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Qorvo谈5G时代下,手机射频产品的加减法

2019-04-12
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经过多年的发展,专注于射频前端产品研发的Qorvo已经在终端和基站两大领域积累了不少的经验。从2G到4G和5G走过来的这段历程,也让他们拥有了其他厂商所不具备的优势。


面向即将开启的5G时代,这家射频巨头对移动终端的RF Front End又有了怎样的想法和布局?在日前举办的第七届电子设计创新大会上, Qorvo手机事业部高级销售经理赵玉龙为我们分析了5G时代移动设备所面临的挑战和机遇。


5G时代下的手机射频技术挑战


射频可以说是手机通信系统的核心组件,它是连接通信收发芯片和天线的必经通路。同时,它的性能也决定了移动终端可以支持的通信制式,以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标,直接影响终端用户体验。

在手机从4G向5G过渡的过程中,由于其天线数量、封装大小发生了改变,也使得相关的射频产品也面临着诸多挑战。Qorvo手机事业部高级销售经理赵玉龙认为,适用于5G手机的射频技术主要存在着四大挑战:


(Qorvo手机事业部高级销售经理 赵玉龙)


首先是5G频段带来更多的射频器件和产品形态。正如我们所知道的,各个国家和地区使用的5G频段是不同的,但任何通信协议使用却都要符合频段规范,这就要求5G手机需要支持更多的频段(包括n41,n77和n78等)。这个是在做加法。目前,能覆盖供全频段的射频器件厂商并不多, Qorvo是其中一家。



其次,是5G带来的多天线和新的射频指标要求。从智能手机系统架构上来看,5G需求更高的数据速率,需要更多的天线。这些天线包括多频带载波聚合、4x4 MIMO与Wi-Fi MIMO。从而带来了在天线调谐方面、放大器线性和功耗,还有其他系统干扰方面上的挑战。例如,在4G时代,市场比较关注放大器的ACPR指标。但到了5G时代,市场则更需要专注于EVM(一般小于1.5%)。另一方面,5G手机使用的天线数量也将从2-4增加到 8根(甚至可能更多),但留给天线空间却变得更小了。


第三是运营商选择的网络架构的不确定性。5G的网络架构包含有独立的SA和与4G网络相结合的NSA两种。这个挑战主要在于,是选择4G anchor+5G数据连接,还是直接只选用5G去做信令控制和数据连接。据赵玉龙观察,目前国内采用的方式多为NSA和SA混合使用。


最后是开关速度和信号路由的变化所带来的挑战。赵玉龙认为,这方面虽然没有太多的变化,但SRS也会带来新的挑战。


有挑战,就有发展的机会。


核心技术推动5G发展


在Qorvo看来,5G时代,手机芯片需要更高的集成度。因而,手机射频产品越小,才能将更多的空间留给手机厂商来完成其它差异化功能。5G的挑战,将促进砷化镓(GaAs)、天线调谐、BAW滤波器以及天线复用器和高整合度模块等技术的发展。


同时,据麦姆斯咨询数据,由于各种手机射频前端组件的增速不一,天线调谐器的复合年增长率为40%,滤波器的复合年增长率为21%,射频开关的复合年增长率为12%,而射频功率放大器和低噪声放大器的复合年增长率仅为1%。与市场预测相同的是,Qorvo也将其目光投向了滤波器产品。公司预计,在5G手机当中,滤波器将从40个增加至70个,市场前景巨大。


在Qorvo 2019年的财报中,我们也发现Qorvo这样描述其滤波器产品——Qorvo正在重新定位公司的产品组合,以瞄准并赢得最高增长,最复杂的机会。Qorvo正在利用BAW和SOI等核心支持技术来改变我们的业务,重点关注差异化解决方案。


从市场表现上来看,近些年来,采用BAW滤波器的高端手机也变得越来越多,尤其是针对5G高频段,BAW的优势就更加明显。同时,赵玉龙表示,随着5G架构的发展,包括天线接收器和分集接收模块在内的许多产品都为扩大基于BAW的收入提供了机会。


据悉,Qorvo 的BAW滤波器采用了in house生产。据赵玉龙介绍,BAW滤波器全部采用in house生产。这样的做法是可以在保障良率的需求下,还能推动新产品以最快的速度进入市场。


但赵玉龙也表示,BAW并不会完全取代SAW,二者会分别在中高频和低频发挥出最佳的性能优势,并长期并存。2GHz以下SAW的市场占有率仍比较大,但2GHz以上BAW的市场占有率会比较高。


除了BAW技术备受瞩目以外,Qorvo 用于手机射频的砷化镓(GaAs)工艺也采用了in house生产(在采访中,我们了解到Qorvo的核心技术基本都采用了in house生产)。目前Qorvo 砷化镓工艺已经演进到了第五代。Qorvo通过提升砷化镓工艺,使得新器件在功率上得到了提升,同时还能够保障手机的续航时间。


为了更好地发挥新材料(砷化镓)带来的价值,Qorvo还采用了倒装技术来完成产品的封装。赵玉龙介绍,采用倒装技术可以让最终的产品在保持轻薄的状态下,还拥有良好的散热功能,有利于下游手机厂商开发性能更高的产品。


据悉,Qorvo为了迎接5G元年的到来,已经开始对相关5G产品进行生产备货,并已陆续收到了订单。但5G产品需求真的来的如此之迅猛吗?


5G全面爆发还需2~3年左右


众所周知,5G标准要等到2019年中旬才能真正落地。但在此之前,大家都不十分清楚市场需要什么样的射频芯片。因此,在5G初期,射频产品做的是“加法”工作,就是将尽可能全的功能集于一身。


Qorvo认为,2020年-2021年全球将会迎来真正的5G大规模商用,支持5G的SA以及NSA终端和网络在2020年都会陆续商用。在市场逐步走向成熟的时候,全球各区域和运营商对产品的需求会更加明确。 射频前端产品会针对特定的运营商、客户群和不同区域,进行优化组合,从而完成做“减法”的过程。


在这个“加减”过程中, 建立一个开放的射频前端生态系统,将会对整个市场的健康发展和各大手机品牌厂家的长远利益,息息相关。



*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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