半导体行业风云突变,Qorvo能否占得一席之地?

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物联网革命带来了诸多显著影响,其中之一便是整合了数十年来各自独立发展的各种技术生态系统。物联网是一个规模巨大的超级系统,它通过庞大的网络将数据从边缘节点收集到云/数据中心并又将数据传回边缘节点,我们目前所设计的任何系统最终都会与任何其他正在设计的系统相连接。其所需的通信范围之广几乎不可思议,而且大部分的通信都采用无线方式,越接近边缘越是如此。
 
进行信号收发的设备差不多有数十亿之多,而比RF频谱更加拥挤、竞争更加激烈可能只有那些争相想要从中大赚一笔的公司了。现代RF面临着巨大的技术挑战,而且其所需的工程技能和专业知识与RF/数字鸿沟的数字部分通常所需的基本上没有共同之处。这意味着,很多系统设计人员都会在开放市场上寻找所需的RF技术。
 
如果您在过去三年左右的时间里一直忙于一个项目,那么您可能会惊觉于市场的巨大变化,并会好奇地问“Qorvo 到底是谁?”毕竟,拥有上千名员工、可提供各种芯片组合产品、市值120亿美元的世界财富五百强半导体公司通常都不是在短时间内诞生的。但是,这家公司做到了。Qorvo由TriQuint半导体和RF Micro Devices合并而成,成立于2015年。TriQuint(最初是Tektronix的子公司)在砷化镓 (GaAs) 半导体技术领域有着悠久的历史,可追溯至上个世纪80年代中期。RF Micro Devices (RFMD) 成立于上个世纪90年代初,由ADI的几名前员工创立,同时还是GaAs和氮化镓 (GaN) 技术领域的先驱,其自创立之初就专注于RF设计,而TriQuint在早期则主要集中于数字GaAs技术的开发。
 
鉴于如今儿童对RF玩具的巨大需求,在制造从天线到模数转换 (ADC) 级的射频组件方面,采用GaAs和GaN绝对要比普通硅材料更为合适。最近几年,CMOS硅基RFIC和绝缘硅片 (SoI) 技术都取得了诸多进展,但这些解决方案往往侧重于集成而非性能,而对RF组件的性能需求却在持续增加。
 
这意味着许多应用不会选择(或者甚至无法)将RF部件与所有数字部分共同集成到单片SoC中,同时也指明了一个非常明确的突破方向,各大公司可以由此展开竞争,甚至第三方也得以受邀与垂直集成度最高的系统公司进行合作。凭借从两家企业中继承而来的数十年GaAs和GaN专业知识,Qorvo可以充分发挥自己的优势。此外,如果CMOS能继续在RF应用方面取得进展,那么Qorvo收购GreenPeak Technologies将能为公司带来RF硅CMOS技术,确保Qorvo强大的射频产品组合完全可以适应未来的发展。
 
考虑到千兆赫范围内的各种信道像积木一样堆叠在一起,RF系统的性能在很大程度上取决于滤波技术。表面声波 (SAW) 滤波器曾是1.5 GHz以内频率的首选技术,但随着3G、4G和即将实现的5G需求的不断上升以及WiFi设备的迅速增加,体声波 (BAW) 已然成为了明智的首选。凭借在GaN等材料领域的传统优势、丰富的SAW和BAW滤波器技术以及多种创新封装解决方案,Qorvo有望能在呈现爆发式增长的5G和物联网RF市场大放异彩。

尽管不同RF域各自面临的挑战不同,但有一些贯穿整个频谱的共同特点,这些特点对于整个电路板系统的设计至关重要。当然,滤波技术让我们可以对大量的信道进行筛选,以免影响我们接收正确信号的能力。在智能手机等空间受限且信道拥挤的设备中,我们当前采用了WiFi、LTE、蓝牙、4G/3G等各种标准,而随着5G的到来,这一问题将会变得愈发严重。现在,让您的客户将新款智能手机放在双频2.4和5GHz多信道网格WiFi节点的顶部,再启动旁边的微波炉,然后等着重要的电话打进来,这时您便会对“共存滤波”的重要性产生全新的认识。也许,市场可以利用一点自己的共存滤波功能。
 
但对很多系统设计人员来说,如果只要将整个RF部件放入一个黑盒中,它就能神奇般地自己工作,这样是最好不过的了。这很有可能就是RF的发展方向。前端模块 (FEM) 将所有部件组合在一起。通常,FEM由功率放大器、低噪声放大器、开关、混频器和滤波器组成。例如,如果您正在制造移动设备,并且确实需要采用“瑞士军刀”式集成方法,则可以选用将2.4 Ghz和5 GHz 802.11a/b/g/n/ac WiFi开关和低噪声放大器集成于单个FEM的模块。类似的集成水平还可以在不同应用领域间实现,其中包括移动设备、5G基础设施、家庭和商业WiFi以及物联网边缘。
 
一方面,数字域与RF域在不断集成,另一方面,RF专用技术的专业化程度在不断提高,观察这二者之间的竞争较量一定会很有趣。Qorvo等公司坚信RF性能的重要性无可比拟,即便集成水平不断提高,也不会出现全硅CMOS单片全功能器件,即将所有RF功能集成到一个大的全功能SoC上。
 
也许,随着系统级封装集成生态系统的不断发展,这一对立局面会得到缓解,进而能够设计出高性价比的SiP,可轻松地将数字CMOS小芯片与GaN或其他RF友好型工艺器件进行融合与互连,既让系统设计人员在系统的每一部分获得全球最好的半导体工艺,同时又保留通过SiP进行集成的优势。尽管与单片硅相比,SiP的系统成本尚未达到能够让许多应用转而采用它的可接受程度,但SiP在不久的将来就可实现商品化,并还会有稳健的设计流程支持。
 
我们希望这一切能尽快实现,以免CMOS这头贪婪的巨兽让这一系列极具前景、充满价值的有趣技术彻底丧失活力。RF技术在智能时代的重要性会继续提高,这是不可避免的,但也可以说是一种令人悲哀的倒退。

 

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