摩尔芯闻 > 行业新闻 > 半导体 > [原创] 射频前端信号干扰的解决之道

[原创] 射频前端信号干扰的解决之道

半导体行业观察 ·2020-10-31 11:47·半导体行业观察
阅读:3280


当下,手机内的芯片元器件密度越来越高,特别是5G时代的到来,各种新功能和高性能成为了必选项,比如摄像头,各种各样的传感器等,这些器件占用了很多手机的物理空间,而给射频前端(RFFE)留下的空间越来越紧迫,可以利用的空间越来越少。这些对手机设计提出了前所未有的挑战,其中,射频前端尤为突出。

早些年,手机射频前端的各个芯片元器件都是分立的,比如PA、射频开关、滤波器、双工器等,都是彼此独立存在于手机内部的。但从五六年前开始,这种分立设计已经不能满足手机内部芯片元器件高密度的发展需求,开始出现一些把PA跟开关集成的方案,称为TX Module,也有把开关跟滤波器集成的,称为FEM。近几年,随着LTE,以及5G下的MIMO设计出现以后,射频前端的方案更加复杂,用到的器件比以前越来越多,碰到的难题也越来越多。

这些应用需求与挑战给射频芯片传统三强带来了更多商机,特别是Qorvo,近几年,该公司攻克了很多集成化方案难题,特别是射频前端模块PAMiD,很有特色,它把PA、滤波器、开关,甚至一些LNA(低噪放)也集成进了模块。

对于PAMiD,Qorvo华北区应用工程经理张杰(Fiery Zhang)先生说:“该模块的空间会比分立方案省很多,因为它将5、6个器件封装在了一起,组成一个‘器件’,减少了很多PCB上的布局工作。”如果用分立器件方案去实现相同的功能,需要在PCB上走很多线,比如说PA要走线连到滤波器,滤波器还要走线连到开关,非常繁琐,集成以后,这些走线就不需要了,使得PCB布局更为灵活,会节省解决方案的空间。

张杰(Fiery Zhang),Qorvo华北区应用工程经理

另外,在产品集成的过程中,不是单单的做整合,据张杰介绍,Qorvo一方面会进一步改善它的性能,另一方面会解决这些产品在集成过程中的兼容性问题,或者互扰的问题。比如说分立的器件,如果只是一个单独的PA,设计的时候,主要考虑PA需要关注的问题;设计滤波器的时候,主要考虑滤波器需要关注的问题;做开关的时候,主要考虑开关的设计问题。但手机终端领域,客户在设计的过程中需要考虑PA跟开关、滤波器等兼容性的问题。一起用的时候,还能不能发挥出100%的性能,就需要在PCB板上做进一步的调试和优化。

集成方案的优势在于提前为客户做好了上述工作,还有干扰问题,现在,PCB面积越来越紧凑,器件的布局非常紧密。而且功能模块越来越多,很多都会同时工作,所以,互扰是一个非常难解决的问题。对此,张杰表示,我们在集成的过程中,已经把这些器件的互扰问题考虑进去了。

自屏蔽技术Micro Shield


为了解决互扰问题,自屏蔽技术Micro Shield应运而生。实际上,该技术早在20年前就出现了的射频方案设计领域,只不过那时候的市场需求不紧迫,量比较小,所以发展较为缓慢。但近些年,射频前端的快速发展给Micro Shield提供了广阔的发展空间。

近几年,Qorvo在PAMiD上也推出了自屏蔽专利技术,显著降低了手机内的信号干扰问题。加上自屏蔽技术以后,客户设计屏蔽罩的时候,可以少考虑一些这样的因素。屏蔽罩的形状、高度,就不再受那么多局限了。


对于这项技术,Qorvo封装新产品工程部副总监赵永欣(York Zhao)先生表示:“其实,我们的自屏蔽技术并不是一个全新的技术,我们在十几年前就已经有这个技术了,经过这么多年的迭代,现在到了最新一代。之前的应用范围比较窄,直到最近两三年,用量大幅增长。另外,我们把很多以前的分立元件放在了同一个模块里,它本身内部也会有一些干扰。我们现在的技术,可以实现选择性的屏蔽。也就是把它内部的一些器件的相互影响隔离开。这是一个很新的技术,通过它可以节省很多手机设计空间。同时,对于手机上其它功能块芯片的干扰,也会降到最低,或者可以忽略不计。”

以L-PAMiD为例,集成了LNA和PA,PA的发射功率是比较大的,接收端的信号比较小,接收这边容易发生干扰,这时,设计的时候要做一些自屏蔽,不能让发射端的干扰影响接收端,这些在设计的时候需要提前考虑。

据悉,Qorvo正在逐步改善这种选择性屏蔽技术的工艺稳定性,做到了可以量产的标准。将来还会有更多产品采用这种技术。

赵永欣(York Zhao),Qorvo封装新产品工程部副总监

据赵永欣介绍,这种自屏蔽技术主要是通过电镀来实现的,它的可靠性还是非常高的,因为它不是通过喷涂,而是通过电镀腐蚀之后,再附着上去,这样的屏蔽性能会比较好。

赵永欣表示,这种自屏蔽技术,实际上就是当前用于射频前端先进封装技术的一个工艺步骤,所以它已经包含在先进的封装技术里面了。另外,随着器件不断缩小,但功能越来越多,而且器件的数量也越来越多,复杂的器件也会比较多。这对封装来讲,是有一个很大的挑战。高集成度不仅仅体现在长宽的尺寸上,还有高度尺寸,也要逐渐下降。所以,这方面也要有一些新的技术去保证。

成本


据悉,对于这种自屏蔽技术的成本问题,可以分两方面,一是在相同的功能条件下,如果都有屏蔽的话,它的成本,特别是量产之后的成本,还是相对比较低的。

据赵永欣介绍,通过几年的开发,实现这种技术产品的工艺水平有了很大的提高,提升了屏蔽方案的集成度,它所占的体积和厚度,也是越来越薄,这对于降低器件的整体成本,也是一种贡献。

自屏蔽技术最早是在中高端手机上采用,但是现在我们也看到,中低端手机上也开始有这种需求的趋势。因为手机的更新换代还是比较快的,以前中低端手机追求低价格,在这个基础上可以省掉很多功能件。但是,随着5G的逐步推广,5G手机逐渐普及,中低端产品也开始加入5G的支持。与4G不同,5G射频前端需要支持4×4的MIMO,这样,至少要多加4路的接收器件。因此,中低端手机也需要这种集成方案和自屏蔽技术。

由于中低端手机对成本比较敏感。Qorvo会针对中低端手机的需求,去做一些更适合的集成方案。比如中低端手机集成方案里的滤波器等,会针对中国的需求去做,其它不需要的漫游功能会省掉。Qorvo正在针对中低端需求做相应的改良,以及成本方面的优化。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


今天是《半导体行业观察》为您分享的第2479期内容,欢迎关注。

推荐阅读


汽车芯片产业强势复苏

迟到的2020年半导体之春

2020年最值得关注的“中国芯”


半导体行业观察

半导体第一垂直媒体

实时 专业 原创 深度


识别二维码 ,回复下方关键词,阅读更多

存储|晶圆| SiC|AMD|射频|台积电|美国|苹果

回复 投稿 ,看《如何成为“半导体行业观察”的一员 》

回复 搜索 ,还能轻松找到其他你感兴趣的文章!

分享到:
微信 新浪微博 QQ空间 LinkedIn

上一篇:关于英伟达收购Arm的那些争议点

下一篇:紫光国微子公司拟挂牌转让紫光同创4.5%股权

打开摩尔直播,更多新闻内容
半导体大咖直播分享高清观看
立即下载