【導讀】5G願景的真正實現，還需要更多創新。網絡基站和用戶設備（例如：手機） 變得越來越纖薄和小巧
，能耗也變得越來越低。為了適合小尺寸設備
，許多射頻應用所使用的印刷電路板（PCB）也(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)減(jian)小(xiao)尺(chi)寸(cun)。因(yin)此(ci)
，射(she)頻(pin)應(ying)用(yong)供(gong)應(ying)商(shang)必(bi)須(xu)開(kai)發(fa)新(xin)的(de)封(feng)裝(zhuang)技(ji)術(shu)，盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)射(she)頻(pin)組(zu)件(jian)的(de)占(zhan)位(wei)麵(mian)積(ji)。再(zai)進(jin)一(yi)步(bu)，部(bu)分(fen)供(gong)應(ying)商(shang)開(kai)始(shi)開(kai)發(fa)係(xi)統(tong)級(ji)封(feng)裝(zhuang)辦(ban)法(fa)（SiP），以減少射頻組件的數量，盡管這種辦法將會增加封裝成本。

『這個知識不太冷』係列，旨在幫助小夥伴們喚醒知識的記憶，將挑選一部分Qorvo劃重點的知識點，結合產業現狀解讀
，以此溫故知新、查漏補缺。本篇推文繼續談5G射頻~

探索射頻前端技術的不同

5G願景的真正實現
，還需要更多創新。網絡基站和用戶設備（例如：手機） 變得越來越纖薄和小巧
，能耗也變得越來越低。為了適合小尺寸設備，許多射頻應用所使用的印刷電路板（PCB）也(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)減(jian)小(xiao)尺(chi)寸(cun)。因(yin)此(ci)
，射(she)頻(pin)應(ying)用(yong)供(gong)應(ying)商(shang)必(bi)須(xu)開(kai)發(fa)新(xin)的(de)封(feng)裝(zhuang)技(ji)術(shu)，盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)射(she)頻(pin)組(zu)件(jian)的(de)占(zhan)位(wei)麵(mian)積(ji)。再(zai)進(jin)一(yi)步(bu)，部(bu)分(fen)供(gong)應(ying)商(shang)開(kai)始(shi)開(kai)發(fa)係(xi)統(tong)級(ji)封(feng)裝(zhuang)辦(ban)法(fa)（SiP）
，以減少射頻組件的數量
，盡管這種辦法將會增加封裝成本。

係統級封裝辦法正在被用於射頻前端，而射頻前端包含基站與天線中間的所有組件。

一個典型的射頻前端由開關
、濾波器

、放大器及調諧組件組成。這些技術設備的尺寸不斷減小
，並且相互集成度不斷加大。結果，在手機、小蜂窩

、天線陣列係統、Wi-Fi等5G應用中
，射頻前端正在變成一個複雜的、高度集成的係統封包。

不管怎樣，5G願景的實現都需要射頻技術和封裝技術的顛覆性創新。

#氮化镓技術#

氮化镓（GaN）是一種二進製III/V族帶隙半導體，非常適合用於高功率、耐高溫晶體管。氮化镓功率放大器技術的5G通信潛力才剛剛顯現。氮化镓具有高射頻功率
、低直流功耗
、小尺寸及高可靠性等優勢
，讓設備製造商能夠減小基站體積。反過來，這又有助於減少5G基ji站zhan信xin號hao塔ta上shang安an裝zhuang的de天tian線xian陣zhen列lie係xi統tong的de重zhong量liang，因yin此ci可ke以yi降jiang低di安an裝zhuang成cheng本ben。另ling外wai
，氮dan化hua镓jia還hai能neng在zai各ge種zhong毫hao米mi波bo頻pin率lv上shang，輕qing鬆song支zhi持chi高gao吞tun吐tu量liang和he寬kuan帶dai寬kuan。

對於高功率基站應用
，相比於鍺矽（SiGe）或矽（Si）等其他功率放大器技術，在相同EIRPmubiaozhixia，danhuajiajishudezonggonglvhaosangengdi，ruxiatusuoshi。danhuajiajianshaolezhengtixitongdezhonglianghefuzaxing

，tongshihairengbaochijiaodigonghao
，yincigengshihetashanganzhuangxitongdesheji。

氮化镓技術最適合實現高有效等向輻射基站功率（EIRP），如下圖所示。美國聯邦通信委員會定義了非常高的EIRP限值

，規定對於28GHz和39GHz頻帶

，每100MHz帶寬需要達到75dBm功率。因此帶來了哪些挑戰？相關設備的搭建既要滿足這些目標
，又要將成本、尺寸、重量和功率等保持在移動網絡運營商的預算範圍內。氮化镓技術是關鍵；相比於其他技術，氮化镓技術在達到以上高EIRP值時，使用的元件更少

， 並且輸出功率更高。

半導體技術與EIRP需求的適應性比較

對於高功率基站應用，相比於鍺矽（SiGe）或矽（Si）等其他功率放大器技術，在相同EIRPmubiaozhixia，danhuajiajishudezonggonglvhaosangengdi

，ruxiatusuoshi。danhuajiajianshaolezhengtixitongdezhonglianghefuzaxing，tongshihairengbaochijiaodigonghao，yincigengshihetashanganzhuangxitongdesheji。

氮化镓減少了基站設計的複雜性
，降低了成本

氮化镓技術的部分重要屬性：

可靠性與結實性：danhuajiadegonglvxiaolvgenggao，yincijiangdilereliangshuchu。danhuajiadedaixikuan
，nenggounaishougenggaodegongzuowendu，yincikeyijianshaojincouquyudelengquexuqiu。youyudanhuajianenggouzaitashangyingyong（例如：天線陣列係統）的高溫條件下工作

，因此可以不需要冷卻風扇

，以及/huozhekeyijianshaosanreqidetiji。lishishang，lengquefengshanyouyuqijixiexingzhi，yizhishizaochengwaichangguzhangdeshouyaoyuanyin。daxingsanreqibujinyingjianbenshengouchengzhongdachengben，bingqieyouyuzhongliangyuanyin
，haikenengdailaiewaiderenlichengben。shiyongdanhuajiakeyirangrenmenbuzaishiyongzhexiegaochengbendesanrebanfa。

低電流消耗：氮dan化hua镓jia降jiang低di了le工gong作zuo成cheng本ben，產chan生sheng的de熱re量liang也ye更geng少shao。另ling外wai，低di電dian流liu還hai有you助zhu於yu減jian少shao係xi統tong功gong耗hao和he降jiang低di電dian源yuan需xu求qiu。再zai者zhe
，由you於yu功gong耗hao降jiang低di
，服fu務wu提ti供gong商shang也ye減jian少shao了le運yun營ying支zhi出chu。

功率能力：相(xiang)比(bi)於(yu)其(qi)他(ta)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)，氮(dan)化(hua)镓(jia)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)。市(shi)場(chang)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)以(yi)及(ji)對(dui)於(yu)基(ji)站(zhan)高(gao)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)的(de)需(xu)求(qiu)，更(geng)加(jia)有(you)利(li)於(yu)氮(dan)化(hua)镓(jia)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)。

頻率帶寬：氮化镓擁有高阻抗和低柵極電容，能夠實現更大的工作帶寬和更高的數據傳輸速度。另外，氮化镓技術還在3GHz以上擁有良好的射頻性能，其他技術（例如：矽）在這個頻率範圍的性能卻不佳。今天氮化镓模塊和功率放大器提供的寬帶性能，能夠支持5G前所未有的帶寬需求。

集成：5G需要體積更小的解決方案，這促使供應商將大規模、包bao含han多duo個ge技ji術shu的de離li散san式shi射she頻pin前qian端duan
，替ti換huan成cheng單dan體ti式shi全quan麵mian集ji成cheng解jie決jue方fang案an。氮dan化hua镓jia製zhi造zao商shang開kai始shi抓zhua住zhu這zhe個ge潮chao流liu
，開kai發fa那na些xie能neng夠gou將jiang收shou發fa鏈lian條tiao整zheng合he到dao單dan一yi封feng裝zhuang的de全quan麵mian集ji成cheng解jie決jue方fang案an。這zhe進jin一yi步bu減jian少shao了le係xi統tong的de體ti積ji、重量和上市時間。

#體聲波濾波器技術#

youyuxinzengpindaihezaibojuhe
，zaijiashangfengwotongxinbixuyuxuduoqitawuxianbiaozhungongcundeshishi，ganshewentibiyiwanggengjiayanzhong。yaojianshaopindaiyubiaozhunzhijiandeganshe，lvboqijishushiguanjian。

表麵聲波濾波器和體聲波濾波器具有占位麵積小、性能優異、經濟適用等優勢，在移動設備濾波器市場上居於主導地位。

體聲波濾波器最適合1GHz至6GHz的頻段，表麵聲波濾波器最適合1GHz以下的頻段。因此

，體聲波的5G “甜蜜點”是低於7GHz的頻段。

體聲波和表麵聲波能夠減少LTE、Wi-Fi、自動通信以及新的7GHz以下5G頻率的幹涉
，同時又能滿足製造商嚴格的體積和性能標準。

對於智能手機設計者， 5G的de推tui出chu對dui於yu電dian池chi壽shou命ming和he主zhu板ban空kong間jian又you是shi一yi個ge挑tiao戰zhan。隨sui著zhe每mei代dai產chan品pin推tui陳chen出chu新xin，集ji成cheng的de壓ya力li和he縮suo小xiao體ti積ji的de壓ya力li不bu斷duan增zeng加jia。在zai較jiao高gao頻pin率lv下xia工gong作zuo
，意yi味wei著zhe功gong率lv放fang大da器qi效xiao率lv降jiang低di，同tong時shi天tian線xian和he線xian路lu的de損sun耗hao增zeng加jia。另ling外wai，5G手機還需要增加射頻開關，因此帶來更多鏈路預算損失。（所謂“鏈路預算”，是指在電信係統中，從發送器經由電纜、走線等直至接收器，在這一過程中產生的所有增益與損失的總和。）

不出意外，從4G到5G，shoujilianzhuangdelvboqishuliangjijuzengjia，ruxiatusuoshi。zaibojuheshilvboqishuliangzengjiadezhuyaocuchengyinsu。suizhequanqiuzaibojuheyijishoujizhongbiaozhunhepindaideshuliangyuelaiyueduo，lvboqijishufangxingweiai。lingwai，zaizaibojuheyijishoujixingnengyouhuaxuqiudequshixia，lvboqidefuzaxingyezaizengjia。

智能手機與集成濾波器技術

體(ti)聲(sheng)波(bo)技(ji)術(shu)的(de)一(yi)項(xiang)優(you)勢(shi)就(jiu)是(shi)散(san)熱(re)，如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。如(ru)前(qian)所(suo)述(shu)，放(fang)大(da)器(qi)功(gong)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)導(dao)致(zhi)熱(re)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)。如(ru)果(guo)為(wei)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)或(huo)信(xin)號(hao)範(fan)圍(wei)問(wen)題(ti)而(er)增(zeng)加(jia)放(fang)大(da)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)，則(ze)發(fa)送(song)濾(lv)波(bo)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)也(ye)將(jiang)增(zeng)加(jia)。該(gai)熱(re)量(liang)對(dui)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)和(he)工(gong)作(zuo)壽(shou)命(ming)都(dou)有(you)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)，並(bing)且(qie)會(hui)在(zai)衰(shuai)減(jian)區(qu)域(yu)和(he)傳(chuan)輸(shu)頻(pin)帶(dai)造(zao)成(cheng)頻(pin)率(lv)偏(pian)移(yi)。體(ti)聲(sheng)波(bo)技(ji)術(shu)有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)輕(qing)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)，因(yin)為(wei)SMR體聲波濾波器（BAW-SMR）產生垂直熱通量
，有助於將熱量導離設備。在高頻率下，反射器層變得更薄，這更加有助於體聲波諧振器的散熱。

SMR BAW濾波器功率處置方式

#射頻技術、封裝及設計#

射頻前端由多個半導體技術設備組成。眾多的5G應用需要五花八門的處理技術、設計技巧、集成辦法和封裝辦法

，以滿足各個獨特用例的需求。

對於5G的7GHz以下頻段，相應的射頻前端解決方案需要創新封裝辦法，例如
，提高組件排列的緊湊度；縮短組件之間的導線長度
，以盡量減少損耗；采用雙麵安裝；劃區屏蔽
； 以及使用更高質量的表麵安裝技術組件等。

所有5G用例都需要射頻前端技術。根據射頻功能
、頻帶、功率等級等性能要求，射頻半導體技術的選擇不盡相同。如下圖所示，每個射頻功能和應用分別對應多個半導體技術。

5G射頻通信技術

這些應用需要五花八門的處理技術、設計技巧
、集成辦法和封裝辦法，以滿足各個獨特用例的特定需求。

文章來源：Qorvo半導體

免責聲明：本文為轉載文章
，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

連接器如何推動可持續發展

自走式電器上的電池放電保護

高壓MOS/低壓MOS在單相離線式不間斷電源上的應用

國際電子電路（深圳）展覽會（HKPCA Show）12月6-8日深圳舉辦

魏少軍：國產替代不是低水平代名詞，杜絕芯片業“精神分裂式”內卷