5G設計面臨新挑戰(zhàn)，RF前端過于依賴先進封裝

在智能手機電子設計領域，5G RF 前端復雜功能的出現(xiàn)對系統(tǒng)設計提出了一系列新挑戰(zhàn)。

在智能手機的有限空間內，對多個 5G 頻率、TDD 和 FDD 的需求，甚至多個毫米波天線模塊的需求，都促使業(yè)界尋求解決方案，以解決這種復雜性問題。

5G 設計中應用的主要技術不僅專注在最基礎的硅芯片上，還關注封裝和組件致密化的進步。在這里，我們分析一下具有代表性的第二代 5G 智能手機，以觀察 RF 組件行業(yè)在多大程度上依靠 5G RFFE 的高級封裝和組件集成。

三星 Galaxy S20 系列代表了最新、最復雜的 5G RF 前端設計。射頻不僅支持傳統(tǒng)的 2G/3G/4G，而且還支持 6 GHz 以下和毫米波 5G。集成的功率放大器模塊是在深入研究了調制解調器和 RF 收發(fā)器之后的主要 RFFE 組件，展示了后期 5G 設計的 RF 致密程度和復雜性。高通 X55 調制解調器在這里開放了 FDD 5G 支持，因為全球運營商以低頻段提供必要的信號覆蓋范圍來大規(guī)模部署 5G。

此外，中高頻段 LTE 的 PAMiD 在 5G 設計中將 LTE 部分模塊化至關重要。由于大多數(shù) 5G 部署都是基于 NSA 的，因此存在錨定 LTE 信號至關重要。在三星 Galaxy S20 中發(fā)現(xiàn)了來自 Qorvo 的中高頻段 PAMiD。

而 5G 的真正好處最終會在越來越高的頻率下實現(xiàn)。在這里，我們有適用于 Galaxy S20 的 TDD 頻段 n41(2.5GHz)的 Qualcomm QPM6585 PAMiF(具有集成濾波器的功率放大器模塊)。n41 頻段支持北美市場，實際上被認為是“中高頻段”頻率。全球大多數(shù) 5G 部署都處于 n78(3.5GHz)的超高頻段(UHB)頻率。由于 5G 提供了更大的帶寬覆蓋范圍，因此需要單獨的 PAMiF。

到目前為止，我們已經研究了 Sub-6GHz 5G / 4G RFFE 組件。隨著 5G 的成熟，預計將需要毫米波頻率(24GHz 或更高)來繼續(xù)滿足對無線寬帶和容量不斷增長的需求。在新一代 Samsung Galaxy S20 Ultra 5G 智能手機中，除 Sub-6 GHz 的 RFFE 外還包括 mmWave 天線模塊。與 Sub-6 GHz 的 RFFE 相比，mmWave 天線模塊是 RFFE 系統(tǒng)集成的終極產品。三星內部的 Qualcomm QTM525 天線模塊包含從相控陣天線一直到 RF 收發(fā)器的所有內容。高集成度的原因與 mmWave 衰減的性質有關。因此，要捕獲這些非常微弱的信號，必須縮短整個 mmWave RFFE 鏈，以確保連接鏈路預算內的信號完整性。

5G 即將進入發(fā)展的第二年。對于設備制造商來說，在 5G 設備中沒有其他功能區(qū)域會比 RFFE 更復雜。RFFE 組件行業(yè)一直在為這種可能性做準備，并且通過高度依賴先進的封裝技術，OEM 可以繼續(xù)在市場所需的同一智能手機外形尺寸中添加越來越多的無線連接支持。