智能手機(jī)市場已經(jīng)趨于多樣化，被劃分為多個類別，具有不同的設(shè)計目標(biāo)和重點，這就需要不同的 RF 前端 （RFFE） 集成方法。旗艦手機(jī)是專為超級區(qū)域或全球范圍使用而設(shè)計的高端設(shè)備。它們需要高度集成的 RFFE 架構(gòu)，例如 Qorvo 的 RF Fusion?，該架構(gòu)集成了所有主要的發(fā)射和接收功能，包括支持所有主要的頻段和全球載波聚合部署。該方法最大限度地提升了性能、節(jié)省了空間，并幫助制造商僅僅在單一設(shè)計上采用一些變體 （SKU） 就能實現(xiàn)全球覆蓋。

相比之下，中端區(qū)域性手機(jī)對 RFFE 的要求則大不相同。為最大限度地降低手機(jī)成本，制造商設(shè)法只添加特定區(qū)域頻段所需的 RF 元件，但是，他們需要快速調(diào)整手機(jī)設(shè)計以滿足不同區(qū)域和客戶的需求。這就需要能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計靈活性的 RFFE 架構(gòu)，例如 Qorvo 的 RF Flex?。RF Flex 集成一部手機(jī)在多個區(qū)域環(huán)境中常用的核心 RF 元件，如功率放大器和開關(guān)；然后制造商只需要添加適當(dāng)?shù)?a href="http://www.3532n.com/tags/濾波器/" target="_blank">濾波器，即可迅速生產(chǎn)用于特定區(qū)域和運營商的機(jī)型。

載波聚合的挑戰(zhàn)

如今，先進(jìn)的封裝技術(shù)支持將多個 RFFE 元件整合到集成模塊中，幫助智能手機(jī)制造商加速新手機(jī)的設(shè)計和制造。然而，并非所有的智能手機(jī)都有相同的 RFFE 集成需求；智能手機(jī)市場已經(jīng)趨于多樣化，被分成多個類別，具有不同的設(shè)計目標(biāo)和重點。這就產(chǎn)生了下列問題：RFFE 集成的正確水平是怎樣的？對每個智能手機(jī)類別來說，最好的集成方法是什么？

如今，兩個主要的智能手機(jī)類別分別是專為超級區(qū)域或全球范圍使用而設(shè)計的旗艦手機(jī)，以及為區(qū)域范圍使用而設(shè)計的中端和入門級手機(jī)。這兩個類別有著明顯不同的設(shè)計重點、價位和開發(fā)時間表。

旗艦手機(jī)設(shè)計高端、性能優(yōu)越，通常在全球范圍推出和上市，零售價不低于 500 美元。雖然旗艦手機(jī)數(shù)量相對較少，但是它們卻占了全球手機(jī)銷售額的很大比重，且數(shù)量還在不斷增長。

旗艦手機(jī)的設(shè)計目標(biāo)是僅僅在單一設(shè)計上采用一些變體 （SKU） 就能支持在全球范圍使用。每個 SKU 都包含大量 RF 內(nèi)容以支持多個網(wǎng)絡(luò)和國際使用，通常支持 6 種模式和 15 個以上的 LTE 頻段。為了提供最快的數(shù)據(jù)速率，如今的旗艦手機(jī)還搭載 6 類以上的調(diào)制解調(diào)器，并支持下行和上行載波聚合 （CA）。

對于旗艦手機(jī)的制造商來說，限制 SKU 數(shù)量提供了關(guān)鍵的優(yōu)勢，可以降低生產(chǎn)和庫存管理的復(fù)雜度。旗艦手機(jī)的產(chǎn)品周期相對較長，其 RF 設(shè)計要求通常固定為產(chǎn)品發(fā)布前的 12 至 18 個月。

相比之下，中端和入門級區(qū)域性手機(jī)則專為區(qū)域使用而設(shè)計，具備一些漫游功能。這類手機(jī)的型號和制造商都很多，手機(jī)零售價格低于 500 美元。這個競爭激烈的細(xì)分市場占據(jù)了全球銷量的最大比重，且隨著對價格敏感的消費者從 2G 和 3G 手機(jī)過渡到 4G LTE 手機(jī)，其增長速度比其他細(xì)分市場更快，特別是像中國這樣的市場。

由于中端手機(jī)是專為區(qū)域使用而設(shè)計的，為最大限度地降低手機(jī)成本，制造商設(shè)法只添加特定區(qū)域頻段所需的 RF 元件。一部典型的中端手機(jī)支持 5 種模式和 5-8 個 LTE 頻段，并搭載一個 4 類以上的調(diào)制解調(diào)器；一些機(jī)型提供有限的載波聚合支持，主要為下行載波聚合。

瞬息萬變的市場需求意味著產(chǎn)品開發(fā)時間非常短，需要高度的設(shè)計靈活性，尤其在中國更是如此。例如，一些手機(jī)是專為滿足單一移動網(wǎng)絡(luò)運營商的需求而設(shè)計的。運營商可能會在手機(jī)預(yù)定發(fā)布日期前的 2 至 6 個月才選定一個合約制造商。由于手機(jī)制造商事先并不知曉他們的客戶會是誰，因此他們必須能夠快速地調(diào)整手機(jī)設(shè)計來適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域。

有些制造商專注于國內(nèi)銷售，而有些制造商正在努力拓展海外市場。那些設(shè)法增加出口的制造商開始在他們的中端手機(jī)中加入更多的 LTE 頻段來減少針對新市場開發(fā)機(jī)型所需的工程設(shè)計工作。

在本白皮書中，我們將討論這兩大智能手機(jī)類別 – 旗艦手機(jī)和中端手機(jī) – 的不同 RFFE 集成要求并提供適用于每個類別的 RFFE 架構(gòu)示例。

旗艦手機(jī)的 RFFE 集成

旗艦手機(jī)需要且應(yīng)該具有非常高的 RFFE 集成度。為吸引消費者關(guān)注這些高端設(shè)備，制造商設(shè)法將最高級的功能和性能塞入精美的超薄手機(jī)中。RFFE 必須集成大量的頻段來支持超級區(qū)域或全球范圍的使用，同時采用多個上行和下行載波聚合組合以提高性能。另一個驅(qū)動 RFFE 集成的因素是 RFFE 在手機(jī)里可用的空間有限，因為制造商設(shè)法最大限度地增加分配給電池的空間并加入多個天線以提高性能。

由于旗艦手機(jī)的 RF 需求通常可至少提前一年確定，因此 RFFE 設(shè)計人員可以專注于將最多的功能集成到前端模塊中，而無需太擔(dān)心需求會在模塊設(shè)計周期發(fā)生改變。

專為旗艦手機(jī)設(shè)計的一個 RFFE 架構(gòu)示例是 Qorvo 的 RF Fusion，它將所有主要的發(fā)射和接收功能（包括對主要頻段的支持）都集成到三個緊湊模塊中，實現(xiàn)高、中、低頻段頻譜區(qū)域全覆蓋。該架構(gòu)設(shè)計還支持載波聚合在全球市場的快速部署。每個模塊都集成了功率放大器 （PA）、開關(guān)和濾波器。通過采用先進(jìn)的晶圓級封裝，RF Fusion 比分立元件節(jié)省了大約 30-35% 的空間。

圖 1.Qorvo RF Fusion QM78064 高頻段模塊

圖 1 所示為 RF Fusion QM78064 高頻段模塊，它同時支持 FDD-LTE（帶有集成頻段 7 雙工器）和 TDD-LTE（頻段 40 和 41），并搭載一個支持 20 MHz + 20 MHz 上行載波聚合的寬帶 B41 LowDrift? BAW 濾波器。該模塊還配備一個天線開關(guān)并支持包絡(luò)跟蹤 （ET） 和平均功率跟蹤 （APT），以盡可能減少能源消耗。