Qorvo集成加自屏蔽技术释放5G手机更大潜能

随着5G技术的不断发展，人们购买5G智能手机的热潮变得愈发高涨，据了解，2020 年1-9月国内市场5G手机累计出货量已过亿，同时手机里的高端应用也不断推陈出新。但在技术层面上，手机的主要区域——射频前端的复杂性也显著增加。随着移动设备可用的通信频段逐渐增多，为满足新的通信需求，更多的射频元件将被集成到射频前端模块中，然而，高度的集成化也伴随着不可忽视的干扰问题。

以上问题我们将如何解决？近日，全球射频巨头企业Qorvo在京召开发布会，其全新自屏蔽技术将为智能手机带来多大好处？

PAMiD集成模式大势所趋

Qorvo华北区应用工程经理张杰（Fiery Zhang）表示，“在先前的设计方案中，PA、开关、滤波器各自为营，但到了5G，射频前端的方案更加复杂，用到的器件比以前更多，尤其是5G mm Wave射频模组将走向高度整合趋势。在寸土寸金的PCB板子上增加一个元件都是难上加难。”而消费终端产品体积有限，因此器件的集成化是必然趋势，它可以降低成本、提高性能。由此看来，射频前端模块的发展趋势将逐渐由离散型RF元件，将向整合型模组的FEMiD与PAMiD形式演变。

Qorvo大力推崇PAMiD，据张杰介绍，PAMiD把PA、滤波器，开关，甚至一些LNA集于一个模组，不仅节省手机 PCB 空间，而且给客户提供了更简单，性能更好，更适合他们产品的解决方案。

PAMiD好处在于：

1.更省空间。之前各自为营的封装方式，在放在PCB上会出现重复封装，既费时又费力，同时还要考虑走线问题。PAMiD将所需元件集成在一个模组里，空间明显减小，也避免了走线的烦恼。

2.更兼容更高效。Qorvo的PAMiD不是简单的将元器件整合在一起，性能、兼容和互扰问题都会考虑进去，从而发挥出器件最大性能。

3.更灵活。PAMiD至少要集成三到四个不同功能的这器件，但这并不是固定的。Qorvo会根据不同的市场，不同的频段需求，提出不同的解决方案。

自屏蔽技术——高效解决互扰问题

虽然PAMiD大大提高了PCB上的“土地”使用率，但另一个难题也摆在眼前，随着器件布局越来越紧密，功能模块越来越多，当它们同时工作的时候，一个难以回避的问题出现了——电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)。这些互扰问题是工程师设计过程中的“沟堑”，无法使得5G手机性能发挥极致。如今，Qorvo全新的自屏蔽技术可进一步改善手机板上设计的相互干扰问题。

对于射频器件而言，其传输射频过程中不可避免的向周围散发辐射，从而干扰到其它器件，为此我们就要用到机械屏蔽罩进行隔离。其实，早在十几年前，屏蔽罩技术就已出现，由于应用范围较窄，故而并不常见。但随着集成度的增加，这项技术开始逐步显现，Qorvo基于之前的自屏蔽方案实现了新的突破。

Qorvo自屏蔽技术有效阻挡了辐射，避免干扰到PAMiD内部器件，另一方面，自屏蔽技术也一定程度上排除机械屏蔽盖对器件的影响。此外，相较于机械屏蔽罩，它在形状、高度上，不再受局限。

Qorvo封装新产品工程部副总监赵永欣（York Zhao）介绍到：自屏蔽技术主要通过电镀实现，通过电镀腐蚀后，再附着上去，这不仅提升了它的可靠性，而且具有一定的防氧化效果。

据介绍，随着5G手机的不断普及，这项技术也将应用在中低端手机上面。

5G将对射频前端的设计有多大的影响？

在谈到5G将对射频的影响时，York表示，从智能手机系统架构上来看，5G需要更高的数据速率，更多的天线。这些天线包括多频带载波聚合、4x4 MIMO与Wi-Fi MIMO。其次，5G手机使用的天线数量也将从2-4根增加到 8根（甚至可能更多），但留给天线空间却变得更小了。这对于射频前端的布局是一大挑战，首当其冲的就是干扰问题。

除此之外，5G出现了新的标准——ENDC。它代表E-UTRAN新无线电 – 双连接。根据3GPP标准文档，ENDC允许用户设备连接到充当主节点的LTE enodeB和充当辅助节点的5G gnodeB。比如对于Sprint，ENDC将允许设备在相同的频段上同时接入LTE和5G：频段41 / 2.5 GHz。这种在不同频段下同时发射的场景，势必会引起互扰问题。事实上，在3G、4G时代，互扰问题也一直存在着，为什么到5G开始更加凸显，原因就在于此。

5G之下，BAW、SAW能否共存？

射频前端模块中，滤波器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。对于BAW和SAW该如何选择，Qorvo的工程师对此发表了见解。

二者区别：

滤波器是利用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体的压电效应做成的，即晶体在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出机械波（声波），即可把电信号转为声信号。简单理解，声表面波是指沿固体表面传播的波，且能量集中于表面。在声表面波传播途中，可任意存取信号，根据这种特性，利用集成电路技术制作出声表面波滤波器。

射频滤波器最主要的指标包括品质因数Q和插入损耗。Q值越大，则滤波器可以实现越窄的通带带宽，也就是说可以实现较好的选择性；插入损耗则是指通带信号被滤波器的衰减，即信号功率损耗。SAW/BAW滤波器凭借优良频带选择性、高Q值、低插入损耗等特性成为射频滤波器的主流技术。

如果把滤波器比喻成一个门，只有通过这个门，信号才能出去，多余的信号要挡住，它可以制作的比较陡峭、扁平。如果Q值不高，就会拉的很长，那邻近的频段可能就无法阻断。

还有一个性能指标——温漂。指的是滤波器对温度的敏感性，相当于这个“门”会左右移动。BAW的温漂相对来说会比SAW小一些。虽然SAW和TC-SAW滤波器非常适合约1.5GHz以内的应用，但高于1.5GHz时，BAW滤波器更具有性能优势。同时，BAW滤波器的尺寸还随频率升高而缩小，这使它适合于要求非常苛刻的高频应用。

总结

总而言之，无论是在基站端还是移动设备终端，5G给供应商带来的挑战首先体现在射频方面，这是设备“上”网的关键出入口。这让手机上的射频前端设计变得日趋复杂，尤其是在5G高频的毫米波频段，据了解，GSMA已将毫米波作为5G下一部署阶段的重点发展对象。由此看来，5G时代下，射频前端变革最大，受益也首当其冲，对于其中的技术创新也会率先登场。Qorvo的射频技术一直在不断精进，积累了许多针对不同应用的领先工艺，相信他们将与网络供应商一同努力去实现更优质的为客户服务，继续推动5G大规模商用时代的到来。