手机射频芯片整合将是未来的发展趋势

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通信技术从2G 发展到4G,每一代的蜂窝技术都出现不同面貌的革新。从2G 到3G 增加接收分集技术,3G 到4G 则增加载波聚合,再到4.5G 时则是增加超高频,4x4 MIMO,更多的载波聚合。
 
而这些变革都为手机射频发展带来新的成长动能。手机的射频前端是指介于天线与射频收发之间的通信零部件,包含滤波器、LNA(低噪声放大器)、PA(功率放大器)、开关、天线调谐等。
 
滤波器主要用来滤除噪声、干扰及不需要的信号,只留下所需频率范围内的信号。
 
PA 则是在发射信号时通过PA 放大输入信号,使得输出的信号幅度够大,以便后续处理。
 
开关则是利用开启和关闭之间切换,允许信号通过或不通过。
 
天线调谐器则位于天线之后,但在信号路径的末端之前,使得两侧的电特性彼此匹配,以改善它们之间的功率传输。
 
在接收信号方面,简单来说,信号传输路径是由天线接到信号后,经过开关及滤波器,传至LNA 将信号放大,再到射频收发,最后传送到基带。
 
至于信号发射,则是从基带出发,传送至射频收发后到PA,再到开关及滤波器,最后由天线发射信号。
 
而随着进入5G,更多的频段导入,以及涵盖更多新技术,使得射频前端零部件的价值不断上升。
 
由于5G 导入的技术愈来愈多,射频前端的零件用量和复杂性急剧增加,但智能手机分配给该功能的PCB 空间量却不断下降,而通过模组化提升前端零件的密度就成为趋势所在。
 
为了节省手机成本,空间及功耗,5G SoC 和5G 射频芯片的整合将是未来的发展趋势。而这整合将分成三大阶段:
 
第一阶段:初期5G 与4G LTE 资料的传输将以各自独立的方式存在。以1 个7 nm制程的AP 与4G LTE(包含2G/3G) 基带芯片的SoC,搭配一组射频芯片(RFIC)。
 
而5G 则完全由另一个独立配置进行,包含一个10 nm制程,能同时支援Sub-6GHz 及毫米波段的5G 基带芯片,前端配置2 个独立的射频元件,包括一个支持5G Sub-6GHz射频,另一个是毫米波射频前端天线模组。
 
第二阶段:在考虑制程良率和成本的情况下下,主流配置仍会是一颗独立AP 与一个体积更小的4G/5G 基带芯片。
 
第三阶段:将会出现AP 与4G/5G 基带芯片SoC 的解决方案,LTE 与Sub-6GHz 射频也有机会整合。至于毫米波射频前端仍必须以独立模组存在。
 
据估计,全球射频前端市场将由2017年的151亿美元,成长到2023年的352亿美元,年复合成长率高达14%。此外,根据Navian估计,模组化现在占RF元件市场约30%,在不断整合的趋势下,模组化比率将在未来逐步上升。
 
  
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