2019年開年,5G毫無疑問成為了市場焦點,對于射頻領域的領頭羊Qorvo來說,也將今年定義為5G元年。
2016 年,Qorvo就開始作為特邀代表,加入 3GPP 以幫助開發新一代 5G 無線通信標準的主要方面。
對于Qorvo來說,公司掌握了所有射頻核心技術,從無線基礎設施到移動設備,再到更加核心的氮化鎵技術,所有這一切都致力于為 5G 發展鋪平道路。同時,作為5G標準的參與者,公司也與運營商和標準機構積極合作,讓理想變為現實。
Qorvo的業務部劃分為兩部分,分別為基礎設施和國防事業部以及移動產品事業部。這兩部分都和5G有關,只不過相對于基礎設施來說,手機終端市場的占比略高,這是Qorvo非常關心的市場。
近日,Qorvo手機事業部高級銷售經理David Zhao在EDICON 2019大會上發表了題為《5G射頻挑戰》的演講,并接受了媒體訪談,解讀了Qorvo作為領先的射頻供應商,是如何面對及解決5G挑戰的。
Qorvo手機事業部高級銷售經理David Zhao
5G到底給射頻帶來了哪些挑戰?
David zhao表示,5G的目標是想用同樣的標準去滿足eMBB(enhanced MobileBroadband)增強移動寬帶、mMTC(massive Machine Type Communications)大規模物聯網和URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)高可靠低時延等場景的需求,這就給技術方面帶來了更多新要求。
從總體上來說,無論哪代技術的演進,對射頻的挑戰都集中在設計復雜度的提升上,器件越來越多,對于尺寸、功耗、散熱等要求越來越高,為此,David總結了以下四點具體挑戰:
1、更多頻段的支持:因為從大家熟悉的b 41變成n 41,n77和n78,這就需要對更多頻段的支持;
2、不同的調制方式:因為5G專注于高速連接,所以在調制方面會有新的變化,對功耗方面也有更多的要求。比如在4G時代,大家比較關注ACPR。但到了5G時代,則更需要專注于EVM(一般小于1.5%);
3、信號路由的選擇:選擇4G anchor+5G數據連接,還是直接走5G,這會帶來不同的挑戰。
4、開關速度的變化:這方面雖然沒有太多的變化,但SRS也會帶來新的挑戰。
針對5G三大要求,Qorvo也都有與之對應的解決方案。“我們是業界領先的提供從基站到終端的解決方案供應商,為客戶提供最全面的射頻信號處理。”David說道。
Qorvo是如何應對這些挑戰的?
針對Sub 6GHz應用的5G移動終端設備來說,需要增加眾多元素,而對于毫米波來說,將面臨更復雜的情況。
應對種種挑戰,Qorvo最重要的核心武器就是工藝和技術。David表示,和其他射頻公司最大的不同,是Qorvo獨有的in-house模式,確保了公司的工藝技術可以準時實施。
如圖所示,這六大工藝優勢,與產品結合,就是Qorvo在移動終端射頻前端具有的優勢。
BAW和SAW技術:為了抑制外界干擾信號對終端接收信號靈敏度的影響,同時抑制發射通路射頻信號的帶外干擾,濾波器必不可少。目前SAW和BAW是比較常見且各有特色的濾波器。
BAW濾波器具有高選擇性,低插損和高功率容量的特性, 這使得它非常適合要求非常苛刻的3G、4G以及5G應用。
根據Qorvo的建議,我們可以看到,根據不同頻率特性,有不同的濾波器產品組合。
Qorvo的BAW發展藍圖規劃
“如果在中高的頻率平臺上,如果想做到高性能的話,BAW會是一個更加優化的選擇。”David說道。
在載波聚合應用中,需要一根天線支持多頻帶同時工作的需求,這就給濾波器帶來更多挑戰,隔離損耗和線性度是最難實現的。基于BAW工藝的天線復用器(antennaplexer)和多工器(multiplexer)會大行其道。
David表示,在手機體積受限的前提下,天線復用器可以把GPS、WiFi、中頻、高頻和超高頻等射頻通道共用一個天線,節省天線數量。在這其中,就集成了Qorvo的BAW、調諧和開關器等。
集成度越來越高的天線復用器
SOI:對于Qorvo來說,RF SOI技術主要用于天線調諧器和開關上。
隨著全面屏手機的普及,擠占了天線空間,使得天線效率變差,最終影響了TRP(Total Radiated Power),也就是天線的整體發射功率。隨著5G對MIMO、CA的需求增加,天線數量還需要更多,以覆蓋更大頻段。
Qorvo 的開關、可調電容和用于天線控制系統 (ACS) 的阻抗調諧器產品組合提供改進輻射效率和減少失配損耗所需的技術,為單天線和多天線實施提供最佳天線性能。
2019年,Qorvo第三代SOI工藝就將上市,可以看出工藝演進速度之快
隨著制式越來越多,需要更復雜和靈活的天線方案
GaAs:砷化鎵工藝是Qorvo的移動終端PA的引擎。5G對PA線性度要求更高,所以耐壓高的GaAs工藝更受青睞。砷化鎵Die倒裝技術,已經被QRVO普遍采用。 相比于傳統的砷化鎵wire bonding封裝,倒裝工藝讓模塊厚度更薄,一致性更好。 通過配合SOI、CMOS和SAW/BAW的倒裝工藝,尺寸更小,功能更多的SiP射頻模組成為可能。
如圖所示,無論是GaN還是GaAs,Qorvo都有著完整的藍圖,比如砷化鎵HBT7工藝、砷化鎵電感或者為毫米波開發的下一代砷化鎵pHEMT等,都將一一實現。
先進的封裝技術:由于Qorvo全部是自己的工廠,所以也可以不斷開發出最具創新性的封裝技術。實際上,隨著智能手機對射頻的要求越來越高,包括空間、干擾、散熱等問題,手機廠商面對更大的挑戰。也正因此,Qorvo先后推出了RF Flex和RF Fusion品牌產品,通過在單個芯片中集成所有主要的 RFFE 組件,RF Fusion 可減少合規測試所需的時間,讓射頻設計極為簡單化,同時還能減少散熱和寄生效應的影響。
David介紹道,除了WLCSP之外,包括Double-sided BGA等對尺寸有進一步要求的產品,Qorvo都在積極推進。
“高端的旗艦機的差異化越來越多,比如引入三攝、四攝等元素,勢必要縮小包括射頻在內的所有其他部分,這對射頻模塊化(System-in-Package)產品來說是極大機會。”David說道。
復雜化集成化的未來
面對未來,隨著射頻復雜化,Qorvo所能供應的產品也越來越豐富。
David也說道,目前5G的標準依然沒有完全確定下來,所以針對射頻前端來說,如今階段只有不斷增加新功能新標準,以滿足不斷演進的標準和不同運營商的需求。這些不確定性,會在產業鏈和市場需求發展日趨明確過程中,逐步消除。“為了推動5G終端的發展,需要大家聯合起來建立一個開放的射頻前端生態系統,包括封裝兼容、參考設計支持等開放的生態系統,能夠促進整個5G市場和產業鏈的發展,客戶和消費者最終會受益。”David說道。
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