2020年，5G開啟新元年。盡管今年年初受全球COVID-19 疫情影響，但中國的5G手機(jī)出貨量還是表現(xiàn)不俗。中國信息通信研究院近日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年1-9月，中國市場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)測稱，2020年，全球5G手機(jī)出貨量約為2.4億臺，其中中國市場的出貨量將超過1.6億臺，市場占有率約為67.7%。在未來5年內(nèi)，中國5G手機(jī)出貨量也將持續(xù)占據(jù)全球約一半的市場份額。
在手機(jī)價格方面，2019年以來，隨著5G手機(jī)的市場滲透，更高價位手機(jī)占比持續(xù)增長。IDC認(rèn)為，從整體國內(nèi)智能機(jī)市場價位段趨勢來看，今年各大主要廠商即將發(fā)布的旗艦款手機(jī)將帶動高端市場占比的提升。
之前有報道稱，國內(nèi)5G手機(jī)將以加價500元人民幣的定價策略來執(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)價格都會更加高昂？
在5G時代，射頻器件的重要程度大大超過4G時代。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題根本還是在于器件越來越多，技術(shù)越來越難！
5G 時代下，移動設(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，高集成度、一體化是射頻前端產(chǎn)品的核心競爭力，而高集成度帶來的EMI/FRI干擾問題亟待解決。
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在京召開發(fā)布會，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、開關(guān)這些開始。隨著時代的發(fā)展，手機(jī)設(shè)計的復(fù)雜程度越來越大，應(yīng)用的射頻前端的器件也越來越多，器件的集成化是射頻前端的必然趨勢，這是市場的需求。”Qorvo華北區(qū)應(yīng)用工程經(jīng)理張杰（Fiery Zhang）表示。
最早PA、開關(guān)、濾波器以分立器件形式存在。2016年開始，出現(xiàn)了PA與開關(guān)集成的模塊，稱為TX Module或PM Module；開關(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，用到的器件越來越多，智能手機(jī)需要集成的功能也越來越多。例如新增加的攝像頭、各種各樣的傳感器等，會占用大量手機(jī)上的空間，留給射頻基帶的空間反而越來越少。射頻前端模塊的發(fā)展趨勢逐漸由離散型的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帶來的好處歸結(jié)為以下兩點：
第一，節(jié)省空間。之前分立的器件需要各自封裝，組成一個器件，再放到PCB上，有些器件需要重復(fù)封裝，在PCB上擺放時也要保障一定的間隔，另外每個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帶來的集成不是簡單的整合，而是將性能、兼容問題都考慮進(jìn)去，進(jìn)一步的改善性能，解決在集成過程中放兼容性問題，從而發(fā)揮出器件最大性能。
第三，抗干擾?，F(xiàn)在PCB面積越來越緊湊，器件布局非常緊密，并且功能模塊越來越多，同時工作的情況下不可避免地會出現(xiàn)互擾的問題，這是一大難題。Qorvo在PAMiD上推出了自屏蔽技術(shù)，進(jìn)一步改善互擾問題。一方面可以減輕手機(jī)設(shè)計時的工作量，另一方面也一定程度上可以排除機(jī)械的屏蔽蓋對器件的影響。
全新自屏蔽技術(shù)應(yīng)對互擾難題
在PAMiD為PCB大力節(jié)省面積占用的同時，器件同時工作時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)來降低與 EMI 及 RFI 相關(guān)的輻射。在過去，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，但這種方式可能會導(dǎo)致靈敏度下降，也可能會導(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)計的相互干擾問題，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，取代原來外置的機(jī)械屏蔽罩，以起到屏蔽干擾信號的作用。
“Qorvo的自屏蔽殼的技術(shù)并不是一個全新的技術(shù)，大概在十三年前Qorvo已經(jīng)在開發(fā)這個技術(shù)了，經(jīng)過了多代的研發(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，因為集成度的增加，自屏蔽技術(shù)應(yīng)用開始擴(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。對于整體的應(yīng)用來看，它會節(jié)省手機(jī)大量的設(shè)計空間。同時，對手機(jī)上其他芯片的干擾，也會降到最低，基本上可以忽略不計。
據(jù)York Zhao介紹，Qorvo的自屏蔽技術(shù)主要是通過電鍍實現(xiàn)，不是通過噴涂，通過電鍍腐蝕之后，然后再附著上去，可靠性非常高，性能也會比較好。另外，Qorvo還考慮到了防氧化性，不會因外界環(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。未來將會有更多的產(chǎn)品采用這種技術(shù)。
優(yōu)化散熱問題
5G時代，會出現(xiàn)兩路同時發(fā)射的情況，產(chǎn)生的能量會更多。PAMiD一定程度上可以解決一部分散熱的問題。Fiery Zhang解釋道：“分立的器件，如PA、開關(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)計時已經(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)計工藝上也在逐步向低功耗去設(shè)計?！?/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始采用，現(xiàn)在中低端手機(jī)上也開始有這些技術(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，中低端也需要開始加入5G的支持，這種集成方案和自屏蔽技術(shù)也將會在中低端手機(jī)上應(yīng)用。
另外，中低端手機(jī)對成本限制比較大。Qorvo會針對中低端手機(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，針對中國的市場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省掉。總之，Qorvo的產(chǎn)品會去針對中低端的需求做一些改良，實現(xiàn)成本上的優(yōu)化。
Fiery Zhang表示，由于現(xiàn)在不同市場對頻段的需求是不一樣的，Qorvo一個系列的產(chǎn)品也會根據(jù)不同的市場，推出不同的版本。
目前，5G手機(jī)價格相比4G還是明顯高出不少。5G還處在剛開始實現(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)的成本會逐步下降，將會有更多的手機(jī)用戶體驗到5G新技術(shù)帶來的便利與驚喜。