從基站到終端，Qorvo 端到端 5G 射頻前端解決方案

在過往的很多報道中提過，5G 的到來會給射頻前端帶來巨大的影響。在12月24日于 5G China 2019 大會上，Qorvo 亞太區(qū)市場高級經(jīng)理 Lawrence Tao(陶鎮(zhèn))也在其一場題為《從基站到終端，Qorvo 端到端5G射頻前端解決方案》的演講中給我們帶來了他對這方面的一些分享。

Qorvo 亞太區(qū)市場高級經(jīng)理 Lawrence Tao(陶鎮(zhèn))

首先，在移動設(shè)備端，如下圖所示，在未來三年，移動設(shè)備中的射頻前端市場會躍升到200億美元，而 5G 會在當(dāng)中扮演一個非常重要的動力角色。根據(jù) Lawrence 的觀點(diǎn)，這主要是由 5G 的頻率和速率的轉(zhuǎn)變、應(yīng)用場景的改變帶來的結(jié)果。

他舉例說到，到了 5G 時代，需要4個下行的 MIMO，2個上行的 MIMO，這是 4G 時代的一倍，加上 3.5Ghz 和 4.8Ghz 頻段的增加，這就需要更多更強(qiáng)的射頻前端器件來滿足這樣的需求，這樣就催生了移動設(shè)備端的 RFFE 機(jī)會。

Lawrence 同時表示，相對于 4G 的 64QAM，5G 要求有 256QAM，這就給 PA 提出了新的難題;又因?yàn)?5G 有了新的頻譜，還要兼容 4G 的載波聚合，這就需要更多更好的射頻器件來滿足需求。

再者，5G 時代，手機(jī)都走向了全面屏，這就壓縮了手機(jī)原來的 PCB 板和天線的尺寸，這就要求射頻器件在更小的空間實(shí)現(xiàn)更多的功能;此外，在 5G 里面，手機(jī)需要支持更高的功率，射頻前端非常復(fù)雜，這就造成射頻前端的損耗特別大，這就需要更大的功率才能來滿足需求。

“從2020年開始，移動終端里面的射頻半導(dǎo)體容量都是以每年10億美元的頻率增加”，Lawrence 補(bǔ)充說?！暗?5G 時代，這些射頻器件的集成化會越來越高，這主要是由上述的移動設(shè)備的形態(tài)的改變所引發(fā)的”，Lawrence 強(qiáng)調(diào)。

從 Lawrence 的介紹我們得知，在2010年，每個射頻前端模組里只有四個晶圓，只集成了簡單的 PA 和開關(guān)等主動器件;而到了2016年，除了 PA 和開關(guān)等主動器件外，還集成了如濾波器這樣的被動器件，單個模組里面集成的晶圓也高達(dá)了十幾個;到2020年的 5G 時代，我們還需要集成更多的 PA，更多的雙工器，支持更多的 5G 頻段。

除了移動端，5G 給基站的射頻前端也帶來了巨大影響。

如上所示，2017年，基站射頻市場總額只有4億美金，但到了2022年，這個數(shù)字將飆升達(dá)到16億。這主要的增長動力是來自 5G 宏基站所需的大規(guī)模的天線陣列，MIMO(例如32、64，甚至128通道)，毫米波(需要512通道，甚至1024通道的天線陣列)，尤其是毫米波，更將給射頻帶來巨大的成長機(jī)遇。

“這就給 GaN 工藝帶來了機(jī)會，因?yàn)橄噍^于其他工藝，它有更高的效率和功率。我們認(rèn)為 GaN PA 會越來越重要，在未來的移動基礎(chǔ)設(shè)施的基站里面會有非常大的需求”，Lawrence 表示。而從下圖我們也可以看到，在 5G 基站中，GaN 的采用率會越來越高。

為什么 GaN 會在未來受到歡迎?我們可以從 Lawrence 所舉的一個例子中找到答案。

如下圖所示，在同等 65dBm 發(fā)射功率的前提下，與使用 SiGe 打造的 MIMO 天線陣列相比，使用 GaN 工藝打造的 MIMO 天線陣列在功耗方面降低了40%，在 die size 方面降低了94%，而在成本方面降低了80%。這在 5G 時代，尤其是毫米波時代帶來的優(yōu)勢非常明顯。因?yàn)楹笳咝枰芏嗟幕静贾貌拍軡M足信號覆蓋需求，而 GaN 帶來的布局優(yōu)勢是顯而易見的。

Lawrence 還舉例談到了不同工藝下打造的毫米波 RFFE 前端因?yàn)槠浔旧淼奶匦?，能夠?yīng)用到不同的應(yīng)用領(lǐng)域。