雖然3GPP日前宣布，R15的第三階段標(biāo)準(zhǔn)R15 late drop的凍結(jié)時間將會推遲三個月，但這并沒有絲毫減慢廠商在5G上的步伐。無論是運營商、芯片供應(yīng)商、終端廠商，甚至是應(yīng)用開發(fā)者，都在加緊5G布局。尤其是射頻前端這塊，因為擔(dān)負(fù)著終端與基站通信的重要任務(wù)，他們的一舉一動受到了產(chǎn)業(yè)鏈的廣泛關(guān)注。過往也有很多媒體和分析師對5G射頻前端的現(xiàn)狀和發(fā)展給出了很多不同的觀點。
近日，記者與Qorvo亞太區(qū)移動事業(yè)部市場戰(zhàn)略高級經(jīng)理陶鎮(zhèn)進行了一番深入交流，給大家?guī)砹诵袠I(yè)專家對5G射頻前端的一些深刻見解。
5G對射頻提出新需求
在Qorvo公司2019財年Q1的財報會上，該公司的高層在接受分析師提問時指出，5G將給天線數(shù)量、射頻前端模塊價值量帶來翻倍增長。以5G手機為例，單部手機的射頻半導(dǎo)體用量達(dá)到25美金，相比4G手機近乎翻倍增長。其中濾波器從40個增加至70個，頻帶從15個增加至30個，接收機發(fā)射機濾波器從30個增加至75個，射頻開關(guān)從10個增加至30個，載波聚合從5個增加至200個。
按照陶鎮(zhèn)的觀點：“5G對射頻前端的影響，很大一部分就在于引入了3.5G和4.8G這兩個新頻段，進而帶來了新的射頻器件需求”。
陶鎮(zhèn)表示，全新的頻段引入，必須需要全新的濾波器、PA和開關(guān)配合。此外，還需要額外的天線調(diào)節(jié)器來做天線隔離，這主要是因為頻譜的翻倍，驅(qū)使你去使用更多的天線來做覆蓋而引起的。這樣的需求，也推動了天線陣列的應(yīng)用、MIMO的誕生，給射頻前端提出新的需求。
“到了5G時代，基站和手機都必須引入天線陣列，基站可以做到64×64，但手機受限于尺寸限制，只能做到4×4或者2×4，這就帶來了相關(guān)射頻的需求”，陶鎮(zhèn)說。“來到MIMO方面，這個在4G時代就存在的技術(shù)到了5G則迎來了更剛性的需求。新的通信標(biāo)準(zhǔn)要求下行有4×4，上行也要翻倍，這也帶來了射頻器件的增加”，陶鎮(zhèn)補充說。
為了滿足5G的高頻率高速度需求，這就需要包括濾波器和PA等產(chǎn)品在技術(shù)上有升級。
按照陶鎮(zhèn)的說法，如果對于一般的頻率，SAW濾波器已經(jīng)足夠了，但是如果要滿足更高的需求，則需要BAW濾波器。但他也強調(diào)，面向那些帶寬比較大(如600MHZ)的頻段，現(xiàn)有的這兩種濾波器還是不能滿足需求，這就需要更新工藝去滿足需求。
在PA方面，也需要引入更多的技術(shù)(如包絡(luò)跟蹤)來滿足5G的功率需求。據(jù)介紹，包絡(luò)跟蹤能夠通過不斷調(diào)整PA 電源電壓以跟蹤RF 包絡(luò)的方式來優(yōu)化效率。但包絡(luò)跟蹤器預(yù)計在5G 部署期間只支持最多60 MHz 帶寬，而新的5G 頻段(如n77 和n79)則需要支持高達(dá)100 MHz 帶寬的單載波傳輸。為此，PA 將需要在平均功率跟蹤(APT) 固定電壓模式下運行，以實現(xiàn)寬帶5G 傳輸，同時會降低效率。
另外，終端設(shè)計的變化也給射頻提出了更多的考驗。
陶鎮(zhèn)告訴記者，現(xiàn)在的旗艦手機的設(shè)計趨勢還有功耗需求，要求射頻方面的集成化成都越來越高，但在其中一般都分中高頻和低頻設(shè)計。低頻方面，跟過往的差距不算大，但來到中高頻，那就需要更多尺寸更小，性能更好，功耗更低的器件配合。這時候要求的不單是你的設(shè)計能力，在相關(guān)的制造上也要跟上。再加上256QAM等的需求，顯而易見，射頻器件供應(yīng)商正在面臨前所未有的挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)廠商的見招拆招
面對這樣的新需求，包括Qorvo在內(nèi)的一些傳統(tǒng)廠商也都在隨著5G發(fā)展的步伐，和產(chǎn)業(yè)鏈上下游一起，為推動5G的到來而努力。陶鎮(zhèn)也表示，整合了RFMD和TriQuint產(chǎn)品線的Qorvo在濾波器、PA、開關(guān)和模組方面都有著其他廠商所沒有的優(yōu)勢。
首先看濾波器方面，資料顯示，Qorvo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、成本和上市時間方面均處于市場領(lǐng)先水平。“特別是在BAW濾波器方面，Qorvo更是全球為數(shù)不多的幾個能提供這種濾波器的廠商之一”，陶鎮(zhèn)補充說。他們甚至也面向5G的2.5Ghz頻段，推出了適用的TQQ0041T濾波器。
在PA方面，Qorvo也擁有包括CMOS、SOI、砷化鎵和氮化鎵在內(nèi)的全面產(chǎn)品線。依賴于這些產(chǎn)品，Qorvo能夠為客戶提供滿足不同場景需求的產(chǎn)品。由于他們提供的是全頻段的產(chǎn)品，這也讓集成化變得更加簡單。另外Qorvo還有能滿足5G高頻率的開關(guān)。
“這些產(chǎn)品能獲得如此表現(xiàn)，都是依賴于Qorvo自有的晶圓廠和封測廠”，陶鎮(zhèn)指出。“同時擁有了PA、濾波器和開關(guān)，讓我們能調(diào)教出更好的模塊，這也是其他競爭對手所不具備的”，陶鎮(zhèn)接著說。去年12月推出的業(yè)界首款5G射頻前端模塊QM19000就是Qorvo在這方面的實力表現(xiàn)。據(jù)介紹，這個支持3.3-4.2 GHz寬帶工作的高集成度、高性能的模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高線性度、超低延遲和極高吞吐量，以滿足或超越未來5G應(yīng)用的開發(fā)需求。這個產(chǎn)品也能夠給國內(nèi)獲得這個頻段的電信和聯(lián)通給予充分的支持。
面對中國移動的N41頻段，今年11月在在溫哥華舉行的第23屆GTI上，Qorvo更是展出了他們首個能滿足該頻段需求的射頻前端模塊QM 75041。據(jù)介紹，這個模組能夠滿足PC2的技術(shù)要求并針對高級RF的平臺，包括旗艦智能手機和數(shù)據(jù)設(shè)備進行優(yōu)化，從而加快 5G 測試和部署。同時在在5G FR1 頻段(n77、n78 和n79)上，Qorvo也帶來了QM78201射頻前端模塊，支持該頻段的5G全球部署與現(xiàn)場試驗。
除了傳統(tǒng)的產(chǎn)品外，Qorvo還面向基站推出了GaN PA產(chǎn)品。因為具備高擊穿電場、高飽和速度、出色的熱屬性，這也會是5G時代的射頻PA的一個選擇。市場上表示，LDMOS器件物理上已經(jīng)遇到極限，這就是氮化鎵器件進入市場的原因。而基站應(yīng)用需要更高的峰值功率、更寬的帶寬以及更高的頻率，這些因素都促成了基站接受氮化鎵器件。“但在手機上，因為電壓(GaN器件要在12V的時候才發(fā)揮最好效率)等原因，暫時沒看到GaN PA在這方面的需求，未來還將繼續(xù)看好砷化鎵”。
正因為5G的射頻如此復(fù)雜，且有那么大的市場，這就吸引了高通等主芯片廠入局射頻。面對這個問題，陶鎮(zhèn)指出，有競爭是好事，這短期內(nèi)也會對Qorvo造成一定的影響。但長遠(yuǎn)看來，Qorvo擁有的高性能產(chǎn)品也將讓其在與對手競爭時保持優(yōu)勢。而我們也都在與國內(nèi)外的頂尖手機廠商正在同步推進相關(guān)業(yè)務(wù)。陶鎮(zhèn)說。
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