5G將至射頻前端騰飛在即

在過去幾年中，通信廠商和硬件制造商都在積極布局5G產(chǎn)品，例如針對(duì)毫米波、MIMO、載波聚合等一系列軟硬件應(yīng)用的開發(fā)。

當(dāng)前最新的5G硬件都是在配合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如3GPPR15。雖然5G第一階段規(guī)范和更新還在進(jìn)行中，但是可以通過軟件更新的方式來滿足要求。

目前已經(jīng)推出的5G模組和收發(fā)機(jī)可以進(jìn)行軟件升級(jí)，并且可以提供吞吐量處理功能，在當(dāng)前毫米波還沒有正式使用的情況下，依然可以提升潛在帶寬。

目前很多硬件制造商和通信公司都在積極推進(jìn)5G試驗(yàn)和部署，這種情況在2019年將會(huì)持續(xù)。

在5G標(biāo)準(zhǔn)正式完成前，各個(gè)廠商通過使用這類可以修改的NSA5GNR技術(shù)來滿足5G需求。對(duì)于硬件和核心網(wǎng)絡(luò)來講，為了滿足未來5G標(biāo)準(zhǔn)最終版本，可編程能力和靈活性顯得至關(guān)重要。

現(xiàn)在的5G模組生產(chǎn)廠商包括三星、高通、英特爾和華為等。這些先行的5G芯片可以支持2Gbps數(shù)據(jù)速度和28GHz毫米波，以及NSA5GNR、波束賦形、天線切換、3D頻率規(guī)劃工具和虛擬化RAN等。

5G終端商用芯片很有可能會(huì)在2019年大量推出，但是各大廠商究竟是僅僅支持sub-6GHz還是加入毫米波還取決于各自的研發(fā)進(jìn)度。

射頻前端模塊簡(jiǎn)介

射頻前端即RadioFrequencyFront-End，簡(jiǎn)稱RFFE，是天線和射頻收發(fā)機(jī)之間的射頻電路部分。通俗的理解方式就是靠近天線部分的設(shè)備就是射頻前端。

5G標(biāo)準(zhǔn)正在如火如荼的推進(jìn)，根據(jù)Qorvo預(yù)測(cè)，在未來10年內(nèi)，5G終端將會(huì)成為手機(jī)產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快的部分。

根據(jù)預(yù)測(cè)，5G終端的出貨量將會(huì)從2019年的200萬(wàn)部增長(zhǎng)到2025年的15億部，而且根據(jù)調(diào)查顯示，由于數(shù)據(jù)速度的提高，有50%的消費(fèi)者對(duì)5G手機(jī)表示有意愿購(gòu)買。

5G標(biāo)準(zhǔn)至今沒有最終完成，對(duì)于RF設(shè)計(jì)來說還存在很多指標(biāo)上的不確定性，例如功率回退電平，區(qū)域頻帶組合，上行鏈路MIMO和補(bǔ)充上行鏈路(SUL)。

射頻前端市場(chǎng)

RF前端(RFFE)模塊市場(chǎng)將受到新的5G標(biāo)準(zhǔn)的高度影響。這主要來自于5G帶來的射頻模塊復(fù)雜度的提升，用量的大大增加。尤其是MIMO和CA技術(shù)在5G中的應(yīng)用將會(huì)拉動(dòng)射頻前端器件的需求。據(jù)稱，預(yù)計(jì)2023年RFFE的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到352億美元。

射頻前端除了用在各類型便攜設(shè)備中，還應(yīng)用在WiFi設(shè)施、IoT、智能電網(wǎng)、可穿戴設(shè)備等，而其中三五族化合物半導(dǎo)體會(huì)占據(jù)RF市場(chǎng)的核心。

天線調(diào)諧器

天線調(diào)諧器是5G射頻前端中重要的控制器件，可以用來改善5G帶寬拓展帶來的匹配和效率降低的問題。

除此之外，天線調(diào)諧器還能夠簡(jiǎn)化OEM廠商的設(shè)計(jì)過程，提高設(shè)計(jì)自由度。根據(jù)IHSMarkit預(yù)測(cè)，中高端天線調(diào)諧器在2016到2021年將會(huì)達(dá)到4%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。

濾波器

濾波器一直是射頻信號(hào)處理的重要部件，并且隨著通信時(shí)代的更迭用量在不斷增加。3G網(wǎng)絡(luò)的通信頻段有5個(gè)，而根據(jù)3GPP的更新，4GLTE已經(jīng)增加到了52個(gè)波段，5G的標(biāo)準(zhǔn)還沒有最終確定，但是5G的加入會(huì)讓已經(jīng)很密集的頻譜更加擁擠。

雖然對(duì)于單個(gè)手機(jī)來說要做到支持全球所有頻段很不實(shí)際，但是想要做到國(guó)際通用的功能豐富的機(jī)型，就需要在2G、3G和4G的發(fā)射和接收路徑上做到多達(dá)15個(gè)頻段的支持，同時(shí)也要支持WiFi、藍(lán)牙和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)。

像這樣的4GLTE手機(jī)就需要30到40個(gè)濾波器。在5G時(shí)代，這個(gè)數(shù)字將會(huì)增加到60個(gè)以上。

濾波器的作用是通過特定頻率的信號(hào)，讓其他頻率的信號(hào)受阻。按照可以通過信號(hào)的類型可以分為四種類型:低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器以及帶阻濾波器。帶阻濾波器也叫做陷阻濾波器。

射頻開關(guān)

射頻開關(guān)的作用是將多路射頻信號(hào)中的任一路或幾路通過控制邏輯連通，以實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)路徑的切換，包括接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換等，以達(dá)到共用天線、節(jié)省終端產(chǎn)品成本的目的。

射頻開關(guān)的主要產(chǎn)品種類有移動(dòng)通信傳導(dǎo)開關(guān)、Wi-Fi開關(guān)、天線開關(guān)等，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等移動(dòng)智能終端。智能手機(jī)可能包含10多個(gè)RF開關(guān)設(shè)備。

放大器

功率放大器方面，寬帶和高功率也使得原來的4GLTE中的功率放大器不再滿足要求。包絡(luò)追蹤技術(shù)需要進(jìn)一步加強(qiáng)，或者采用平均功率追蹤技術(shù)，但是也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的功率放大器效率問題。

5G時(shí)代，智能手機(jī)射頻前端需要處理的頻段數(shù)量大幅增加，所需元器件數(shù)量隨之增加。另外，高頻段信號(hào)對(duì)濾波器、PA等射頻前端元器件性能的要求也更高，這些導(dǎo)致了射頻前端設(shè)計(jì)復(fù)雜度的提升，也帶來了射頻前端價(jià)值量的提升，產(chǎn)業(yè)鏈有望迎來新的發(fā)展機(jī)遇。