射頻前端技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)5G終端發(fā)展

5G時代，終端成為各行業(yè)關(guān)注的焦點。終端是最接近用戶的部分，直接影響用戶的5G體驗。而在智能終端中，射頻前端模塊先行，射頻前端模塊的技術(shù)創(chuàng)新推動了移動通信技術(shù)的發(fā)展。在5G時代的潮流中，射頻前端模塊也在進行著新一輪的技術(shù)革新。Qorvo作為射頻前端模塊領(lǐng)域的重量級玩家之一，在射頻前端模塊上進行了全面技術(shù)更新。

為深入了解Qorvo在PAMiD及自屏蔽技術(shù)方面的創(chuàng)新，通信世界全媒體記者采訪了Qorvo封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)趙永欣(York Zhao)和Qorvo華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理張杰(Fiery Zhang)。

5G使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來新一輪變革

5G時代的到來為智能手機帶來了新的增長機會，據(jù)Strategy Analytics近日發(fā)布的最新報告顯示，今年一季度全球5G手機需求大漲，其首季出貨量超過去年的1870萬部，達到至2410萬部。

巨大的5G手機市場增量給射頻前端的發(fā)展創(chuàng)造了機會。據(jù)了解，無線通信模塊包括了天線、射頻前端模塊、射頻收發(fā)模塊和基帶信號處理器四個部分。其中射頻前端和天線是屬于量價均升，需求量急劇擴大的領(lǐng)域。同時，在5G時代，信號頻段數(shù)量大幅增加，隨之需要的組成部件數(shù)量也大幅增加，同時5G通訊設(shè)備需要向下兼容4G和3G，因此增量市場相當(dāng)可觀。

但是機遇伴隨著挑戰(zhàn)，5G智能手機的發(fā)展為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了新一輪的技術(shù)變革。5G時代，移動設(shè)備能夠使用的頻段逐漸增多，這也意味著需要增加更多的射頻元件。射頻前端器件的數(shù)量增加導(dǎo)致手機內(nèi) PCB 空間緊張，工藝難度提升，這也導(dǎo)致射頻前端的復(fù)雜性呈指數(shù)級增長。

關(guān)于射頻前端設(shè)計遇到的挑戰(zhàn)，張杰表示：“5G射頻前端的設(shè)計難度比4G要大得多。一是5G手機要向下兼容2G、3G、4G，需要支持的頻段增加;二是5G設(shè)備集成的器件更多，對產(chǎn)品尺寸提出了新的要求;三是5G手機對線性度、EVM等性能要求大大提高。所以5G射頻前端的設(shè)計難度大大增加?！?/p>

LNA集成到PAMiD已成趨勢

為了解決5G時代射頻前端遇到的諸多挑戰(zhàn)，射頻企業(yè)開展了深入的研究工作。隨著射頻前端模塊技術(shù)的成熟以及市場的需求，自2016年以來，市場中主要的射頻前端都開始向模塊化方向發(fā)展，雙工器、天線開關(guān)等幾大模塊開始被集成到射頻前端中。期間，射頻前端模塊也發(fā)展出了數(shù)種類別，包括ASM、FEMiD、PAMiD等。其中，目前模組化程度最高的是PAMiD，主要集成了多模多頻的PA、RF 開關(guān)及濾波器等元件。對于手機廠商來說，PAMiD的出現(xiàn)讓射頻前端從以前一個復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計工程變得更加簡單。

而伴隨著 5G 時代的來臨，手機所需的PAMiD也正在持續(xù)進行著整合。Qorvo 作為全球射頻領(lǐng)域的佼佼者，其利用高度集成的中頻/高頻模塊解決方案，已經(jīng)為多家智能手機制造商提供了廣泛的新產(chǎn)品發(fā)布支持。

“Qorvo致力于發(fā)展集成化的PAMiD方案，把PA、濾波器，開關(guān)，甚至LNA(低噪放)也集成進去。致力于給客戶提供更簡單、性能更好、更適應(yīng)他們產(chǎn)品的解決方案?！睆埥鼙硎?。

對于PAMiD的未來發(fā)展前景，Qorvo認為，將LNA集成到PAMiD中是推動射頻前端模塊繼續(xù)發(fā)展的重要動力之一。有報道指出，隨著5G商業(yè)化落地，智能手機中天線和射頻通路的數(shù)量將顯著增多，對射頻低噪聲放大器的數(shù)量需求會迅速增加，而手機 PCB 卻沒有更多的空間。在這種情況下，將LNA集成到PAMiD中成為了行業(yè)的一種發(fā)展趨勢。Qorvo表示，從PAMiD 到L-PAMiD，射頻前端模塊可以實現(xiàn)更小尺寸，支持更多功能。

RF自屏蔽技術(shù)將在5G時代發(fā)揮更大的作用

Qorvo對射頻前端進行的創(chuàng)新不止是將LNA集成到PAMiD，Qorvo還推出了Micro Shield自屏蔽技術(shù)。

“自屏蔽的技術(shù)可以進一步的改善手機板上設(shè)計的時候相互干擾的問題。一方面可以節(jié)省很多客戶在手機設(shè)計時的工作量，另一方面，它也可在一定程度上排除機械的屏蔽罩對器件的影響?！睆埥苷f。

據(jù)了解，蜂窩發(fā)射模塊對手機內(nèi)的任何元件來說都將產(chǎn)生輻射功率，從而可能誘發(fā) EMI 和 RFI干擾，這就需要 RF 屏蔽技術(shù)來降低 EMI 及 RFI 相關(guān)的輻射。在過去，射頻前端模塊采用外置機械屏蔽罩的方式進行 RF 屏蔽，但采用外置機械屏蔽罩的方式可能會導(dǎo)致靈敏度下降，也可能會導(dǎo)致諧波升高。5G 時代的到來，手機 PCB 的空間變得越來越緊張，更小的模塊設(shè)計成為了手機元件未來發(fā)展的方向之一，因此用 RF 自屏蔽技術(shù)來代替厚重的機械屏蔽罩成為行業(yè)潮流。在這種市場需求下，Qorvo所推出的Micro Shield自屏蔽技術(shù)的優(yōu)勢凸顯。

Qorvo推出的Micro Shield自屏蔽技術(shù)，是在模塊的表面再涂一層合金，取代原來外置的機械屏蔽罩，以起到屏蔽干擾信號的作用。據(jù)相關(guān)報道顯示，最早一代的 Micro Shield 技術(shù)可將當(dāng)時RF的高度和體積分別降低 15% 和 25%。這也使得采用 Micro Shield 技術(shù)的手機制造商能夠在更小的板級空間上，獲得更高的 RF 性能。

“在最近的生產(chǎn)實踐中，我們也在逐步地改善目前這種選擇性的屏蔽技術(shù)，讓它的質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性更好，實現(xiàn)量產(chǎn)。我相信將來還會有更多的產(chǎn)品采用這種技術(shù)。”趙永新講到。

Micro Shield自屏蔽技術(shù)將在5G時代發(fā)揮更大的作用。結(jié)合5G時代的集成化趨勢來看，Micro Shield自屏蔽技術(shù)將有助于L-PAMiD的進一步發(fā)展。伴隨著5G時代對L-PAMiD需求的增加，如果外置機械屏蔽罩設(shè)計不正確，L-PAMiD的靈敏度將會受到嚴重的影響。因此，受惠于5G時代的來臨，Micro Shield自屏蔽技術(shù)的價值將得以放大。經(jīng)過優(yōu)良設(shè)計的自屏蔽模組，能夠?qū)NA區(qū)域的表面電流減少100倍。

技術(shù)創(chuàng)新將向中低端手機延伸

從Qorvo在射頻前端的發(fā)展路線圖來看，將LNA集成到PAMiD中以及采用自屏蔽技術(shù)將是手機射頻前端模塊未來發(fā)展的兩個重要方向。

但由于技術(shù)創(chuàng)新尚未實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，就目前市場情況來看，PAMiD是高度整合的定制模組，雖然它能夠帶來足夠高的性能體驗，但由于其成本高，因此也僅有少數(shù)廠商選用。同樣，Micro Shield自屏蔽技術(shù)也是由于成本原因，而往往僅被高端手機所采用。但是伴隨著 5G 時代的到來，采用 Micro Shield 自屏蔽技術(shù)的 L-PAMiD 顯然能夠為廠商帶來更大的價值，這也就意味著這種射頻前端模塊在中低端手機領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間。

伴隨著 Micro Shield 自屏蔽技術(shù)在工藝上的改進，Qorvo指出，這種技術(shù)的成本有望進一步降低。同時，L-PAMiD 的成本也會隨著技術(shù)的成熟而降低。按照這種發(fā)展趨勢，采用Micro Shield自屏蔽技術(shù)的L-PAMiD將會逐漸被中低端手機所接受。Qorvo預(yù)計，在今年下半年，市場中就會有中低端手機采用這種射頻前端模塊。