5G深度賦能下，射頻前端如何構(gòu)筑核心壁壘？

據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu) YoleDévelopment 統(tǒng)計(jì)與預(yù)測，射頻前端市場將以 8%的年均復(fù)合增長率增長，有望從 2018 年的 150 億美元，到 2025 年達(dá)到 258 億美元。特別是在 5G 的助力下，射頻前端市場前景可期。

由于射頻前端是移動通信產(chǎn)品的核心組成部分，需要適配多種通信制式、多頻段，隨著 5G 的商用普及，技術(shù)復(fù)雜度進(jìn)一步提升，對于射頻前端也不斷提出了新要求。與高需求量形成鮮明對比的是對新設(shè)計(jì)、新工藝等方面的更大挑戰(zhàn)。

Qorvo 作為最早布局射頻前端的供應(yīng)商之一，在該領(lǐng)域已經(jīng)耕耘了 20 多年，經(jīng)歷了功率放大器（PA）、濾波器、開關(guān)的分立時期，逐步走進(jìn)了現(xiàn)在的大集成時代。Qorvo 方面認(rèn)為，持續(xù)整合+自屏蔽模組是射頻前端當(dāng)前的主要趨勢。

射頻前端下一步將集成 LNA

射頻前端主要由功率放大器（PA）、雙工器（Duplexer）、射頻開關(guān)（Switch）、濾波器（Filter）、低噪放大器（LNA）組成。射頻前端的模塊化發(fā)展始于 2016 年，雙工器、天線開關(guān)等模塊開始被集成到射頻前端中。在這期間，射頻前端模塊也發(fā)展出了數(shù)種類別，包括 ASM、FEMiD、PAMiD 等等。目前，模塊化程度最高的是 PAMiD，主要集成了多模多頻的 PA、RF 開關(guān)及濾波器等元件。?

5G 帶來頻段的增加，令 Phase 2/5/6/7 在持續(xù)整合，下一步集成的方向是什么？Qorvo 華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理張杰（Fiery Zhang）認(rèn)為，LNA 集成到 PAMiD 中，將會是推動射頻前端模塊繼續(xù)發(fā)展的一大動力。究其原因，智能手機(jī)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(jī) PCB 的空間卻越來越緊湊。在這種情況下，從 PAMiD 到 L-PAMiD（PAMiD 集成 LNA），射頻前端模塊可以實(shí)現(xiàn)更小的尺寸(節(jié)省面積達(dá) 35-40mm2)，并支持更多功能。
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張杰（Fiery Zhang），Qorvo 華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理

射頻前端持續(xù)整合帶來的互擾挑戰(zhàn)

張杰強(qiáng)調(diào)，產(chǎn)品集成并不僅僅是簡單的整合，一方面需要改善性能，另一方面需要解決集成過程中的兼容性 / 互擾問題。特別是 PCB 面積越來越緊湊，器件布局非常緊密，而功能模塊又越來越多，互擾問題就成為了一大挑戰(zhàn)。

Qorvo 幾年前開始在 PAMiD 上推行自屏蔽技術(shù)，免除對其他器件的干擾，主要用于改善手機(jī) PCB 設(shè)計(jì)時的互干擾問題。該技術(shù)一方面節(jié)省了用戶在手機(jī)設(shè)計(jì)時的許多工作量，另一方面可以排除機(jī)械屏蔽蓋對器件的影響。

據(jù) Qorvo 封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)趙永欣（York Zhao）介紹，外置機(jī)械屏蔽罩可能導(dǎo)致靈敏度下降、諧波升高，因此 Qorvo 摒棄了這種方式，采用自屏蔽模塊的方式。它相當(dāng)于在模塊表面再鍍一層合金，起到屏蔽信號干擾的作用。由于該技術(shù)主要通過電鍍而非噴涂來實(shí)現(xiàn)，可靠性更高，屏蔽性能也更好。有報道顯示，最早一代的自屏蔽技術(shù)可將當(dāng)時 RF 的高度和體積分別降低 15%和 25%。這也使得采用自屏蔽技術(shù)的手機(jī)制造商能夠在更小的板級空間上，獲得更高的射頻性能。

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趙永欣（York Zhao），Qorvo 封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)

自屏蔽其實(shí)并不是一項(xiàng)全新的技術(shù)，十幾年前就已存在，只是當(dāng)時的應(yīng)用范圍較小，而隨著系統(tǒng)集成度的提升，近兩三年來在更大范圍得到應(yīng)用。通過生產(chǎn)實(shí)踐，Qorvo 不斷提升該技術(shù)的工藝穩(wěn)定性，使之達(dá)到了量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù) Qorvo 方面介紹，未來將會有更多的產(chǎn)品采用自屏蔽技術(shù)，其應(yīng)用潛力也絕不僅僅局限于手機(jī)市場，集成度提升幾乎是當(dāng)今電子設(shè)計(jì)的一大趨勢，因此抗互干擾的屏蔽的需求會越來越旺盛?；谶@一判斷，Qorvo 認(rèn)為這一技術(shù)已經(jīng)到了適合全面推廣的程度，例如當(dāng)前在一些工業(yè)應(yīng)用中就存有這樣的需求。

據(jù)趙永欣介紹，從 5G 的集成化趨勢來看，L-PAMiD 和自屏蔽技術(shù)將是手機(jī)射頻前端模塊兩個重要的發(fā)展趨勢。由于外部 LNA 通常在物理上不靠近功放，因此，PAMiD 對 RF 自屏蔽的需求并不高(PAMiD 往往會采用外置機(jī)械屏蔽罩的方式)。但是，隨著 5G 對 L-PAMiD 需求的增加，如果外置機(jī)械屏蔽罩設(shè)計(jì)不正確，L-PAMiD 的靈敏度將會受到嚴(yán)重的影響。經(jīng)過優(yōu)良設(shè)計(jì)的自屏蔽模組，能夠?qū)?LNA 區(qū)域的表面電流減少 100 倍。

結(jié)語

射頻前端用到的器件越來越多，方案越來越復(fù)雜，高度集成化、一體化成為必然。不過，集成并不是簡單的整合，在工藝上進(jìn)行相輔相成的革新同樣重要，這有助于改善系統(tǒng)的整體性能。并且，5G 仍處在長期的演進(jìn)過程中，頻段的需求在增加，對新技術(shù)支持的需求也在變化中。在此趨勢下，有著多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，在產(chǎn)品、工藝等方面已經(jīng)走過了一段摸索和積累時期，通常有較強(qiáng)的持續(xù)創(chuàng)新能力和完善的技術(shù)發(fā)展路徑。Qorvo 在射頻前端領(lǐng)域，通過高集成度設(shè)計(jì)+工藝革新，有望助力相關(guān)企業(yè)構(gòu)筑起獨(dú)有的核心技術(shù)壁壘，滿足市場的動態(tài)需求。
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