電子發(fā)燒友綜合報道(文/周凱揚)在5G通信中,射頻前端模塊是不可或缺的,據(jù)Yole Development的統(tǒng)計報道來看,去年的射頻前端市場達到了167億美元,2022年有望達到221.75億美元。隨著移動終端的射頻模塊的不斷發(fā)展,也從分立的功率放大器、濾波器和開關(guān)組件朝整合型模組FEMiD和PAMiD發(fā)展。而相較于FEMiD來說,PAMiD的集成度更高,更適用于移動終端設(shè)備中有限的PCB空間。Qorvo作為最早致力于提供射頻前端方案的供應(yīng)商,已經(jīng)在該領(lǐng)域耕耘了20多年,市場份額位列前三。本次5G射頻前端趨勢的會議討論上,Qorvo華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理張杰(Fiery Zhang)和Qorvo封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)趙永欣(York Zhao)為我們講解了Qorvo在移動射頻前端上做出的努力。
近年來LTE與5G的飛速發(fā)展,令射頻前端的方案也更加復(fù)雜,用到的器件與需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)的也越來越多。比如智能手機設(shè)計中集成的功能越來越多,攝像頭和傳感器等功能器件占據(jù)了很多空間,因此射頻模塊或基帶等利用的空間越來越少,因此射頻方案集成化也成了市場發(fā)展趨勢。
整合LNA的射頻模塊 / Qorvo
Qorvo這幾年也做了很多PAMiD的集成化方案,將功率放大器、濾波器、開關(guān)和低噪聲放大器集成到一個模塊(L-PAMiD)內(nèi)。與分立方案相比,這種集成方案更省空間,以往5、6個器件都要各自封裝組成一個器件,再擺到PCB上去實現(xiàn)。某些器件甚至需要重復(fù)封裝,PCB上的擺放也要保障一定間隔。而集成到一個模塊中后,只需要封裝一次即可。再者分立方案中實現(xiàn)相同功能,在PCB上的走線也很多,而集成方案下,手機設(shè)計廠商就不需要再考慮各個器件間的走線了。
然而在PCB面積越來越緊湊,器件布局越來越緊密的情況下,多個功能模塊都會同時工作,因此就會存在一個非常難以解決的互擾問題。Qorvo在仿真實驗中發(fā)現(xiàn),如果外置機械屏蔽罩設(shè)計不當?shù)脑挘琇-PAMiD會出現(xiàn)靈敏度下降的問題(>4dB),而PAMiD則不會出現(xiàn)該問題,因為外部的LNA往往與功率放大器相距較遠。Qorvo為了改善互擾的問題,在L-PAMiD上實現(xiàn)了自屏蔽專利技術(shù)Micro Shield。
某手機廠商為了提高屏蔽高度而增加的“凸起” / Qorvo
射頻器件在傳輸射頻時,也會向周圍輻射從而形成干擾,因此會對臨近的接收設(shè)備造成干擾。而自屏蔽技術(shù)則會防止其他器件受到輻射干擾,另一方面也可以在一定程度上排除機械屏蔽罩對器件的影響。因為客戶自己設(shè)計的屏蔽罩有可能會返回這些射頻器件輻射的場強等,反而影響器件本身的性能。而有了自屏蔽技術(shù),客戶在設(shè)計屏蔽罩時可以較少地考慮高度和形狀這些因素。
不過自屏蔽已經(jīng)不是全新的技術(shù)了,早在十幾年前該技術(shù)就已經(jīng)面世了。但之前的應(yīng)用范圍較窄,直至近幾年隨著集成度增加它才開始興起。Qorvo對自研的自屏蔽技術(shù)也進行了多次迭代更新,比如對內(nèi)部集成器件的選擇性屏蔽,并將其工藝穩(wěn)定性和質(zhì)量達到量產(chǎn)標準。Qorvo目前的自屏蔽技術(shù)主要利用電鍍來實現(xiàn),而不是噴涂。屏蔽罩通過電鍍腐蝕后再附著上去,做到更高的可靠性和屏蔽性能。Qorvo也考慮到了自屏蔽的防氧化,以減少因外界環(huán)境變化引發(fā)的氧化現(xiàn)象對屏蔽效果所造成的影響。
頻段增加下的持續(xù)整合趨勢 / Qorvo
在提到5G手機射頻設(shè)計中面臨的挑戰(zhàn)時,Qorvo認為5G手機在4G手機的基礎(chǔ)上加入了更多的功能器件,也對性能要求、線性度、EVM和頻率等提出了更高的要求。因此目前自屏蔽技術(shù)和集成化的方案往往是從中高端的產(chǎn)品開始擴展的,但隨著5G的普及,目前中低端手機上也開始涌現(xiàn)這個需求。為了對應(yīng)中低端產(chǎn)品的成本,Qorvo也會針對不同地區(qū)做出對應(yīng)的方案,比如省去其他頻段等。
而在濾波器方面,Qorvo也談到了5G時代BAW(體聲波濾波器)和SAW(聲表面波濾波器)的選取問題。Qorvo認為BAW從Q值和溫漂等角度來說,性能優(yōu)于SAW。比如北美的Band13頻段,可能相隔2MHz就到了火警通訊頻道,因此對于溫漂的需求更高。
PAMiD/L-PAMiD產(chǎn)品路線圖 / Qorvo
Qorvo未來也對5GHz等一系列6GHz以下的產(chǎn)品部署進行了規(guī)劃,推出更多高度集成的模塊。而毫米波技術(shù)應(yīng)用尚不廣泛,未來若要支持更高頻段下的毫米波,則會對射頻前端的集成帶來更大的挑戰(zhàn)。
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