克服毫米波傳輸耗損　5G RF前端朝模組/IC發(fā)展

目前6GHz以下頻譜擁擠且可用的頻段相當(dāng)破碎，為獲取更大頻寬，使得5G開始朝毫米波(mmWave)發(fā)展。然而，毫米波訊號(hào)具衰減快、易受阻擋且覆蓋距離短等特性，使得5G基地臺(tái)與終端開發(fā)面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，也進(jìn)而影響天線與射頻(RF)前端的設(shè)計(jì)。

ADI通訊基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)部中國區(qū)策略市場(chǎng)經(jīng)理解勇指出，5G大規(guī)模天線陣列技術(shù)，使之對(duì)于射頻元件的整合度、頻寬與成本具更高的要求。5G頻段包含6GHz以下的低頻頻段與高頻毫米波頻段，即便是低頻段也比現(xiàn)在的4G頻段要高得多，因此，若要達(dá)到5G RF性能指標(biāo)要求，將為相關(guān)RF元件制程與電路設(shè)計(jì)帶來了更大的挑戰(zhàn)。

以往RF前端多采用離散式元件(Discrete Components)，透過印刷電路板(PCB)上的RF走線(Trace)連接收發(fā)器(TRx)、功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)及濾波器(Filter)等主被動(dòng)元件。不過，隨著RF元件用量的提升，Qorvo產(chǎn)品行銷經(jīng)理陳慶鴻指出，目前4G高階手機(jī)RF元件模組化已是必然的趨勢(shì)，而5G將更進(jìn)一步加速元件整合的趨勢(shì)。其中，模組的型式包括封裝、低損耗板材SMT、軟板SMT等等，但不論采用何種方式都必須解決熱集中、高功率消耗的問題。

Anokiwave亞太地區(qū)銷售總監(jiān)張肇強(qiáng)進(jìn)一步說明，5G毫米波訊號(hào)易耗損、受干擾，為降低訊號(hào)在PCB傳遞過程中耗損，須將RF元件與天線整合在一起，以縮短RF走線。此外，隨著頻率變高，天線尺寸及每個(gè)天線間的距離都會(huì)大幅縮小，難以之接將離散式元件整合在天線間，因此須將RF元件與天線加以整合。因應(yīng)此趨勢(shì)，該公司利用矽制程技術(shù)將RF元件整合成四通道的毫米波IC，再將之與天線整合成模組，以解決訊號(hào)傳輸耗損問題。

此外，張肇強(qiáng)也談到，基地臺(tái)散熱問題對(duì)于RF元件與天線設(shè)計(jì)是一大挑戰(zhàn)，過往雷達(dá)與RF技術(shù)主要被運(yùn)用在軍事國防，尺寸與成本都并非設(shè)計(jì)上的主要考量，因此若要運(yùn)用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)商用基地臺(tái)，除了要克服尺寸問題，基地臺(tái)散熱所帶來的龐大成本也是一大問題。而Anokiwave也嘗試從封裝來改善散熱問題，其第一代IC采用QFN封裝技術(shù)，但考量塑膠封裝散熱效果差，因此第二代產(chǎn)品改采晶圓級(jí)晶粒尺寸封裝(WLCSP)，在改善散熱問題的同時(shí)也能進(jìn)一步縮小封裝體積。