Qorvo：多载波聚合趋势下，射频前端进一步走向集成
2016-01-30 08:20:06   来源：微迷   评论：0   点击：

从传统手机里面，配套的射频（RF）前端器件价值不足一美金，到今天的4G网络时代，像苹果或三星的高端旗舰机型中的16.25美金，智能手机里面需求的射频前端数量和金额发生着前所未有的巨变。

增加射频前端器件的价值

据第三方调查数据显示，未来三年高端智能手机的份额占比将以倍增的速度增长，每个高端智能手机里的射频前端器件的需求量也将增大，“这是一个健康、良性发展的产业，Qorvo致力于更多资源开发新工艺、新技术。”Qorvo移动产品市场战略部亚太区经理陶镇先生表示。

近日，在第五届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2016产业和技术展望研讨会上，陶镇先生向集微网等媒体分享在4G、4G+到未来5G的发展下，多载波聚合和射频前端集成化将成为射频前端行业的最新发展方向。

Qorvo公司于2015年1月1号正式成立，由RFMD和TriQuint两家射频的专业半导体公司合并而成。目前全球规模是全球7000号人左右，2015全年的销售额在23亿美金左右。“以RFMD在PA市场和TriQuint在滤波器市场的优势，这在一定程度上为Qorvo从事集成的射频解决方案埋下了基础，这也是两家公司合并的最主要原因，”陶镇先生介绍道，两家公司合并后，Qorvo成为唯一一家拥有射频前端半导体产品器件的公司。Qorvo所有主动、被动器件都来自于自有工艺，我们有自己的晶圆厂，除此之外有自己的封装厂。

Qorvo产品和技术

从功率放大器（PA）来看，目前主要有砷化镓和CMOS两个工艺，Qorvo的主要市场方案以砷化镓为主。CMOS更多的用于超低端的2G GSM手机中使用，而3G、4G，包括六模4G智能机全部采用砷化镓工艺。除PA外，还有一个在未来5G这种耗电比较大情况下需要的ET，ET调制解调器配合PA组成PA单元，能够让功率放大器有更高的效率。滤波器主要工艺有三种，高端体声波BAW，中低断表面波SAW，和介于两者间的温度补偿滤波器。陶镇先生指出，“Qorvo是业界唯一一个拥有这三种工艺的公司，相对的竞争对手（应该是Skyworks）可能只有部分工艺。”

射频前端增长来自于高度集成解决方案

陶镇先生强调，Qorvo拥有所有射频前端的工艺和全产品类型，在未来的4G+智能机和5G智能机中，我们认为集成式方案必然会成为一个重要的市场趋势。同时从第三方评估公司报告可以看出，预计未来射频前端集成化的份额越来越高，分立解决方案占比不明显，截至2018年整个集成式解决方案增长的比较明显。

为什么要集成，集成的好处在哪里？

陶镇先生解释称，首先，尺寸的好处毫无疑问；其次帮助客户的手机尽快上市，分立方案需要工程师做更多的调试工作来优化射频性能，模块化设备已经将性能优化好做在模块内了，帮助客户节省时间；最后当然是能够提供最好的半导体性能，我们知道每一个半导体在什么工作环境下可以发挥出更好的性能，已经在集成时做了优化处理。

在哪些方面可以做到集成化？

All in One是相对简单的只支持某个区域内的集成化模块，通过扩展的功能可以实现对全球手机频道的支持。而PAD会有高频、中频、低频、超低频四个不同频段的模块，以及未来可能会加到超高频3.5G，根据不同频段做出相应的射频模块化设计。通过灵活性的方式也可以把各个频段的PA做集成，除了PA以外，Qorvo还会将滤波器和开关集成在一起。我们有滤波器、开关PA所有的工艺，所以可以做集成，陶镇先生如是介绍。

射频前端的架构选择

除了蜂窝式集成外，WiFi也正在从分立式设计，到现在可以提供功率放大器、滤波器和放大器全线产品，这也能提供相应的模块化设计。因为现在WiFi除了2.4G以外，后面还会有5G频率范围的WiFi，现在WiFi主要是双频道WiFi，通过模块化设计可以减少成本、减少尺寸以及减少客户调试时间。

WiFi后面两个另外的集成方向，这个叫分级接收，这也是5G阶段大家探讨的多路接收、多路发射的概念。你可以想象，在你的射频前端有单路的N倍的接收或者发射路提高下行或者上行速率，包括分级接收我们也是提供相应的模块化设计，包括开关和滤波器，有多个模块化设计。

除了基本的射频半导体器件，还有一个集成的方向是天线调节技术，频段数量的增加和载波聚合的应用，会导致射频前端的损耗比以往大，这样导致原本的天线不足以覆盖所有的频段的支持，天线调谐技术相应的衍生出来了。陶镇先生指出，“目前Qorvo通过天线调谐技术让手机在一根天线的情况下都能达到好的连接质量。这是目前一个手机里主要的射频前端集成的模块，有五个方向，因为我们Qorvo有集成需要的工艺和相应的设计能力。“

2G / 3G / 4G手机市场发展趋势

从Cisco VNI Moblie调查数据显示，整个市场的移动数据量在未来五年内出现大爆发，从2014年的2.5EB/月到2019年的24.3EB，以57%的年复合增长率（CAGR）发展。目前所有移动数据量的增加，是驱动整个智能机发展和射频半导体器件的主要来源。

“移动数据量的增加是目前驱动整个智能机市场的发展以及射频半导体器件的主要推动力。从传统的2G、3G网络慢慢转换到4G、4G+或者5G网络，体现了用户对移动数据量访问越来越大的需求，这就需要足够快的上行速率下行速率来满足此需求。”陶镇表示。

从GSMAi给出的中国目前4G发展的趋势可以看出，2016年到2020年整个4G的增长非常明显，2G、3G占比逐渐降低，相对饱和。截至2020年，中国三家运营商的4G用户人数将达到12亿。整个中国市场4G的增长速度非常快，4G运营商的布网速度越来越快，当然对应的设备需求量会非常大。

从2G、3G到4G，到现在的下行载波聚合，再到明年的上行载波聚合，越来越复杂。从2G非常简单发射模块，到3G需要有3G的PA，到4G需要有更多滤波器和载波器，载波聚合需要有前端配合的多工器，上行载波器的PA又需要重新设计来满足线性化的要求。随着制式的复杂程度越来越高，射频前端的集成化越来越受人青睐。

为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求，另外一种更为直接的办法就是增加系统传输带宽。“因此LTE-Advanced系统引入一项增加传输带宽的技术，也就是载波聚合。目前商用的是两载波的载波聚合，2017年正式启动三载波，2018年将有四载波甚至五载波的载波聚合实现。正是因为有这样不同的载波聚合需求，为用户提供不同的数据连接速度，必然衍生出对射频前端更加复杂的需求，所以集成化模块的方式是解决这种情况的最好方案。”陶镇指出。

至于5G将会如何发展？

陶镇先生认为将有两个主要考量的指标标准，一个是工作在什么频率范围内。目前3.5G可能是中国第一个用在5G的频谱，未来还包含更高的一些频谱。另外一个就是采用什么样的上行/下行调制解调方式，是否沿用4G LTE的OFDMA技术，与3G相比有非常明显的变化，提高4G的下行速率。

对于未来的5G，到底上行/下行的调制解调方式是什么？目前所有设备商、运营商和半导体芯片公司都在积极探讨中，5G仍没有一个统一的定论，Qorvo也会积极参与标准制定中。

为什么要有5G？因为5G提供更快的上行下行速率，相比4G提高了百倍，可以解决用户有对数据的速率的需求。

5G技术的需求

那么哪些场景会应用到这一技术呢？陶镇先生认为，5G的最大应用在物联网，IoT某种程度是5G的应用场景，低功耗的万物互联。除了低功耗的万物互联，更需要高可靠性、低延时的产品。就像智能驾驶需要更高的可靠性，所以低时延、高可靠性的场景对射频前端提出更高要求。未来5G技术的具体应用在移动宽带、区域性覆盖和热点覆盖几个用户场景中。移动宽带相比较4G有更高的速率，区域覆盖低频的频谱相对高频谱对运营商来说可以节省很多成本，热点覆盖需要非常快的速率。

目前世界频谱大会讨论的高频谱已经上升至86GHz，传统的最高频谱只有3.5GHz，还没有高于6GHz。低频主要用于广域的覆盖，高频更多用于热点覆盖。陶镇先生表示，Qorvo预测到全球最早用5G的可能是韩国或者日本。2018年的韩国冬奥会和2020年日本的夏奥会。这两个最重要赛事可以为当地政府、当地运营商带来5G演示的最好平台。2018年韩国冬奥会的展示频谱是28GHz，2020年日本夏奥会可能采用低于6GHz的广域覆盖，高频则用于热点覆盖。