yīng)用而設(shè)計(jì)，擁有多項(xiàng)性能突破，能夠在2-20 GHz的頻率范圍提供業(yè)界領(lǐng)先的10瓦RF功率，以及13dB大信號(hào)增益和20-35%的功率附加效率。這種組合不僅為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來了提高系統(tǒng)性能和可靠性所需的靈活性，同時(shí)還減少了元件數(shù)量、占用空間和成本。

TGA2962基于Qorvo高度可靠的氮化鎵（GaN）QGaN15工藝技術(shù)而構(gòu)建，具有行業(yè)領(lǐng)先的功能。此外，它還改進(jìn)了元件集成功能，并且13dB大信號(hào)增益支持使用小型驅(qū)動(dòng)放大器，進(jìn)一步縮小了器件尺寸，這對(duì)于需要改善尺寸、重量、功率和成本（SWAP-C）的應(yīng)用是一個(gè)很不錯(cuò)的解決方案。

總之，每一代通信移動(dòng)技術(shù)的革新都會(huì)引發(fā)行業(yè)重大變化，從4G到5G技術(shù)的演變帶給射頻前端產(chǎn)業(yè)全新的挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)新時(shí)代的需求，射頻前端模塊的持續(xù)整合，以及自屏蔽模塊的應(yīng)用，將是未來整個(gè)產(chǎn)業(yè)的重要?jiǎng)恿桶l(fā)展方向。