RF自屏蔽技術(shù)將在5G時代發(fā)揮更大的作用

5G時代的到來為智能手機帶來了新的增長機會，據(jù)Strategy Analytics近日發(fā)布的最新報告顯示，今年一季度全球5G手機需求大漲，其首季出貨量，超過去年的1870萬臺至2410萬臺。

5G智能手機的發(fā)展也為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了新一輪的技術(shù)變革。眾所周知，5G時代下，移動設(shè)備能夠使用的頻段逐漸增多，這也意味著需要增加更多的射頻元件。射頻前端器件的數(shù)量增加導(dǎo)致手機內(nèi)PCB空間緊張，工藝難度提升，這也導(dǎo)致射頻前端的復(fù)雜性呈指數(shù)增長。為了保障智能手機能夠在滿足5G性能要求的情況下向輕薄化方向發(fā)展，集成式射頻前端應(yīng)運而生。

射頻前端模塊的發(fā)展

射頻前端向模塊化發(fā)展的歷史，可以追溯到當(dāng)時的4G時代。3G/4G時代射頻前端集成度取決于設(shè)計和性價比，在這種情況下，射頻前端以分立式和模塊這兩種方式存在于市場。當(dāng)時，出于空間的考慮，4G時代的高端手機往往會采用射頻前端模塊。

隨著射頻前端模塊技術(shù)的成熟以及市場的需求，自2016年以后，市場中主要的射頻前端都開始向模塊化方向發(fā)展，雙工器、天線開關(guān)等幾大模塊開始被集成到射頻前端中。在這期間，射頻前端模塊也發(fā)展出了數(shù)種類別，包括 ASM，F(xiàn)EMiD，PAMiD 等等。其中，目前模組化程度最高的是PAMiD，主要集成了多模多頻的 PA、RF 開關(guān)及濾波器等元件。對于手機廠商來說，PAMiD的出現(xiàn)讓射頻前端從以前一個復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計工程變得更加簡單。

而伴隨著5G時代的來臨，手機所需的PAMiD也正在持續(xù)進行著整合。Qorvo作為全球射頻領(lǐng)域的佼佼者，其利用高度集成的中頻 / 高頻模塊解決方案，已經(jīng)為多家智能手機制造商提供了廣泛的新產(chǎn)品發(fā)布支持。

對于PAMiD接下來的發(fā)展，Qorvo認(rèn)為，將LNA集成到PAMiD中，是推動射頻前端模塊繼續(xù)發(fā)展的重要動力之一。有報道指出，隨著5G商業(yè)化落地，智能手機中天線和射頻通路的數(shù)量將顯著增多，對射頻低噪聲放大器的數(shù)量需求會迅速增加，而手機PCB卻沒有更多的空間。在這種情況下，將LNA集成到PAMiD中成為了行業(yè)的一種發(fā)展趨勢。Qorvo表示，從PAMiD到L-PAMiD，射頻前端模塊可以實現(xiàn)更小尺寸，支持更多功能。

RF自屏蔽技術(shù)將在5G時代發(fā)揮更大的作用

蜂窩發(fā)射模塊對手機內(nèi)的任何元件來說都將產(chǎn)生輻射功率，從而可能誘發(fā)EMI和RFI，伴隨著越來越多的元件都被集成到射頻前端中，產(chǎn)生EMI和RFI的風(fēng)險也變得越來越大。在這種情況下，就需要RF屏蔽技術(shù)來降低與EMI及RFI相關(guān)的輻射。

RF屏蔽技術(shù)并不是面向5G的全新技術(shù)。在過去，射頻前端模塊采用外置機械屏蔽罩的方式進行RF屏蔽，但采用外置機械屏蔽罩的方式可能會導(dǎo)致靈敏度下降，也可能會導(dǎo)致諧波升高。

針對這種情況，Qorvo推出了Micro Shield自屏蔽技術(shù)。簡單來說，Micro Shield自屏蔽技術(shù)就是在模塊的表面再涂一層合金，取代原來外置的機械屏蔽罩，以起到屏蔽干擾信號的作用。據(jù)相關(guān)報道顯示，最早一代的Micro Shield技術(shù)可將當(dāng)時RF的高度和體積分別降低15%和25%。這也使得采用Micro Shield技術(shù)的手機制造商能夠在更小的板級空間上，獲得更高的RF性能。

尤其是在5G時代下，手機需要支持更多的頻段。但由于RF信號在發(fā)送時會對其他敏感模擬電路模塊造成干擾，這就需要更合理PCB布局來減少RF信號產(chǎn)生的影響，而采用RF自屏蔽技術(shù)則可以讓PCB的布局更加靈活。同時，5G時代的到來，手機PCB的空間變得越來越緊張，更小的模塊設(shè)計成為了手機元件未來發(fā)展的方向之一，在這個過程當(dāng)中，用RF自屏蔽技術(shù)來代替厚重的機械屏蔽罩也就成為一股行業(yè)潮流。在這種市場需求下，Qorvo所推出的Micro Shield自屏蔽技術(shù)的優(yōu)勢就被凸顯了出來。

Qorvo認(rèn)為，Micro Shield自屏蔽技術(shù)將在5G時代發(fā)揮更大的作用。結(jié)合5G時代的集成化趨勢來看，Micro Shield自屏蔽技術(shù)將有助于L-PAMiD的進一步發(fā)展。Qorvo指出，因為外部LNA通常在物理上不靠近功放，因此，PAMiD對RF自屏蔽的需求并不高（PAMiD往往會采用外置機械屏蔽罩的方式）。但伴隨著5G時代對L-PAMiD需求的增加，如果外置機械屏蔽罩設(shè)計不正確，L-PAMiD的靈敏度將會受到嚴(yán)重的影響。因此，受惠于5G時代的來臨，Micro Shield自屏蔽技術(shù)的價值將得以放大。下圖顯示：經(jīng)過優(yōu)良設(shè)計的自屏蔽模組，能夠100倍地減少LNA區(qū)域的表面電流。

射頻前端模塊未來發(fā)展方向

從Qorvo在射頻前端的發(fā)展路線圖來看，將LNA集成到PAMiD中以及采用自屏蔽技術(shù)將是手機射頻前端模塊未來發(fā)展的兩個重要方向。

就目前市場情況來看，PAMiD是高度整合的定制模組，雖然它能夠帶來足夠高的性能體驗，但由于其成本高，因此，也僅有Apple、三星和華為等少數(shù)廠商選用。同樣，Micro Shield自屏蔽技術(shù)也是由于成本原因，而往往僅被高端手機所采用。但是伴隨著5G時代的到來，采用Micro Shield自屏蔽技術(shù)的L-PAMiD顯然能夠為廠商帶來更大的價值，這也就意味著這種射頻前端模塊在中低端手機領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間。

Qorvo指出，伴隨著Micro Shield自屏蔽技術(shù)在工藝上的改進，這種技術(shù)的成本有望進一步降低。同時，L-PAMiD的成本也會隨著技術(shù)的成熟而降低。按照這種發(fā)展趨勢，采用Micro Shield自屏蔽技術(shù)的L-PAMiD將會逐漸被中低端手機所接受。Qorvo預(yù)計，在今年下半年，市場中就會有中低端手機采用這種射頻前端模塊。

結(jié)語

射頻前端模塊的技術(shù)創(chuàng)新推動了移動通信技術(shù)的發(fā)展。在5G時代的潮流中，射頻前端模塊也在進行著新一輪的技術(shù)革新。Qorvo作為射頻前端模塊領(lǐng)域的重量級玩家之一，他在射頻前端模塊上的技術(shù)更新，或許能夠代表著這個行業(yè)未來的發(fā)展方向。