《電子技術(shù)應(yīng)用》
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RF/PA器件整合搭上5G通信和物聯(lián)網(wǎng)的順風(fēng)車

2015-08-20

  射頻功率放大器(RF PA)主要用于將收發(fā)器輸出的射頻信號(hào)放大,是射頻前端器件中的重要組成部分,也直接影響到設(shè)備的通信質(zhì)量、信號(hào)接收能力、電池續(xù)航能力等重要指標(biāo)。以手機(jī)市場(chǎng)為例,根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics的調(diào)查報(bào)告指出,2013年全球手機(jī)射頻前端的市場(chǎng)規(guī)模約為270億美元,至2018年,預(yù)計(jì)這一數(shù)據(jù)有望擴(kuò)大至450億美元以上,其原因主要是由于市場(chǎng)對(duì)基帶、功率放大器以及相關(guān)射頻前端元件需求量的快速增長(zhǎng)。特別是伴隨著無線通信技術(shù)進(jìn)入到4G,甚至5G階段,高速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量使得調(diào)制解調(diào)的難度不斷上升,為了支持高速LTE載波聚合、傳送分集以及多重輸入多重輸出(MIMO)的應(yīng)用需求,使得功率放大器、分集接收模塊、天線調(diào)諧器等具有相當(dāng)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

  整合型方案大行其道

  最近兩年,RF射頻行業(yè)整合化的趨勢(shì)越來越明顯。隨著4G LTE通信市場(chǎng)的快速成長(zhǎng),載波聚合、多頻段、繁多的射頻器件,以及嚴(yán)格的系統(tǒng)指標(biāo)等為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),加上消費(fèi)電子特別是可穿戴設(shè)備市場(chǎng)對(duì)于價(jià)格的敏感度,都促使集成度更高、性能更好的產(chǎn)品方案成為了現(xiàn)今行業(yè)開發(fā)的大勢(shì)所趨,圍繞這一目標(biāo),近期業(yè)內(nèi)企業(yè)之間的整合與并購(gòu)活動(dòng)日益頻繁。

  2015年初,射頻行業(yè)的兩家領(lǐng)導(dǎo)廠商RFMD和TriQuint宣布完成對(duì)等合并行為,并以全新名稱“Qorvo(意為:航行)”亮相業(yè)界,象征著兩家公司攜手并肩,共同開啟新的航程,以整合型解決方案帶往全球市場(chǎng)。RFMD在PA功率放大器和開關(guān)、TriQuint在濾波器和整合方案的開發(fā)上各具優(yōu)勢(shì),新公司將集兩家所長(zhǎng),把原來適用于單個(gè)頻段的器件延伸到可以覆蓋一個(gè)寬頻段的范圍之內(nèi);同時(shí),濾波器跟功率放大器的整合也可以更好地幫助客戶節(jié)省頻段、做到最小的尺寸,以適應(yīng)市場(chǎng)多頻多模的發(fā)展需求。

  Qorvo亞太區(qū)高級(jí)總監(jiān)熊挺表示,Qorvo未來的發(fā)展目標(biāo)是要在RF領(lǐng)域做大、做強(qiáng),公司計(jì)劃先以頂尖技術(shù)投入到國(guó)防/航天領(lǐng)域,然后再引入到高性能的通信基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品中,通過以上兩個(gè)市場(chǎng)的技術(shù)積累,最終將成熟的技術(shù)方推向移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng),借助這樣一個(gè)循環(huán)鏈條,Qorvo既可以保證技術(shù)的延續(xù)性,也可保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。另外,小基站市場(chǎng)的成長(zhǎng)也尤為可期,熊挺介紹道:“今年小基站的出貨量明顯增長(zhǎng),相信未來幾年的增長(zhǎng)會(huì)更加顯著,在這一領(lǐng)域,以體聲波(BAW)和溫度補(bǔ)償聲表面波(TC-SAW)濾波器為代表的高級(jí)濾波器、GaN/GaAs放大器等都有大量的用武之地?!?/p>

  而在5月,Avago與博通公司宣布雙方達(dá)成一項(xiàng)最終協(xié)議——Avago將以總價(jià)高達(dá)370億美元的現(xiàn)金與股票價(jià)值收購(gòu)博通,這項(xiàng)交易使得Avago成為一家擁有強(qiáng)大有線與無線通信產(chǎn)品組合的業(yè)界“巨人”,也對(duì)目前這一市場(chǎng)的格局帶來一定的沖擊。

  有專業(yè)人士分析道,對(duì)于Avago來說,最大的好處就在于取得了博通的無線芯片(IC)產(chǎn)品組合,博通是Wi-Fi、藍(lán)牙與NFC領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商之一,同時(shí)還主導(dǎo)著SoC架構(gòu)的開發(fā)。借助此次的企業(yè)聯(lián)合,使得Avago有望為其客戶以及涉及物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域的廠商提供包括通信、射頻、功率放大器與薄膜體聲波諧振器(FBAR)/低噪聲PA(LNA)濾波器等在內(nèi)的整合型產(chǎn)品組合(即將RF、PA以及其它非基帶通信產(chǎn)品集成于單一封裝內(nèi)),從而在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更高的市場(chǎng)占有率。

  純CMOS新工藝應(yīng)對(duì)5G通信應(yīng)用

  5G通信是當(dāng)前業(yè)界的熱門話題之一。雖然目前5G通信標(biāo)準(zhǔn)尚未確定,但共識(shí)之一是天線方式將從基站的播放式向共振的有源天線方式轉(zhuǎn)變,這要求將功率放大器的效率提高至60%以上,以實(shí)現(xiàn)帶寬、效率和工作頻率的大幅躍升。

  在現(xiàn)有的RF射頻前端模組(FEM)方案中,通常是把PA功率放大器、LNA低噪聲放大器和天線開關(guān)等多個(gè)分立電路拼接在一個(gè)介電基板或封裝引線框架上,采用GaAs(砷化鎵) HBT或SiGe(硅鍺) BiCMOS制造工藝將這些器件結(jié)合在一個(gè)模塊內(nèi);此外,也有廠商推出了采用純CMOS技術(shù)的集成式方案。

  而要想進(jìn)一步提升功率放大器的效率,引入新材料、新工藝是關(guān)鍵。對(duì)于未來發(fā)展,Qorvo方面認(rèn)為,GaN PA功率放大器可能會(huì)是較好的選擇之一。熊挺認(rèn)為,與GaAs或硅器件相比,GaN器件特別適合在高頻率下工作的高功率應(yīng)用,它在保持足夠低溫和正常工作上提供了眾多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),尤其是可在更高的溫度下保證可靠的運(yùn)行,對(duì)于給定的溫度參數(shù)可實(shí)現(xiàn)高出幾個(gè)量級(jí)的壽命。而根據(jù)行業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole Development的分析,GaN器件市場(chǎng)未來六年內(nèi)預(yù)期將實(shí)現(xiàn)從1000萬美元到6億美元的增長(zhǎng)幅度。

  另?yè)?jù)悉,為了實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模量產(chǎn),進(jìn)一步降低成本,Qorvo正準(zhǔn)備在已有的北京制造工廠的基礎(chǔ)上繼續(xù)追加投資,籌備建立第二個(gè)制造工廠。


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