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射频前端技术创新引领5G终端发展


作者:本站收录 来源:网络 2020-11-23 14:41:56 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:5G时代,终端成为各行业关注的焦点。终端是最接近用户的部分,直接影响用户的5G体验

关键词:射频前端[28篇]  5G终端[5篇]  

5G时代,终端成为各行业关注的焦点。终端是最接近用户的部分,直接影响用户的5G体验。而在智能终端中,射频前端模块先行,射频前端模块的技术创新推动了移动通信技术的发展。在5G时代的潮流中,射频前端模块也在进行着新一轮的技术革新。Qorvo作为射频前端模块领域的重量级玩家之一,在射频前端模块上进行了全面技术更新。

为深入了解Qorvo在PAMiD及自屏蔽技术方面的创新,通信世界全媒体记者采访了Qorvo封装新产品工程部副总监赵永欣(York Zhao)和Qorvo华北区应用工程经理张杰(Fiery Zhang)。


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5G使半导体产业迎来新一轮变革

5G时代的到来为智能手机带来了新的增长机会,据Strategy Analytics近日发布的最新报告显示,今年一季度全球5G手机需求大涨,其首季出货量超过去年的1870万部,达到至2410万部。

巨大的5G手机市场增量给射频前端的发展创造了机会。据了解,无线通信模块包括了天线、射频前端模块、射频收发模块和基带信号处理器四个部分。其中射频前端和天线是属于量价均升,需求量急剧扩大的领域。同时,在5G时代,信号频段数量大幅增加,随之需要的组成部件数量也大幅增加,同时5G通讯设备需要向下兼容4G和3G,因此增量市场相当可观。

但是机遇伴随着挑战,5G智能手机的发展为半导体产业带来了新一轮的技术变革。5G时代,移动设备能够使用的频段逐渐增多,这也意味着需要增加更多的射频元件。射频前端器件的数量增加导致手机内 PCB 空间紧张,工艺难度提升,这也导致射频前端的复杂性呈指数级增长。

关于射频前端设计遇到的挑战,张杰表示:“5G射频前端的设计难度比4G要大得多。一是5G手机要向下兼容2G、3G、4G,需要支持的频段增加;二是5G设备集成的器件更多,对产品尺寸提出了新的要求;三是5G手机对线性度、EVM等性能要求大大提高。所以5G射频前端的设计难度大大增加。”

LNA集成到PAMiD已成趋势

为了解决5G时代射频前端遇到的诸多挑战,射频企业开展了深入的研究工作。随着射频前端模块技术的成熟以及市场的需求,自2016年以来,市场中主要的射频前端都开始向模块化方向发展,双工器、天线开关等几大模块开始被集成到射频前端中。期间,射频前端模块也发展出了数种类别,包括ASM、FEMiD、PAMiD等。其中,目前模组化程度最高的是PAMiD,主要集成了多模多频的PA、RF 开关及滤波器等元件。对于手机厂商来说,PAMiD的出现让射频前端从以前一个复杂的系统设计工程变得更加简单。

而伴随着 5G 时代的来临,手机所需的PAMiD也正在持续进行着整合。Qorvo 作为全球射频领域的佼佼者,其利用高度集成的中频/高频模块解决方案,已经为多家智能手机制造商提供了广泛的新产品发布支持。

“Qorvo致力于发展集成化的PAMiD方案,把PA、滤波器,开关,甚至LNA(低噪放)也集成进去。致力于给客户提供更简单、性能更好、更适应他们产品的解决方案。”张杰表示。

对于PAMiD的未来发展前景,Qorvo认为,将LNA集成到PAMiD中是推动射频前端模块继续发展的重要动力之一。有报道指出,随着5G商业化落地,智能手机中天线和射频通路的数量将显著增多,对射频低噪声放大器的数量需求会迅速增加,而手机 PCB 却没有更多的空间。在这种情况下,将LNA集成到PAMiD中成为了行业的一种发展趋势。Qorvo表示,从PAMiD 到L-PAMiD,射频前端模块可以实现更小尺寸,支持更多功能。

RF自屏蔽技术将在5G时代发挥更大的作用

Qorvo对射频前端进行的创新不止是将LNA集成到PAMiD,Qorvo还推出了Micro Shield自屏蔽技术。

“自屏蔽的技术可以进一步的改善手机板上设计的时候相互干扰的问题。一方面可以节省很多客户在手机设计时的工作量,另一方面,它也可在一定程度上排除机械的屏蔽罩对器件的影响。”张杰说。

据了解,蜂窝发射模块对手机内的任何元件来说都将产生辐射功率,从而可能诱发 EMI 和 RFI干扰,这就需要 RF 屏蔽技术来降低 EMI 及 RFI 相关的辐射。在过去,射频前端模块采用外置机械屏蔽罩的方式进行 RF 屏蔽,但采用外置机械屏蔽罩的方式可能会导致灵敏度下降,也可能会导致谐波升高。5G 时代的到来,手机 PCB 的空间变得越来越紧张,更小的模块设计成为了手机元件未来发展的方向之一,因此用 RF 自屏蔽技术来代替厚重的机械屏蔽罩成为行业潮流。在这种市场需求下,Qorvo所推出的Micro Shield自屏蔽技术的优势凸显。

Qorvo推出的Micro Shield自屏蔽技术,是在模块的表面再涂一层合金,取代原来外置的机械屏蔽罩,以起到屏蔽干扰信号的作用。据相关报道显示,最早一代的 Micro Shield 技术可将当时RF的高度和体积分别降低 15% 和 25%。这也使得采用 Micro Shield 技术的手机制造商能够在更小的板级空间上,获得更高的 RF 性能。

“在最近的生产实践中,我们也在逐步地改善目前这种选择性的屏蔽技术,让它的质量和工艺稳定性更好,实现量产。我相信将来还会有更多的产品采用这种技术。”赵永新讲到。

Micro Shield自屏蔽技术将在5G时代发挥更大的作用。结合5G时代的集成化趋势来看,Micro Shield自屏蔽技术将有助于L-PAMiD的进一步发展。伴随着5G时代对L-PAMiD需求的增加,如果外置机械屏蔽罩设计不正确,L-PAMiD的灵敏度将会受到严重的影响。因此,受惠于5G时代的来临,Micro Shield自屏蔽技术的价值将得以放大。经过优良设计的自屏蔽模组,能够将LNA区域的表面电流减少100倍。

技术创新将向中低端手机延伸

从Qorvo在射频前端的发展路线图来看,将LNA集成到PAMiD中以及采用自屏蔽技术将是手机射频前端模块未来发展的两个重要方向。

但由于技术创新尚未实现大规模量产,就目前市场情况来看,PAMiD是高度整合的定制模组,虽然它能够带来足够高的性能体验,但由于其成本高,因此也仅有少数厂商选用。同样,Micro Shield自屏蔽技术也是由于成本原因,而往往仅被高端手机所采用。但是伴随着 5G 时代的到来,采用 Micro Shield 自屏蔽技术的 L-PAMiD 显然能够为厂商带来更大的价值,这也就意味着这种射频前端模块在中低端手机领域还有很大的发展空间。

伴随着 Micro Shield 自屏蔽技术在工艺上的改进,Qorvo指出,这种技术的成本有望进一步降低。同时,L-PAMiD 的成本也会随着技术的成熟而降低。按照这种发展趋势,采用Micro Shield自屏蔽技术的L-PAMiD将会逐渐被中低端手机所接受。Qorvo预计,在今年下半年,市场中就会有中低端手机采用这种射频前端模块。

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