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从PAMiD看射频前端模块化的演进和未来

爱集微 ·2020-12-11 00:00·电子工程世界
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在5G技术的助推下,射频前端模块也在进行着新一轮的技术革新。

随着射频前端模块技术的逐步成熟,当前集成多模多频的PA、RF开关及滤波器的模组化程度相对较高的PAMiD(集成双工器的功放模块)在5G时代的需求不断增长,但研发实力和供应链整合能力的差异,对国内射频前端厂商而言,仍是掣肘。在持续的技术演进过程中,国内射频前端厂商仍有待加速突围之路。

模块化的演进

众所周知,射频前端作为所有通信设备的核心,包括射频功放、滤波器(双工器)、射频开关、射频低噪放、天线调谐、包络跟踪等,决定了通信质量、信号功率、信号带宽、网络连接速度等。

纵观智能手机中射频前端的发展历程,其集成度和价值量也成倍增加。据国金证券数据显示,从2G时代到5G的sub-6GHz,价值量从0.7美金增至32美金。同时,从2G时代PA,到3G时代的PA、滤波器及开关,再到4G时代频段的大幅增加,滤波器、开关、Tx/Rx滤波器(BAW)等大幅增加,直至5G时代的频段、滤波器、开关、Tx/Rx滤波器(BAW)等在4G基础上成倍增加。

准确说,从设计和性价比角度而言,在5G来临前,射频前端以分立和模块这两种方式存在于市场中。4G时代,出于空间和成本等考量,仅高端手机会采用射频前端模块。

而在5G时代,随着5G通信技术的发展,多样化功能、功耗增加,频段增加,助推着射频前端朝着集成化和模块化持续升级,其市场价值也持续增长。

与此同时,根据Yole的预测,全球射频前端市场,将由2017年的151亿美元,增加到2023年的352亿美元,年复合增长率达到14%,射频前端的器件数量和价值量将成倍增长。

国内射频芯片厂商开元通信称:“在国际巨头寡占的射频前段市场,模组化产品才是国际竞争的主赛道,而在国内射频前端市场,分立器件仍是当前本土竞争的主赛道,本土公司缺乏先进滤波器技术及产品,模组化能力普遍不强。”

“在射频前端模块领域,中低端的同质化和高端的工艺、技术瓶颈并存,这也是当下国内手机射频前端厂商的困境,特别是滤波器的技术短板,成为高度集成的大阻碍。”业内人士分析。

虽然阻碍重重,但在技术发展和市场需求的双重作用下,5G时代的射频前端模块化的重要性不言而喻,PAMiD正成为5G手机射频前端模块设计的下一个风向标。

下一个方向在哪?

模块化是射频前端目前以及今后的一个重要发展趋势。“随着5G网络的建设以及5G终端的积极推广,不论是从移动终端的天线数还是支持的频段数量来看,都较以往有了大幅增加;使用分立器件一方面增加了集成商的设计难度和产品的一致性,另一方面在手机PCB空间上已经很难以分立器件方式集成所有的射频前端器件,因此,模块化是射频前端发展的必然趋势。”业内人士分析。

相对国际巨头在射频前端模块化的成就,国内厂商还处于探索阶段。除了积极尝试导入国内厂商的高集成度射频前端方案,以降低产品成本或应对未来供应链环节的不确定性。总体而言,高度集成之后,对性能、兼容性等问题的综合考量,成为PAMiD持续整合的重要趋势。

“5G智能手机需要兼容2G/3G/4G,射频前端占用面积较大,为了节省空间,中低频段5G射频前端主要以PAMID/L-PAMID(PA+滤波器+Switch+LNA)形式存在。”上述业内人士补充道。

无独有偶,不久前射频前端巨头之一的Qorvo也提出,下一步将低噪声放大器(LNA)集成到PAMiD中,是推动射频前端模块继续发展的重要动力之一。

在5G商业化的落地之中,智能手机的天线和射频同路数量将显著增加多,对射频低噪声放大器的数量需求也会迅速增加,在手机PCB板空间有限的情况下,如何实现高度集成的模块化功能,成为新的思考。

诚然,作为全球前四大射频前端厂商之一,Qorvo在高集成度射频前端模组设计能力的基础上,提出了自屏蔽技术。

但纵观全球射频前端产业链,在射频器件和模块领域,国内厂商的差距犹存,国内大部分公司的产品集中于中低端的分立器件,而5G射频前端中的高性能滤波器、高集成度射频前端模组等产品,更需要国外厂商提供。

对此,业内人士坦言:“国内市场PAMiD的爆发,要等国内滤波器技术赶上日本和美国的水平才能实现,预计还需要两三年左右。”

与此同时,在模块化的进程中,仍有诸多难点需要克服。“主要的难点集中于产品研发:一方面需要提高PA、Switch、Filter、LNA等各类射频产品的性能,争取能够达到国外同类产品水平;二是国内厂家尤其是功放设计厂家,基本都是Fabless设计企业,而国外Qorvo,Skyworks在PA方面都是IDM,可以有更多的工艺手段来提高产品性能,这方面是国内PA企业需要加强的;再者,集成度比较高的如PAMiD、LPAMiD等产品,集成了各种分立器件以及无源器件,而目前国内在高品质滤波器这块跟国外差距还比较大,这对模块化的射频前端性能影响很大,加强国内企业在SAW、BAW方面的技术水平是一个亟待解决的问题。”业内人士剖析。

总体而言,在移动通信技术的发展进程中,为了满足更多频段、更高宽带等需求,高度集成的模块化产品是射频前端发展的必然趋势,毫米波通信的到来也在不久之后。除此此外,Qorvo提出的自屏蔽封装技术,可以降低采用机械屏蔽罩带来的不必要耦合影响,也是未来射频前端模块化发展的一大方向。


关键字: PAMiD 编辑:北极风 引用地址: http://news.eeworld.com.cn/xfdz/ic519497.html
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