5G NR射頻前端模塊 / Qorvo

電子發燒友綜合報道（文/周凱揚）在5G通信中，射頻前端模塊是不可或缺的，據Yole Development的統計報道來看，去年的射頻前端市場達到了167億美元，2022年有望達到221.75億美元。隨著移動終端的射頻模塊的不斷發展，也從分立的功率放大器、濾波器和開關組件朝整合型模組FEMiD和PAMiD發展。而相較于FEMiD來說，PAMiD的集成度更高，更適用于移動終端設備中有限的PCB空間。Qorvo作為最早致力于提供射頻前端方案的供應商，已經在該領域耕耘了20多年，市場份額位列前三。本次5G射頻前端趨勢的會議討論上，Qorvo華北區應用工程經理張杰（Fiery Zhang）和Qorvo封裝新產品工程部副總監趙永欣（York Zhao）為我們講解了Qorvo在移動射頻前端上做出的努力。

近年來LTE與5G的飛速發展，令射頻前端的方案也更加復雜，用到的器件與需要應對的挑戰的也越來越多。比如智能手機設計中集成的功能越來越多，攝像頭和傳感器等功能器件占據了很多空間，因此射頻模塊或基帶等利用的空間越來越少，因此射頻方案集成化也成了市場發展趨勢。

整合LNA的射頻模塊 / Qorvo

Qorvo這幾年也做了很多PAMiD的集成化方案，將功率放大器、濾波器、開關和低噪聲放大器集成到一個模塊（L-PAMiD）內。與分立方案相比，這種集成方案更省空間，以往5、6個器件都要各自封裝組成一個器件，再擺到PCB上去實現。某些器件甚至需要重復封裝，PCB上的擺放也要保障一定間隔。而集成到一個模塊中后，只需要封裝一次即可。再者分立方案中實現相同功能，在PCB上的走線也很多，而集成方案下，手機設計廠商就不需要再考慮各個器件間的走線了。

然而在PCB面積越來越緊湊，器件布局越來越緊密的情況下，多個功能模塊都會同時工作，因此就會存在一個非常難以解決的互擾問題。Qorvo在仿真實驗中發現，如果外置機械屏蔽罩設計不當的話，L-PAMiD會出現靈敏度下降的問題（>4dB），而PAMiD則不會出現該問題，因為外部的LNA往往與功率放大器相距較遠。Qorvo為了改善互擾的問題，在L-PAMiD上實現了自屏蔽專利技術Micro Shield。

某手機廠商為了提高屏蔽高度而增加的“凸起” / Qorvo

射頻器件在傳輸射頻時，也會向周圍輻射從而形成干擾，因此會對臨近的接收設備造成干擾。而自屏蔽技術則會防止其他器件受到輻射干擾，另一方面也可以在一定程度上排除機械屏蔽罩對器件的影響。因為客戶自己設計的屏蔽罩有可能會返回這些射頻器件輻射的場強等，反而影響器件本身的性能。而有了自屏蔽技術，客戶在設計屏蔽罩時可以較少地考慮高度和形狀這些因素。

不過自屏蔽已經不是全新的技術了，早在十幾年前該技術就已經面世了。但之前的應用范圍較窄，直至近幾年隨著集成度增加它才開始興起。Qorvo對自研的自屏蔽技術也進行了多次迭代更新，比如對內部集成器件的選擇性屏蔽，并將其工藝穩定性和質量達到量產標準。Qorvo目前的自屏蔽技術主要利用電鍍來實現，而不是噴涂。屏蔽罩通過電鍍腐蝕后再附著上去，做到更高的可靠性和屏蔽性能。Qorvo也考慮到了自屏蔽的防氧化，以減少因外界環境變化引發的氧化現象對屏蔽效果所造成的影響。

頻段增加下的持續整合趨勢 / Qorvo

在提到5G手機射頻設計中面臨的挑戰時，Qorvo認為5G手機在4G手機的基礎上加入了更多的功能器件，也對性能要求、線性度、EVM和頻率等提出了更高的要求。因此目前自屏蔽技術和集成化的方案往往是從中高端的產品開始擴展的，但隨著5G的普及，目前中低端手機上也開始涌現這個需求。為了對應中低端產品的成本，Qorvo也會針對不同地區做出對應的方案，比如省去其他頻段等。

而在濾波器方面，Qorvo也談到了5G時代BAW（體聲波濾波器）和SAW（聲表面波濾波器）的選取問題。Qorvo認為BAW從Q值和溫漂等角度來說，性能優于SAW。比如北美的Band13頻段，可能相隔2MHz就到了火警通訊頻道，因此對于溫漂的需求更高。

PAMiD/L-PAMiD產品路線圖 / Qorvo

Qorvo未來也對5GHz等一系列6GHz以下的產品部署進行了規劃，推出更多高度集成的模塊。而毫米波技術應用尚不廣泛，未來若要支持更高頻段下的毫米波，則會對射頻前端的集成帶來更大的挑戰。