5G设计面临新挑战，RF前端过于依赖先进封装

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在智能手机电子设计领域，5G RF 前端复杂功能的出现对系统设计提出了一系列新挑战。

在智能手机的有限空间内，对多个 5G 频率、TDD 和 FDD 的需求，甚至多个毫米波天线模块的需求，都促使业界寻求解决方案，以解决这种复杂性问题。

5G 设计中应用的主要技术不仅专注在最基础的硅芯片上，还关注封装和组件致密化的进步。在这里，我们分析一下具有代表性的第二代 5G 智能手机，以观察 RF 组件行业在多大程度上依靠 5G RFFE 的高级封装和组件集成。

三星 Galaxy S20 系列代表了最新、最复杂的 5G RF 前端设计。射频不仅支持传统的 2G/3G/4G，而且还支持 6 GHz 以下和毫米波 5G。集成的功率放大器模块是在深入研究了调制解调器和 RF 收发器之后的主要 RFFE 组件，展示了后期 5G 设计的 RF 致密程度和复杂性。高通 X55 调制解调器在这里开放了 FDD 5G 支持，因为全球运营商以低频段提供必要的信号覆盖范围来大规模部署 5G。

此外，中高频段 LTE 的 PAMiD 在 5G 设计中将 LTE 部分模块化至关重要。由于大多数 5G 部署都是基于 NSA 的，因此存在锚定 LTE 信号至关重要。在三星 Galaxy S20 中发现了来自 Qorvo 的中高频段 PAMiD。

而 5G 的真正好处最终会在越来越高的频率下实现。在这里，我们有适用于 Galaxy S20 的 TDD 频段 n41（2.5GHz）的 Qualcomm QPM6585 PAMiF（具有集成滤波器的功率放大器模块）。n41 频段支持北美市场，实际上被认为是“中高频段”频率。全球大多数 5G 部署都处于 n78（3.5GHz）的超高频段（UHB）频率。由于 5G 提供了更大的带宽覆盖范围，因此需要单独的 PAMiF。

到目前为止，我们已经研究了 Sub-6GHz 5G / 4G RFFE 组件。随着 5G 的成熟，预计将需要毫米波频率（24GHz 或更高）来继续满足对无线宽带和容量不断增长的需求。在新一代 Samsung Galaxy S20 Ultra 5G 智能手机中，除 Sub-6 GHz 的 RFFE 外还包括 mmWave 天线模块。与 Sub-6 GHz 的 RFFE 相比，mmWave 天线模块是 RFFE 系统集成的终极产品。三星内部的 Qualcomm QTM525 天线模块包含从相控阵天线一直到 RF 收发器的所有内容。高集成度的原因与 mmWave 衰减的性质有关。因此，要捕获这些非常微弱的信号，必须缩短整个 mmWave RFFE 链，以确保连接链路预算内的信号完整性。

5G 即将进入发展的第二年。对于设备制造商来说，在 5G 设备中没有其他功能区域会比 RFFE 更复杂。RFFE 组件行业一直在为这种可能性做准备，并且通过高度依赖先进的封装技术，OEM 可以继续在市场所需的同一智能手机外形尺寸中添加越来越多的无线连接支持。