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射频前端模组,看这一篇就够了( 四 )



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先解释一下为什么这段频率是移动通信的黄金频率 。 在很长的发展过程中 , 移动通信的驱动力来自移动终端的普及率 , 而移动终端普及的核心挑战在于终端的性能和成本 。 过高的频率 , 例如3GHz以上、10GHz以上 , 半导体晶体管的特性下降很快 , 很难做出高性能;而过低的频率 , 例如800MHz以下、300MHz以下 , 需要天线的尺寸会非常巨大 , 同时用来做射频匹配的电感值和电容值也会很大 , 在终端尺寸的约束下 , 超低频段的射频性能很难达到系统指标 。 简而言之 , 从有源器件(晶体管)的性能角度出发 , 希望频率低一些;从无源器件(电容电感和天线)的性能角度出发 , 希望频率高一些 。 有源器件与无源器件从本质上的冲突 , 到应用端的折衷 , 再到模组内的融合 , 恰如两股强大的冷暖洋流 , 在人类最波澜壮阔的移动通信主航道上 , 相汇于1.5~3GHz的频段 , 形成了终端射频最复杂也最有价值的黄金渔场:M/HB (L)PAMiD 。 多么地美妙!
这类高端产品的市场 , 目前主要由美商Broadcom、Qorvo、RF360等厂商占据 。 下图是Qorvo公司在其官方公众号上提供的芯片开盖分析 。 可以看到 , 该类产品包含10颗以上的BAW , 2~3颗的GaAs HBT , 以及3~5颗SOI和1颗CMOS控制器 , 具有射频产品最高的技术复杂度 。 该类产品通常需要集成四工器或者五/六工器这类超高VD值的器件 。
射频前端模组,看这一篇就够了文章插图
M/H LPAMiD开盖图
来源:Qorvo公众号
射频接收模组的五重山
射频前端模组,看这一篇就够了文章插图
接收模组的五重山模型 , 如上图所述 。
接收1:使用RF-SOI工艺在单颗die上实现了射频Switch和LNA 。 虽然仅仅是单颗die , 但从功能上也属于复合功能的射频模组芯片 。 这类产品主要的技术是RF-SOI , 在4G和5G都有一些应用 。
接收2:使用RF-SOI工艺实现LNA和Switch的功能 , 然后与一颗LC型(IPD或者LTCC)的滤波器芯片实现封装集成 。 LC型滤波器适合3~6GHz大带宽、低抑制的要求 , 适用于5G NR部分的n77/n79频段 。 这类产品也是SOI技术主导 , 主要应用在5G 。
接收3:从接收3往上走 , 接收模组开始需要集成若干SAW滤波器 , 集成度越来越高 。 通常需要集成单刀多掷(SPnT)或者双刀多掷(DPnT)的SOI开关 , 以及若干通路支持载波聚合(CA)的SAW滤波器 。 封装方式上 , 由于“接收3”的集成程度还不极限 , 因此有多种可能的路径 。 其中国际厂商的产品主要以WLP技术为主 , 除了在可靠度及产品厚度方面有优势 , 主要还是可以在更高集成度的其他产品中进行复用 。
接收4:这类产品叫做MIMO M/H LFEM 。 主要是针对M/H Band的频段(例如B1/3/39/40/41/7)应用了MIMO技术 , 增加通信速率 , 在一些中高端手机是属于入网强制要求 。 看起来通信业对M/H这个黄金频段果然是真爱啊 。 技术角度出发 , 这类产品以RF-SOI技术实现的LNA加Switch为基础 , 再集成4~6个通路的M/H高性能SAW滤波器 。 国际厂商在这些频段已经开始普遍使用TC-SAW的技术 , 以达到最好的整体性能 。
接收5:接收芯片的最高复杂度 , 就是H/M/L的LFEM 。 这类产品以非常小的尺寸 , 实现了10~15路频段的滤波(SAW Filter)、通路切换(RF-Switch)以及信号增强(LNA) , 具有超高的Value Density值(10左右) , 在5G项目上能帮助客户极大地压缩Rx部分占用的PCB面积 , 把宝贵的面积用在发射/天线等部分 , 提升整体性能 。 这类产品需要的综合技能最高 , 也基本必须要用WLP形式的先进封装方式才能满足尺寸、可靠度、良率的要求 。
总结
1.射频模组的核心要求是多种元器件的小型化及模组集成 。
2.无论是发射模组还是接收模组 , 纯5G的模组是困难但不复杂 , 最有挑战也最具价值的是4G/5G同时支持的高复杂度模组 。
本土替代是黄金机遇 , 不需要赛道创新 , 核心是技术创新实现4G/5G射频芯片的产品化、小型化、模组化 。 开元通信专注于射频模组芯片的开发 , 在厦门、上海和台北建立了研发中心 , “all-in模组” , 以射频模组为目标配置关键资源 , 坚定地推进最高性价比和最实惠价格的模组芯片 , 以加速国产模组产品的量产 , 助力中国通信产业的健康发展 。
射频前端模组,看这一篇就够了文章插图
射频模组的产业化率先发端在西方企业 , 比中国早5到10年;如本文篇头的图片 , 国外射频模组大量在中国市场销售 , 中国还停留在分立器件产业的阶段 。 中国产业当然应该奋起直追 , 而奋起直追的第一步 , 就是先要深入分析5G模组的相关知识 , 结合自身竞争优势 , 寻找合适的切入点 , 最终全身心地拥抱模组化的产业潮流 。 只要全身心地拥抱潮流 , 我们有充分信心 , 用五年十年左右的时间 , 完成本土射频模组的飞跃 。


稿源:(未知)

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标题:射频前端模组,看这一篇就够了( 四 )


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