您的位置:首頁»數碼科技»正文

拥抱5G红利:射频前端市场的新机遇与新挑战

文 / 王胖子

6月14日, 美國聖地牙哥, 在600多名ICT行業代表出席的3GPP第80次TSG RAN全會上, 5G NR標準 SA(Standalone, 獨立組網)方案正式凍結並發佈。

這意味著, 首個完整意義的國際5G標準正式敲定, 5G產業鏈由此進入加速商用階段。

目前, 英國、韓國和美國等地, 也都已經啟動或即將啟動5G頻譜拍賣。 而在中國, 國內三大運營商也都在多個城市陸續啟動5G試點。

由於5G的應用場景設計過於複雜, eMTC(海量物聯網)、URLLC(超可靠低時延)兩大業務領域的預期現在業界仍有分歧, 所以5G即將將為產業帶來哪些重大機遇, 目前仍難以定論。

不過, 有一個市場的確定性機會,

已經成為共識。 那就是射頻前端市場。

射頻前端是設備與外界通信的關鍵節點, 隨著各國各運營商頻段和制式( FDD/TDD)分配情況的日益複雜, 以及載波聚合、多天線等技術的應用, 射頻相關器件在手機成本中的占比, 更一直持續提升。

Qorvo無線基礎設施及國防產品高性能解決方案事業部總經理Roger Hall

"我們預計, 4G/5G基礎設施市場的規模, 在2022年將達到16億美元, 其中MIMO PA年複合增長率將達到135%, 射頻前端模組的年複合增長率將達到119%。 "6月8日, Qorvo無線基礎設施及國防產品高性能解決方案事業部總經理Roger Hall在北京接受媒體採訪時表示。

值得注意的是, 5G也將帶來這個行業的格局變化。

最值得關注的是氮化鎵。

在 3G/4G 時代, 廣泛應用於各個消費電子射頻功放領域的砷化鎵器件,

是通訊市場最青睞的主力軍, 此外, 基於矽的橫向擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)技術也應用普遍。 相對而言, 氮化鎵器件應用於基站、雷達、電子戰等軍工領域, 利潤率高但市場規模相對有限。

但在5G時代, 形勢將出現巨大變化。

相對於前幾代通信技術, 5G的一個重要特徵是通訊頻段向高頻的進一步遷移, 尤其是6GHz以上的毫米波頻段, 將成為5G未來的一個重要方向。

以上器件的應用, 都將因此受到巨大影響。 比如, LDMOS功率放大器就不適用於高頻、高壓、大電流的場景, 其適用頻率範圍甚至不能超過3.5GHz。

與此同時, 5G大規模多輸入多輸出(MIMO)技術在基站乃至手機上的應用, 促使天線數量高速增長, 而超密集組網(UDN)、高頻段通訊也將促使設備需求產生變化,

比如基站的小型化, 以及對無器件散熱性能的更高要求。

面對這些變化, 具有高功率、高密度、高性能、低能耗、適合高頻率、支援寬頻寬等特點, 可承受更高工作電壓, 顯著提高射頻性能的氮化鎵, 是目前唯一能同時滿足以上需求的首選。

比如, Qorvo向我們展示的下面這個對比:

左邊展示的, 是鍺化矽的MIMO天線, 它有1024個元件, 裸片面積是有4096平方毫米, 輻射功率是65dbm, 而右邊是氮化鎵基的MIMO天線的話, 在同樣的輻射功率下, 裸片面積可縮小到250平方毫米, 是前者的1/16。

"整體來看, 氮化鎵的功耗能夠減少40%, 裸片面積能減少94%, 而成本也能減少80%。 "Roger Hall說。

更重要的是, 在矽片生產平臺上實現氮化鎵的成本, 可以在批量生產水準時與LDMOS相當,

甚至在某些射頻市場上低於碳化矽基氮化鎵。

這意味著, 氮化鎵器件將成為5G產業鏈中的一個關鍵元件。

此前, Qorvo就曾預測, 未來在8GHz以下, 砷化鎵仍將佔據主流, 但在8GHz以上, 氮化鎵的替代趨勢則會日益明顯。

此外, 隨著頻譜資源的日益緊張, 各國都在對頻率資源進行調整與重耕, 以便更多的頻率支援寬頻。 這也將加快推動氮化鎵的應用普及。

事實上, 今年3月, Qorvo已經與全球測試、測量及控制系統領導者NI(National Instruments)合作測試了首款市售 5G RF 前端模組(FEM)。

不過, 這也並不意味著其他的技術都將因此受挫。

值得注意的一個趨勢是, 不同地區和不同運營商, 對於5G的需求存在巨大差異。

比如, 從頻譜規劃來看, 在5G商用初期, 中國將可能優先發展6GHz以內的頻段,

而美國則更可能優先考慮毫米波。

此外, 5G有eBBB(增強移動寬頻)、eMTC(海量物聯網)、URLLC(超可靠低時延)三大業務領域, 不同領域的應用都有不同的應用方向, 不同部署方案, 以及不同的性能需求。

"之前也有人問我過一個問題, 就是你是否可以做某種固件, 它可以覆蓋所有的頻率。 我覺得的確是可以, 但是我們這個效率就會很低了。 "Roger Hal說, 從技術上來講, 雖然在寬頻與高頻方面, 氮化鎵是非常好的一個選擇, 但它也並非適用於所有場景。

你是希望容量更大, 還是頻寬更高, 又或是效率最大化, 還是性能最強, 還是性價比最優, 每一個需求, 都會影響最終的權衡。

所以, 未來的射頻元器件的集成方案也將會更加複雜, 針對不同的產品部署, 需要不同的集成方案。

"這也將是我們的機會所在。"Roger Hal說。"不只是元件重要,如何把這些元件整合於系統更加重要。我們的戰略就是,為客戶提供更高的整合度,或者說提供更好的易用度。"

他表示,Qorvo的一個關鍵優勢在於,它並不關注於個別的特定領域,而是在不同的領域都有強大積累,無論氮化鎵、體聲波、砷化鎵、絕緣矽,還是鍺化矽,都有自己不同的技術、不同的產品,不同的解決方案,而且瞭解用戶最真實的需求。

此外,它還有組合的集成式解決方案,對於不同的頻段,都有相對應產品。

所以,它可以根據客戶的需求,來進行整體性的評估,什麼時候用氮化鎵,什麼時候用砷化鎵,什麼時候用鍺化矽,以及在哪一個點上可以得到最低的功耗,最終選擇出來正確的技術,甚至和客戶一起共同開發系統級的集成解決方案,並付諸實現。

而它的絕大多數競爭對手,可能會在一兩項技術上具有優勢,但他們往往不具備足夠的能力,無法滿足客戶在不同情況下的需求。

"總結一下,我們在5G領域是處於全球領先的。"Roger Hal說。

"這也將是我們的機會所在。"Roger Hal說。"不只是元件重要,如何把這些元件整合於系統更加重要。我們的戰略就是,為客戶提供更高的整合度,或者說提供更好的易用度。"

他表示,Qorvo的一個關鍵優勢在於,它並不關注於個別的特定領域,而是在不同的領域都有強大積累,無論氮化鎵、體聲波、砷化鎵、絕緣矽,還是鍺化矽,都有自己不同的技術、不同的產品,不同的解決方案,而且瞭解用戶最真實的需求。

此外,它還有組合的集成式解決方案,對於不同的頻段,都有相對應產品。

所以,它可以根據客戶的需求,來進行整體性的評估,什麼時候用氮化鎵,什麼時候用砷化鎵,什麼時候用鍺化矽,以及在哪一個點上可以得到最低的功耗,最終選擇出來正確的技術,甚至和客戶一起共同開發系統級的集成解決方案,並付諸實現。

而它的絕大多數競爭對手,可能會在一兩項技術上具有優勢,但他們往往不具備足夠的能力,無法滿足客戶在不同情況下的需求。

"總結一下,我們在5G領域是處於全球領先的。"Roger Hal說。

Next Article
喜欢就按个赞吧!!!
点击关闭提示