雖然3GPP日前宣布，R15的第三階段標準R15 late drop的凍結時間將會推遲三個月，但這并沒有絲毫減慢廠商在5G上的步伐。無論是運營商、芯片供應商、終端廠商，甚至是應用開發者，都在加緊5G布局。尤其是射頻前端這塊，因為擔負著終端與基站通信的重要任務，他們的一舉一動受到了產業鏈的廣泛關注。過往也有很多媒體和分析師對5G射頻前端的現狀和發展給出了很多不同的觀點。
近日，半導體行業觀察記者與Qorvo亞太區移動事業部市場戰略高級經理陶鎮進行了一番深入交流，給大家帶來了行業專家對5G射頻前端的一些深刻見解。
5G對射頻提出新需求
在Qorvo公司2019財年Q1的財報會上，該公司的高層在接受分析師提問時指出，5G將給天線數量、射頻前端模塊價值量帶來翻倍增長。以5G手機為例，單部手機的射頻半導體用量達到25美金，相比4G手機近乎翻倍增長。其中濾波器從40個增加至70個，頻帶從15個增加至30個，接收機發射機濾波器從30個增加至75個，射頻開關從10個增加至30個，載波聚合從5個增加至200個。
按照陶鎮的觀點：“5G對射頻前端的影響，很大一部分就在于引入了3.5G和4.8G這兩個新頻段，進而帶來了新的射頻器件需求”。
陶鎮表示，全新的頻段引入，必須需要全新的濾波器、PA和開關配合。此外，還需要額外的天線調節器來做天線隔離，這主要是因為頻譜的翻倍，驅使你去使用更多的天線來做覆蓋而引起的。這樣的需求，也推動了天線陣列的應用、MIMO的誕生，給射頻前端提出新的需求。
“到了5G時代，基站和手機都必須引入天線陣列，基站可以做到64×64，但手機受限于尺寸限制，只能做到4×4或者2×4，這就帶來了相關射頻的需求”，陶鎮說。“來到MIMO方面，這個在4G時代就存在的技術到了5G則迎來了更剛性的需求。新的通信標準要求下行有4×4，上行也要翻倍，這也帶來了射頻器件的增加”，陶鎮補充說。
為了滿足5G的高頻率高速度需求，這就需要包括濾波器和PA等產品在技術上有升級。
按照陶鎮的說法，如果對于一般的頻率，SAW濾波器已經足夠了，但是如果要滿足更高的需求，則需要BAW濾波器。但他也強調，面向那些帶寬比較大（如600MHZ）的頻段，現有的這兩種濾波器還是不能滿足需求，這就需要更新工藝去滿足需求。
在PA方面，也需要引入更多的技術（如包絡跟蹤）來滿足5G的功率需求。據介紹，包絡跟蹤能夠通過不斷調整PA 電源電壓以跟蹤RF 包絡的方式來優化效率。但包絡跟蹤器預計在5G 部署期間只支持最多60 MHz 帶寬，而新的5G 頻段（如n77 和n79）則需要支持高達100 MHz 帶寬的單載波傳輸。為此，PA 將需要在平均功率跟蹤(APT) 固定電壓模式下運行，以實現寬帶5G 傳輸，同時會降低效率。
另外，終端設計的變化也給射頻提出了更多的考驗。
陶鎮告訴記者，現在的旗艦手機的設計趨勢還有功耗需求，要求射頻方面的集成化成都越來越高，但在其中一般都分中高頻和低頻設計。低頻方面，跟過往的差距不算大，但來到中高頻，那就需要更多尺寸更小，性能更好，功耗更低的器件配合。這時候要求的不單是你的設計能力，在相關的制造上也要跟上。
再加上256QAM等的需求，顯而易見，射頻器件供應商正在面臨前所未有的挑戰。
傳統廠商的見招拆招
面對這樣的新需求，包括Qorvo在內的一些傳統廠商也都在隨著5G發展的步伐，和產業鏈上下游一起，為推動5G的到來而努力。陶鎮也表示，整合了RFMD和TriQuint產品線的Qorvo在濾波器、PA、開關和模組方面都有著其他廠商所沒有的優勢。
首先看濾波器方面，資料顯示，Qorvo擁有廣泛的 RF 濾波器產品組合，包括雙工器、同向雙工器、三工器、四工器和分立式 RF 濾波器，可以覆蓋 400 MHz 至 2.7 GHz 的頻率范圍，包括蜂窩式 (2G/3G/4G/LTE)、GPS 和工業、科學及醫學 (ISM) 頻段，在大小、性能、成本和上市時間方面均處于市場領先水平。“特別是在BAW濾波器方面，Qorvo更是全球為數不多的幾個能提供這種濾波器的廠商之一”，陶鎮補充說。他們甚至也面向5G的2.5Ghz頻段，推出了適用的TQQ0041T濾波器。
在PA方面，Qorvo也擁有包括CMOS、SOI、砷化鎵和氮化鎵在內的全面產品線。依賴于這些產品，Qorvo能夠為客戶提供滿足不同場景需求的產品。由于他們提供的是全頻段的產品，這也讓集成化變得更加簡單。另外Qorvo還有能滿足5G高頻率的開關。
“這些產品能獲得如此表現，都是依賴于Qorvo自有的晶圓廠和封測廠”，陶鎮指出。“同時擁有了PA、濾波器和開關，讓我們能調教出更好的模塊，這也是其他競爭對手所不具備的”，陶鎮接著說。去年12月推出的業界首款5G射頻前端模塊QM19000就是Qorvo在這方面的實力表現。據介紹，這個支持3.3-4.2 GHz寬帶工作的高集成度、高性能的模塊能夠實現高線性度、超低延遲和極高吞吐量，以滿足或超越未來5G應用的開發需求。這個產品也能夠給國內獲得這個頻段的電信和聯通給予充分的支持。
面對中國移動的N41頻段，今年11月在在溫哥華舉行的第23屆GTI上，Qorvo更是展出了他們首個能滿足該頻段需求的射頻前端模塊QM 75041。據介紹，這個模組能夠滿足PC2的技術要求并針對高級RF的平臺，包括旗艦智能手機和數據設備進行優化，從而加快 5G 測試和部署。同時在在5G FR1 頻段（n77、n78 和n79）上，Qorvo也帶來了QM78201射頻前端模塊，支持該頻段的5G全球部署與現場試驗。
除了傳統的產品外，Qorvo還面向基站推出了GaN PA產品。因為具備高擊穿電場、高飽和速度、出色的熱屬性，這也會是5G時代的射頻PA的一個選擇。市場上表示，LDMOS器件物理上已經遇到極限，這就是氮化鎵器件進入市場的原因。而基站應用需要更高的峰值功率、更寬的帶寬以及更高的頻率，這些因素都促成了基站接受氮化鎵器件。“但在手機上，因為電壓（GaN器件要在12V的時候才發揮最好效率）等原因，暫時沒看到GaN PA在這方面的需求，未來還將繼續看好砷化鎵”。
正因為5G的射頻如此復雜，且有那么大的市場，這就吸引了高通等主芯片廠入局射頻。面對這個問題，陶鎮指出，有競爭是好事，這短期內也會對Qorvo造成一定的影響。但長遠看來，Qorvo擁有的高性能產品也將讓其在與對手競爭時保持優勢。而我們也都在與國內外的頂尖手機廠商正在同步推進相關業務。陶鎮說。