2020年10月19日 | 三个领域看ADI的射频和微波应用趋势

本文作者：ADI yasmineking

最近，我有幸在虚拟IEEE国际微波研讨会上主持了一个专题讨论会，讨论了射频和微波设计面临的挑战以及几个市场的新兴趋势，包括航空航天和国防、仪器仪表和无线通信。

该小组由我的三位ADI同事：航空航天和国防事业部副总裁Bryan Goldstein；无线系统集团总经理Nitin Sharma；以及仪表事业部市场总监Randy Oltman。在讨论会上，我的同事们分享了如何有效地解决客户在未来沟通中面临的最重要挑战。

航空航天与国防——在谈到航空航天和国防工业面临的最大射频技术挑战时，Bryan指出，他们正处于一场竞争中，以领先于对手，这种威胁越来越复杂。他说：“这需要我们提供更高的性能，帮助客户加快上市时间。”。

然而，与此同时，客户群劳动力构成逐渐老龄化，这造成了经验丰富的射频和微波工程师的严重短缺。ADI的做法是发展ADI的系统级理解，并通过在雷达、电子战和通信系统等领域补充半导体专业知识。Bryan说，在很多情况下，ADI已经成为客户设计团队的延伸。通过帮助他们开发从概念到原型的完整系统级解决方案，我们使他们能够快速设计和制造完整的模块化子系统，从而最大限度地降低风险并缩短开发周期。从本质上讲，我们减轻了客户的一些负担，这样他们就可以在系统级别关注真正的差异化。

从仪器仪表的角度来看，Randy表示，更宽的带宽和新的频带正在持续对测试测量制造商踢出去改进要求，以满足客户的要求。

例如，设备制造商正在开发毫米波5G到50GHz及以上，再加上超过1GHz的带宽。在WiFi 6e的情况下，带宽增加到320MHz，而频率扩展到7.125GHz，这是由于在美国6ghz频段中提供了新的未授权频谱。对于需要部署的新仪器和测试设备而言，这些都是对客户的重大影响。

这也波及到其他市场，比如汽车市场，Randy和他的团队已经部署了70GHz和80GHz的雷达系统，并采用了5GHz的啁啾带宽来提高雷达分辨率。这是通用测试设备的另一个重大变化，在我们试图提高带宽的同时还要保持仪器的保真度。

Randy还说，我们正在解决系统级的测试和测量瓶颈问题，正如我们的客户和客户的客户一样。这种系统级方法允许ADI通过有针对性的仪器级参考设计和组件开发，在仪器领域占据领先地位，使仪器性能能够用于下一代应用。他补充说，这些参考设计和仪器感知组件有助于更快地解决客户面临的挑战。

Nitin则从无线通信的角度阐述了客户面临的挑战，无线网络继续受到消费者对数据和持续连接性的需求驱动。

天线的数量和重量成指数级增长。总的来说，不断增加的频率和带宽不仅使设计人员不得不管理系统成本、功率和尺寸，而且还使得频率规划和射频要求更加难以满足。

为了应对这些挑战，ADI采用了三种方法。首先是创建新的软件定义的带宽和频率可扩展平台，以减少我们的客户需要设计的产品变体的数量，以降低系统成本和复杂性，并缩短上市时间。

第二个策略是在产品中构建更多的信号处理算法，通过系统级优化成本和功率。

最后，ADI正在为Sub-6GHz和毫米波应用提供从天线到数字的完整多信号链解决方案。

射频和微波应用的趋势是什么？

在确定射频工程资源限制、增加频率和带宽以及压缩设计周期是主要挑战后，我请每个小组成员分享他们认为在未来几年将对各自行业的趋势判断。

Bryan 表示，对应用程序级的深入理解正成为不可或缺的优势。客户不仅希望ADI工程师能成为他们设计团队的延伸，他们甚至要求我们与他们一起投资，以帮助他们的产品更快地推向市场。所有这些都符合ADI的长期战略，并要求我们将业务拓展到任务关键型半导体以外，以便以模块和子系统的形式供应整个产品模块。

其中一个明显的领域是相控阵天线。据Bryan介绍，ADI正在为许多不同的传感应用开发相控阵技术，从雷达和电子战到通信系统，以及用于包括陆地、海洋、空中和太空在内的不同平台，所有这些平台都有各自不同的质量和可靠性规范。

而ADI的方法，是开发商业化产品，这些产品在历史上是由政府主承包商设计的。这需要有一个完整的射频信号链，从前端到高速转换器，以及围绕它的所有功率器件，从行业领先的高速转换器和零中频收发器的路线图开始。

从通信的角度来看，Nitin评论说，5G的浪潮正在向我们袭来。虽然4G花了数年时间重塑手机市场，但5G的部署速度要快得多。例如，仅今年中国就预计部署60多万个5G基站，而韩国则超10万个。

我们对5G的早期洞察使我们能够通过创建软件定义的平台和高性能射频前端解决方案来预测不断发展的设计环境，我们的客户可以快速设计并将其推向市场。这种设计和支持方法使亚洲的某家运营商能够利用我们的技术快速开发和商业化世界上第一个5G大规模MIMO基站。

随着5G在全球范围内的不断采用，它不仅会带来技术创新，而且有可能启动新的商业模式。Nitin指出，一旦全球5G基础设施规模庞大、稳健和成熟，足以引发工业和汽车、消费和医疗等市场的融合，这将特别令人兴奋。

仪器仪表业务的Randy引用了ADI内部的格言“仪器领先instrumentation leads the way”，因为他的团队必须尽早为客户准备测试和测量最新技术。为此，早在5G成为主流无线标准之前，Randy团队就已经为6G的推出做好了准备。尽管未来10年或更长时间内，与6G相关的技术问题仍然会一直处于研究状态，包括如何支持超过100GHz的工作频率。现在有哪些100GHz的组件可用？ADI会有什么发展？为了获得足够的规模和性能，这些问题的答案可能看起来与50GHz以下的设备非常不同。

第二个颠覆性趋势与毫米波生产测试有关，我们预计某些半导体将在封装中嵌入天线，尤其是手机。在当今大容量的蜂窝空间中，相对较少的半导体元件接受空口测试。然而，在未来，数以百万计的半导体芯片与毫米波天线集成封装，那么如何开发快速、准确和经济高效的测试？Randy说，这将带来一个复杂的、多方面的问题，它将挑战当今的测试方法。

在这次富有启发性的小组会议上，我的同事们分享使我更加清楚地认识到ADI在众多技术领域拥有优势。由于我们长期致力于支持我们的客户，并且超前于他们的需求进行思考和设计，并专注于使我们在该领域保持领先地位的核心技术，我相信我们将赶上下一波颠覆浪潮并继续乘风破浪。