通信世界网消息（CWW）近这几年，随着5G的到来，整个射频前端产业获得了飞速的发展。产品形态也从离散的器件，发展到模组化。而5G射频前端的终局之战将在毫米波领域展开。如Qorvo等市场领先企业近年来专注毫米波领域，发布了相当多针对毫米波的强有力产品。
Qorvo手机事业部高级销售经理赵玉龙将毫米波称作5G射频前端的终局之战，“灭霸把5颗宝石集齐的时候，打一个响指，整个局面就会被重置。”
多方面创新迎接毫米波频段挑战
在Qorvo看来，毫米波是“金字塔结构的顶端”，具备高频、高带宽，以及针对数据和人流量特别密集的地方这些特性。在>24GHz FR2高频——也就是毫米波的部分和FR1（sub-6GHz）频段相比即是金字塔顶。
为何称之为金字塔顶，究其原因在于毫米波给射频前端设计带来多方面挑战。如频宽高达400MHz；采用天线阵列的模式，如1x2或者1x4的天线阵模式，双极化，一个天线阵(AiP)中集成多个收发通道；在手机侧面、左右两边、上下两面要布局3~4个AiP（antenna-in-package）模组；上行链路，手机输出功率不够；发热问题需要解决；因为手机方向性、ID设计，差损不可预知等。
针对毫米波射频前端设计的多方面挑战，Qorvo进行了多方面创新。一是采用OTM技术，采用最优化的工艺和技术匹配，以便满足更高的性能要求。二是采用中心化的transceiver方案，外围搭配灵活的eFEM模块，最终实现在性能、成本和配置灵活度方面的最优化组合。比如采用GaAs pHEMT做发射放大部分，从而在发射功率和效率方面，取得最大的优势，然后配合SOI的开关和LNA单元，提供优异的整体性能。
“通过深入了解与探究得知，北美、韩国、日本运营商的需求包括手机向上发射功率更大，发热要做相应的控制；手机OEM厂商的需求则是更小的尺寸，AiP或者毫米波模组要变小，成本不能太高。”赵玉龙说。Qorvo采用名为OTM（Optimum Technology Matching）的技术路线，天线阵在同样输出功率的前提下会变得更小，效率会更高。而基于硅CMOS的单芯片解决方案是无法满足这些需求的。
Qorvo提出全方位的毫米波解决方案
面对毫米波挑战，Qorvo提出了全面的毫米波解决方案。Qorvo的移动5G混合毫米波解决方案如图1所示，“蓝色框是毫米波模组，把功率放大的部分换成eFEM（external Front End Module）。而橙色部分依然采用CMOS工艺去做，包括混频器、锁相环，还包括Beamforming等，也需要PMIC。”赵玉龙说，“eFEM是我们认为非常有前景的方式。”
图1 Qorvo移动5G混合毫米波解决方案
在FR2频段毫米波元器件方面，赵玉龙讲道，GaN是更宽带隙的化合物半导体材料，适合在大功率和高电压下使用，主要应用前景在基站放大器方面。GaAs应用在终端放大器方面。“采用GaAs pHEMT这种半导体工艺，可能会是非常有前景的应用在毫米波的一项技术。”赵玉龙说。
eFEM结合了两种不同工艺的优势，采用砷化镓GaAs pHEMT来做PA，并采用SOI（绝缘体上硅）用来做LNA和switch。采用eFEM方案，同样功率的情况下，每个通道功率达11dBm，功率耗散只有1.02W，减少了45%的功耗，比CMOS单芯片方案效率提高了很多。Qorvo坚持用最佳的工艺来达成最高的效率，一直在推动OTM技术路线，把整个芯片做成AiP。
图2 Qorvo毫米波eFEM方案
赵玉龙还提到了“中心化的transceiver”概念。手机上的3颗毫米波模组（手机前面、后面、边上）每个的功能单元都是相同的，有CMOS射频前端、RFIC、PMIC等。如果把这三者提取公因式，就能得到CMOS射频前端、PMIC和RFIC。同一个射频前端带两个天线阵，整个成本、尺寸都会比以前小很多。如果再采用eFEM，基于OTM技术，如果能带3-4个不同角度、不同位置的天线阵，就形成了去中心化的transceiver，可以带来整个设计的灵活性、成本的降低。
与此同时，Qorvo针对三个AiP的模组进行了研发设计，关于未来三个AiP是否会成为趋势，赵玉龙讲道，AiP模组的个数需要OEM厂家综合考虑很多因素，包括手机的外形设计，元器件布局和终端售价等等方面。Qorvo作为一个高性能射频元器件供应商，期望通过产品和技术的更新，帮助OEM厂家获得持续的竞争力。
据测算，在相同的通道阵列和全向辐射功率前提下，Qorvo的产品能将能耗降低45%；在相同的能耗基础上，全向辐射功率，更够增加一倍；采用更小的通道数量，相同的全向辐射功率，Qorvo的产品也能带来更小的能耗，同时智能天线波束捕捉更快，同时解决方案尺寸更小。
国内外OEM厂家在毫米波产品需求方面趋同
在sub-6G的时代，Qorvo具有完整的主路径解决方案，其中包括低频模组，中高频模组，超高频模组。在Wi-Fi模组方面，Qorvo的Wi-Fi6/Wi-Fi6E等整合方案，也在大量出货。未来Qorvo会持续优化技术创新，充分利用自身在GaAs、SOI、MEMS、IPD、BAW、SAW和高密度封测方面的全产业链整合优势，推出更有竞争力的模组产品。
如今国内外的OEM厂家在需求方面逐步趋同，特别是在通信标准演进、MIMO、CA和模组化方面，两者的要求在逐步接近。这是和中国OEM厂家的市场区间和市场定位的发展相匹配的。
国内的OEM厂家在进一步拓展全球的销售渠道和品牌形象，在中高档手机方面，看到了新的突破。Qorvo未来将积极引导和配合领先的平台厂家和OEM厂家，充分利用OTM的技术路线，推动毫米波市场的商业化发展。
