关于5G射频前端,你需要了解这些!
2018-12-23
虽然3GPP日前宣布,R15的第三阶段标准R15 late drop的冻结时间将会推迟三个月,但这并没有丝毫减慢厂商在5G上的步伐。无论是运营商、芯片供应商、终端厂商,甚至是应用开发者,都在加紧5G布局。尤其是射频前端这块,因为担负着终端与基站通信的重要任务,他们的一举一动受到了产业链的广泛关注。过往也有很多媒体和分析师对5G射频前端的现状和发展给出了很多不同的观点。
近日,开云棋牌官网在线客服行业观察记者与Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇进行了一番深入交流,给大家带来了行业专家对5G射频前端的一些深刻见解。
5G对射频提出新需求
在Qorvo公司2019财年Q1的财报会上,该公司的高层在接受分析师提问时指出,5G将给天线数量、射频前端模块价值量带来翻倍增长。以5G手机为例,单部手机的射频开云棋牌官网在线客服用量达到25美金,相比4G手机近乎翻倍增长。其中滤波器从40个增加至70个,频带从15个增加至30个,接收机发射机滤波器从30个增加至75个,射频开关从10个增加至30个,载波聚合从5个增加至200个。
按照陶镇的观点:“5G对射频前端的影响,很大一部分就在于引入了3.5G和4.8G这两个新频段,进而带来了新的射频器件需求”。
陶镇表示,全新的频段引入,必须需要全新的滤波器、PA和开关配合。此外,还需要额外的天线调节器来做天线隔离,这主要是因为频谱的翻倍,驱使你去使用更多的天线来做覆盖而引起的。这样的需求,也推动了天线阵列的应用、MIMO的诞生,给射频前端提出新的需求。
“到了5G时代,基站和手机都必须引入天线阵列,基站可以做到64×64,但手机受限于尺寸限制,只能做到4×4或者2×4,这就带来了相关射频的需求”,陶镇说。“来到MIMO方面,这个在4G时代就存在的技术到了5G则迎来了更刚性的需求。新的通信标准要求下行有4×4,上行也要翻倍,这也带来了射频器件的增加”,陶镇补充说。
为了满足5G的高频率高速度需求,这就需要包括滤波器和PA等产品在技术上有升级。
按照陶镇的说法,如果对于一般的频率,SAW滤波器已经足够了,但是如果要满足更高的需求,则需要BAW滤波器。但他也强调,面向那些带宽比较大(如600MHZ)的频段,现有的这两种滤波器还是不能满足需求,这就需要更新工艺去满足需求。
在PA方面,也需要引入更多的技术(如包络跟踪)来满足5G的功率需求。据介绍,包络跟踪能够通过不断调整PA 电源电压以跟踪RF 包络的方式来优化效率。但包络跟踪器预计在5G 部署期间只支持最多60 MHz 带宽,而新的5G 频段(如n77 和n79)则需要支持高达100 MHz 带宽的单载波传输。为此,PA 将需要在平均功率跟踪(APT) 固定电压模式下运行,以实现宽带5G 传输,同时会降低效率。
另外,终端设计的变化也给射频提出了更多的考验。
陶镇告诉记者,现在的旗舰手机的设计趋势还有功耗需求,要求射频方面的集成化成都越来越高,但在其中一般都分中高频和低频设计。低频方面,跟过往的差距不算大,但来到中高频,那就需要更多尺寸更小,性能更好,功耗更低的器件配合。这时候要求的不单是你的设计能力,在相关的制造上也要跟上。
再加上256QAM等的需求,显而易见,射频器件供应商正在面临前所未有的挑战。
传统厂商的见招拆招
面对这样的新需求,包括Qorvo在内的一些传统厂商也都在随着5G发展的步伐,和产业链上下游一起,为推动5G的到来而努力。陶镇也表示,整合了RFMD和TriQuint产品线的Qorvo在滤波器、PA、开关和模组方面都有着其他厂商所没有的优势。
首先看滤波器方面,资料显示,Qorvo拥有广泛的 RF 滤波器产品组合,包括双工器、同向双工器、三工器、四工器和分立式 RF 滤波器,可以覆盖 400 MHz 至 2.7 GHz 的频率范围,包括蜂窝式 (2G/3G/4G/LTE)、GPS 和工业、科学及医学 (ISM) 频段,在大小、性能、成本和上市时间方面均处于市场领先水平。“特别是在BAW滤波器方面,Qorvo更是全球为数不多的几个能提供这种滤波器的厂商之一”,陶镇补充说。他们甚至也面向5G的2.5Ghz频段,推出了适用的TQQ0041T滤波器。
在PA方面,Qorvo也拥有包括CMOS、SOI、砷化镓和氮化镓在内的全面产品线。依赖于这些产品,Qorvo能够为客户提供满足不同场景需求的产品。由于他们提供的是全频段的产品,这也让集成化变得更加简单。另外Qorvo还有能满足5G高频率的开关。
“这些产品能获得如此表现,都是依赖于Qorvo自有的晶圆厂和封测厂”,陶镇指出。“同时拥有了PA、滤波器和开关,让我们能调教出更好的模块,这也是其他竞争对手所不具备的”,陶镇接着说。去年12月推出的业界首款5G射频前端模块QM19000就是Qorvo在这方面的实力表现。据介绍,这个支持3.3-4.2 GHz宽带工作的高集成度、高性能的模块能够实现高线性度、超低延迟和极高吞吐量,以满足或超越未来5G应用的开发需求。这个产品也能够给国内获得这个频段的电信和联通给予充分的支持。
面对中国移动的N41频段,今年11月在在温哥华举行的第23届GTI上,Qorvo更是展出了他们首个能满足该频段需求的射频前端模块QM 75041。据介绍,这个模组能够满足PC2的技术要求并针对高级RF的平台,包括旗舰智能手机和数据设备进行优化,从而加快 5G 测试和部署。同时在在5G FR1 频段(n77、n78 和n79)上,Qorvo也带来了QM78201射频前端模块,支持该频段的5G全球部署与现场试验。
除了传统的产品外,Qorvo还面向基站推出了GaN PA产品。因为具备高击穿电场、高饱和速度、出色的热属性,这也会是5G时代的射频PA的一个选择。市场上表示,LDMOS器件物理上已经遇到极限,这就是氮化镓器件进入市场的原因。而基站应用需要更高的峰值功率、更宽的带宽以及更高的频率,这些因素都促成了基站接受氮化镓器件。“但在手机上,因为电压(GaN器件要在12V的时候才发挥最好效率)等原因,暂时没看到GaN PA在这方面的需求,未来还将继续看好砷化镓”。
正因为5G的射频如此复杂,且有那么大的市场,这就吸引了高通等主芯片厂入局射频。面对这个问题,陶镇指出,有竞争是好事,这短期内也会对Qorvo造成一定的影响。但长远看来,Qorvo拥有的高性能产品也将让其在与对手竞争时保持优势。而我们也都在与国内外的顶尖手机厂商正在同步推进相关业务。陶镇说。