RF/PA器件整合搭上5G通信和物聯(lián)網(wǎng)的順風(fēng)車

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(wú)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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。”

 

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(wú)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(lái)一定的沖擊。

 

有專業(yè)人士分析道，對(duì)于Avago來(lái)說(shuō)，最大的好處就在于取得了博通的無(wú)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(lái)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(lái)六年內(nèi)預(yù)期將實(shí)現(xiàn)從1000萬(wàn)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。