2020年，5G開(kāi)啟新元年。盡管今年年初受全球COVID-19 疫情影響，但中國(guó)的5G手機(jī)出貨量還是表現(xiàn)不俗。中國(guó)信息通信研究院近日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年1-9月，中國(guó)市場(chǎng)5G手機(jī)出貨量已達(dá)1.08億部，占到同期手機(jī)出貨量的47.7%。行業(yè)分析機(jī)構(gòu)IDC近日發(fā)布預(yù)測(cè)稱，2020年，全球5G手機(jī)出貨量約為2.4億臺(tái)，其中中國(guó)市場(chǎng)的出貨量將超過(guò)1.6億臺(tái)，市場(chǎng)占有率約為67.7%。在未來(lái)5年內(nèi)，中國(guó)5G手機(jī)出貨量也將持續(xù)占據(jù)全球約一半的市場(chǎng)份額。
在手機(jī)價(jià)格方面，2019年以來(lái)，隨著5G手機(jī)的市場(chǎng)滲透，更高價(jià)位手機(jī)占比持續(xù)增長(zhǎng)。IDC認(rèn)為，從整體國(guó)內(nèi)智能機(jī)市場(chǎng)價(jià)位段趨勢(shì)來(lái)看，今年各大主要廠商即將發(fā)布的旗艦款手機(jī)將帶動(dòng)高端市場(chǎng)占比的提升。
之前有報(bào)道稱，國(guó)內(nèi)5G手機(jī)將以加價(jià)500元人民幣的定價(jià)策略來(lái)執(zhí)行。據(jù)業(yè)內(nèi)資深人士表示，首批5G手機(jī)至少要貴700元。為什么5G手機(jī)價(jià)格都會(huì)更加高昂？
在5G時(shí)代，射頻器件的重要程度大大超過(guò)4G時(shí)代。之前的手機(jī)成本主要在屏幕和芯片上，而5G手機(jī)最大的成本轉(zhuǎn)向了射頻。5G射頻前端模塊的高成本問(wèn)題根本還是在于器件越來(lái)越多，技術(shù)越來(lái)越難！
5G 時(shí)代下，移動(dòng)設(shè)備能夠使用的頻段逐漸增多，這也意味著需要增加更多的射頻元件。為適應(yīng)智能手機(jī)輕薄化發(fā)展趨勢(shì)，高集成度、一體化是射頻前端產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而高集成度帶來(lái)的EMI/FRI干擾問(wèn)題亟待解決。
Qorvo封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)趙永欣（York Zhao）（圖左）與Qorvo華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理張杰（Fiery Zhang）（圖右）
近日，全球領(lǐng)先的射頻企業(yè)Qorvo在京召開(kāi)發(fā)布會(huì)，介紹其兼顧小尺寸和多功能的射頻前端模塊PAMiD，以及其應(yīng)對(duì)EMI/FRI干擾的全新的自屏蔽技術(shù)Micro-Shield。
射頻前端模塊再集成LNA
“Qorvo在射頻前端解決方案領(lǐng)域已經(jīng)耕耘了20多年，最早是從分立的PA、濾波器、開(kāi)關(guān)這些開(kāi)始。隨著時(shí)代的發(fā)展，手機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度越來(lái)越大，應(yīng)用的射頻前端的器件也越來(lái)越多，器件的集成化是射頻前端的必然趨勢(shì)，這是市場(chǎng)的需求?！盦orvo華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理張杰（Fiery Zhang）表示。
最早PA、開(kāi)關(guān)、濾波器以分立器件形式存在。2016年開(kāi)始，出現(xiàn)了PA與開(kāi)關(guān)集成的模塊，稱為TX Module或PM Module；開(kāi)關(guān)與濾波器集成，稱為FEM。到了5G，射頻前端的方案更加復(fù)雜，用到的器件越來(lái)越多，智能手機(jī)需要集成的功能也越來(lái)越多。例如新增加的攝像頭、各種各樣的傳感器等，會(huì)占用大量手機(jī)上的空間，留給射頻基帶的空間反而越來(lái)越少。射頻前端模塊的發(fā)展趨勢(shì)逐漸由離散型的RF元件向整合型模組的FEMiD與PAMiD形式演變。
隨著通信頻段的增加，Qorvo 的高集成射頻解決方案已經(jīng)從移動(dòng)通信射頻技術(shù)第二階段（Phase2）演進(jìn)到了第七階段（Phase7Lite）。Qorvo也在對(duì)高度模組化的PAMiD進(jìn)行持續(xù)整合，目前Qorvo將 LNA（低噪聲放大器）也集成到 PAMiD 中，L-PAMiD使得射頻前端模塊的面積節(jié)省了35-40mm2，且支持更多的功能，讓 PCB 的布局更為合理。
Fiery Zhang將PAMiD帶來(lái)的好處歸結(jié)為以下兩點(diǎn)：
第一，節(jié)省空間。之前分立的器件需要各自封裝，組成一個(gè)器件，再放到PCB上，有些器件需要重復(fù)封裝，在PCB上擺放時(shí)也要保障一定的間隔，另外每個(gè)器件之間還要加一些匹配，甚至是一些走線；而所有器件集成到一個(gè)模塊里，只要封裝一次，也不需要走線，更加節(jié)省空間。
第二，更兼容更高效。Qorvo的PAMiD帶來(lái)的集成不是簡(jiǎn)單的整合，而是將性能、兼容問(wèn)題都考慮進(jìn)去，進(jìn)一步的改善性能，解決在集成過(guò)程中放兼容性問(wèn)題，從而發(fā)揮出器件最大性能。
第三，抗干擾?，F(xiàn)在PCB面積越來(lái)越緊湊，器件布局非常緊密，并且功能模塊越來(lái)越多，同時(shí)工作的情況下不可避免地會(huì)出現(xiàn)互擾的問(wèn)題，這是一大難題。Qorvo在PAMiD上推出了自屏蔽技術(shù)，進(jìn)一步改善互擾問(wèn)題。一方面可以減輕手機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的工作量，另一方面也一定程度上可以排除機(jī)械的屏蔽蓋對(duì)器件的影響。
全新自屏蔽技術(shù)應(yīng)對(duì)互擾難題
在PAMiD為PCB大力節(jié)省面積占用的同時(shí)，器件同時(shí)工作時(shí)的互擾難題隨之而生，也就是電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)。因此，需要RF 屏蔽技術(shù)來(lái)降低與 EMI 及 RFI 相關(guān)的輻射。在過(guò)去，射頻前端模塊采用外置機(jī)械屏蔽罩的方式進(jìn)行 RF 屏蔽，但這種方式可能會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降，也可能會(huì)導(dǎo)致諧波升高。
如今，Qorvo全新的Micro-Shield自屏蔽技術(shù)可較好地改善手機(jī)板上設(shè)計(jì)的相互干擾問(wèn)題，可以讓 PCB 的布局更加靈活。
Micro-Shield 自屏蔽技術(shù)就是在模塊的表面再涂一層合金，取代原來(lái)外置的機(jī)械屏蔽罩，以起到屏蔽干擾信號(hào)的作用。
“Qorvo的自屏蔽殼的技術(shù)并不是一個(gè)全新的技術(shù)，大概在十三年前Qorvo已經(jīng)在開(kāi)發(fā)這個(gè)技術(shù)了，經(jīng)過(guò)了多代的研發(fā)，現(xiàn)在到了最新的一代。之前的應(yīng)用范圍比較窄，最近兩三年，因?yàn)榧啥鹊脑黾?，自屏蔽技術(shù)應(yīng)用開(kāi)始擴(kuò)展，Qorvo也根據(jù)集成度的要求，將自屏蔽技術(shù)做了很多更新。因此，Qorvo的自屏蔽技術(shù)目前也是一個(gè)很新的技術(shù)?！?Qorvo封裝新產(chǎn)品工程部副總監(jiān)趙永欣（York Zhao）介紹道。
全新的自屏蔽技術(shù)可以做到選擇性地屏蔽，可以將其內(nèi)部一些器件的相互影響隔離開(kāi)。對(duì)于整體的應(yīng)用來(lái)看，它會(huì)節(jié)省手機(jī)大量的設(shè)計(jì)空間。同時(shí)，對(duì)手機(jī)上其他芯片的干擾，也會(huì)降到最低，基本上可以忽略不計(jì)。
據(jù)York Zhao介紹，Qorvo的自屏蔽技術(shù)主要是通過(guò)電鍍實(shí)現(xiàn)，不是通過(guò)噴涂，通過(guò)電鍍腐蝕之后，然后再附著上去，可靠性非常高，性能也會(huì)比較好。另外，Qorvo還考慮到了防氧化性，不會(huì)因外界環(huán)境的變化導(dǎo)致氧化的現(xiàn)象，影響屏蔽的效果。在最近的生產(chǎn)實(shí)踐中，Qorvo也在逐步將該技術(shù)的質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性進(jìn)行優(yōu)化，做到了可量產(chǎn)的程度。未來(lái)將會(huì)有更多的產(chǎn)品采用這種技術(shù)。
優(yōu)化散熱問(wèn)題
5G時(shí)代，會(huì)出現(xiàn)兩路同時(shí)發(fā)射的情況，產(chǎn)生的能量會(huì)更多。PAMiD一定程度上可以解決一部分散熱的問(wèn)題。Fiery Zhang解釋道：“分立的器件，如PA、開(kāi)關(guān)、濾波器擺到PCB板上，可能要留一些匹配去做兼容，PCB上走線需要一定的界別，這些都是會(huì)造成額外的損耗，進(jìn)而造成發(fā)熱量上漲。Qorvo的集成方案里也有匹配，但這種匹配在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)集成好了。因此，PAMiD自身在一定程度上是可以降低電流的。另外，Qorvo在設(shè)計(jì)工藝上也在逐步向低功耗去設(shè)計(jì)?！?/p>
此外，Qorvo不單推產(chǎn)品，也給用戶提供解決方案。Qorvo正致力于ET電源管理芯片的研究，以改善PA的功耗。
新技術(shù)會(huì)逐步走進(jìn)中低端手機(jī)中
Qorvo的高度集成的PAMiD技術(shù)和自屏蔽技術(shù)最早是先從中高端開(kāi)始采用，現(xiàn)在中低端手機(jī)上也開(kāi)始有這些技術(shù)需求。Fiery Zhang認(rèn)為，手機(jī)的更新?lián)Q代很快，隨著5G的逐步推廣，5G普及了以后，中低端也需要開(kāi)始加入5G的支持，這種集成方案和自屏蔽技術(shù)也將會(huì)在中低端手機(jī)上應(yīng)用。
另外，中低端手機(jī)對(duì)成本限制比較大。Qorvo會(huì)針對(duì)中低端手機(jī)的需求，去做一些更符合中低端手機(jī)應(yīng)用的集成方案。例如，針對(duì)中國(guó)的市場(chǎng)需求選擇集成方案中的濾波器等器件，其他漫游才需要的就會(huì)省掉。總之，Qorvo的產(chǎn)品會(huì)去針對(duì)中低端的需求做一些改良，實(shí)現(xiàn)成本上的優(yōu)化。
Fiery Zhang表示，由于現(xiàn)在不同市場(chǎng)對(duì)頻段的需求是不一樣的，Qorvo一個(gè)系列的產(chǎn)品也會(huì)根據(jù)不同的市場(chǎng)，推出不同的版本。
目前，5G手機(jī)價(jià)格相比4G還是明顯高出不少。5G還處在剛開(kāi)始實(shí)現(xiàn)的階段，隨著使用范圍的擴(kuò)大，以及各種解決方案的成本結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，5G手機(jī)的成本會(huì)逐步下降，將會(huì)有更多的手機(jī)用戶體驗(yàn)到5G新技術(shù)帶來(lái)的便利與驚喜。