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5G杀到!RF前端需要怎样的工艺和技术?‘yobo体育网页版’

本文摘要:RF器件和工艺技术的市场正在加剧,尤其是对于智能手机中用于的两个关键组件——RF电源器件和天线调谐器。RF器件制造商及其代工合作伙伴之后发售基于RFSOI工艺技术的传统RF电源芯片和调谐器,用作当今的4G无线网络。最近,GlobalFoundries为未来的5G网络发售了45nmRFSOI工艺。 RFSOI是RF版本的绝缘体上硅(SOI)技术,利用内置隔绝的高电阻率衬底。

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RF器件和工艺技术的市场正在加剧,尤其是对于智能手机中用于的两个关键组件——RF电源器件和天线调谐器。RF器件制造商及其代工合作伙伴之后发售基于RFSOI工艺技术的传统RF电源芯片和调谐器,用作当今的4G无线网络。最近,GlobalFoundries为未来的5G网络发售了45nmRFSOI工艺。

RFSOI是RF版本的绝缘体上硅(SOI)技术,利用内置隔绝的高电阻率衬底。为了超越市场环境,一家无晶圆厂IC设计公司CavendishKinetics正在发售基于一种替代技术——RFMEMS的新一代RF产品和天线调谐器。RF电源和调谐器是手机RF前端模块中的关键组件之一。

RF前端将发送到和接管功能构建到系统中,RF电源对信号展开路由。调谐器协助天线调整到给定频段。无论哪种器件和技术类型,当今RF市场的挑战都令人望而生畏。CavendishKinetics总裁兼首席执行官PaulDalSanto回应:“几年前,RF是一项非常非常简单的设计。

但事情现在早已大大转变。首先,RF前端必需可以处置十分长的频率范围,从600MHz至3GHz。

使用先进设备的信号技术和5G技术,频率范围将超过5GHz至60GHz。这给前端RF设计师带给了难以置信的挑战。”考虑到这些挑战,手机OEM厂商必需考虑到自由选择一些新的组件。

具体来说,对于RF电源和天线调谐器,可以归结两种技术——基于RFSOI的器件和RFMEMS。RFSOI是现有技术。基于RFSOI的器件能力较难,但它们开始遇上一些技术问题。

除此之外,市场还不存在价格压力,随着器件从200mm迁入到300mm晶圆厂,问题还不会经常出现。相比之下,RFMEMS有一些有意思的特性,并在某些领域获得了进展。事实上,CavendishKinetics公司回应,其基于RFMEMS的天线调谐器正在被三星和其他OEM拒绝接受。StrategyAnalytics的分析师ChrisTaylor说道:“接触式RFMEMS获取非常低的导通电阻,从而减少插入损耗。

但RFMEMS没生产记录,高容量无线系统OEM厂商将会对新技术和小型供应商作出巨大贡献。当然,RFMEMS作为替代品,价格必需有竞争力,但主要OEM厂商想可靠性获得检验的产品和可信的供应来源。”RF前端不过,在智能手机(RF电源,调谐器,和其他组件)的混合商业环境中,RF前端市场有一点注目。

根据PacificCrestSecurities的数据,智能手机出货量预计将在2017年快速增长1%,而2016年则快速增长了1.3%。另一方面,根据YoleDéveloppement的数据,手机的RF前端模块/组件市场预计将从2016年的101亿美元跃居至2022年的227亿美元。

据StrategyAnalytics分析,RF电源器件市场在2016年超过了17亿美元。随着OEM厂商之后在智能手机中减少更好RF内容,RF市场正在大大快速增长。StrategyAnalytics的Taylor说道:“多频段LTE也正在向下层器件伸延,电源内容正在减少。

”在改向4G或长年演变(LTE)的过程中,每台手机的RF电源器件数量都有所增加。Taylor说道:“我们每年都在谈论大量的单元,大多数但并非全部(RF电源)都会转入手机,其中现在绝大多数是SOI。

RFMEMS依然是新兴市场,相对于RFSOI电源来说微不足道。”尽管RF电源的销售数量相当大,但是市场竞争白热化,价格压力较小。

Taylor回应,这些器件的平均值销售价格(ASP)为10-20美分。同时,在一个非常简单的系统中,RF前端由多个组件构成——功率放大器、低噪声放大器(LNA)、滤波器、以及RF电源。

图1:非常简单的前端模块。(来源:Globalfoundries,“用于RFSOI设计下一代蜂窝和Wi-Fi电源”,2016年5月)GlobalFoundries的技术人员RandyWolf在最近的一个演说中说道:“功率放大器的主要目的是保证有充足的“动力”可以让您的信号或信息抵达目的地。”LNA缩放来自天线的小信号。

RF电源将信号从一个组件路由到另一个组件。Wolf说道:“(滤波器)可避免一切多余信号转入。”在手机中,2G和3G无线网络的RF功能非常简单。

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2G有四个频段,3G有五个频段。但对4G来说,有40多个频段。

4G不仅融合了2G和3G频段,而且还配备了4G频段。除此之外,移动运营商早已部署了一种称作载波单体的技术。载波单体将多个信道或分量载波人组到一个大数据管道中,可以在无线网络中构建更大的比特率和更加慢的数据速率。为了处置频段和载波单体,OEM厂商必须简单的RF前端模块。

今天的模块可以构建两个或多个多模、多频带功率放大器,以及多个电源和滤波器。Qorvo移动战略营销经理AbhiroopDutta回应:“这各不相同使用的RF架构。

PA的数量由手机正在传输速率的区域频带要求。通过单个SKU在全球范围内应付全球多地区或全球蜂窝市场的典型“全球通”手机,频段覆盖面普遍。对于这种手机的典型RF前端构建模块的构建,一个自由选择是用于具备分频带模块的RF前端,以解决问题低、中、低频带上的有所不同拒绝。

”相比之下,智能手机OEM厂商可能会为特定市场设计区域手机。Dutta回应:“一个例子是针对中国国内市场的手机。在这种情况下,RF前端必须反对该地区的频段。

”图2:4G前端(来源:GlobalFoundries,“用于RFSOI设计下一代蜂窝和Wi-Fi电源”,2016年5月)根据CavendishKinetics的理论,LTE手机还有两种天线,主集天线和冗余天线。主集天线用作升空和接管功能,冗余天线提升了手机的上行数据速率。

实际操作中,信号抵达主集天线。然后移动到天线调谐器,容许系统调整到任何频带。然后,信号转入一系列RF电源。

GlobalFoundries的Wolf说道:“它切换到您要用于的限于频段,GSM、3G、或4G。”信号从这里转入滤波器,其次是功率放大器,最后抵达接收器。考虑到这种复杂性,手机OEM面对一些挑战。功耗和尺寸至关重要。

Wolf说道:“由于这种复杂性,您的信号在前端受到更加多损失,这对您的接收机的总体噪声系数造成了负面影响。”似乎,RF电源在解决问题这个问题方面起着了关键作用。

总体而言,智能手机有可能包括十余个RF电源器件。基本的RF电源使用单刀单抛掷(SPST)配备。

这是一个非常简单的on-off电源。今天,OEM们用于更加简单的电源配备。

Ron*Coff是RF电源的关键指标。根据PeregrineSemiconductor的理论:“Ron*Coff是无线电信号通过电源正处于“导通”状态(Ron,或导通电阻)时产生的损耗比率,以及无线电信号在“重开”状态下通过电容器的外泄比率(Coff,或变频器电容)”总而言之,OEM厂商必须没插入损耗以及具备较好隔绝的RF电源。

插入损耗牵涉到信号功率的损失。如果电源没较好的隔绝,系统可能会遇上阻碍。

Qorvo的Dutta回应:“总的来说,RF前端面对的挑战是反对日益增长的性能需求,这与大大发展的标准和减少频带覆盖范围相符。同时还要考虑到增大RF器件PCB的尺寸,因为手机增厚了。插入损耗、天线功率,以及隔绝等关键指标依然推展RF产品解决方案的大大发展的驱动力。


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