2020年开启的5G商用时代,对手机等终端的性能提出更高的要求,促使射频器件的成本与所需数量双提升。
这种变化的直接结果就是射频前端模块化的程度不断提高。作为手机通信系统的核心组件,射频前端的性能直接决定了移动终端可以支持的通信模式,以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标,进而影响终端用户的通信质量。模块化能在提高集成度的同时保证产品性能,因此成为行业发展的必然趋势。
不断演进的模块化
回溯历史,从分立器件到FEMiD(集成双工器的射频前端模块,Front-End Module with Integrated Duplexer),再到PAMiD(集成双工器的功放模块,Power Amplifier Module with integrated Duplexer ),射频前端集成化的趋势愈加明显。
在4G时代,射频前端以分立和模块两种方式并立于世。出于空间和成本的考量,高端手机往往会采用射频前端模块。2016年以后,模块方式渐成为主流,先后有ASM、FEMiD登上舞台,最后演进出集成了多模多频PA、RF开关、滤波器等元件的PAMiD模组。
“接下来,将低噪声放大器(LNA)集成到PAMiD中,是推动射频前端模块继续发展的重要动力之一。”Qorvo华北区应用工程经理张杰表示。
随着5G 商业化落地,智能手机中天线和射频通路的数量将显著增多,对射频低噪声放大器的数量需求会迅速增加,而手机PCB却没有更多的空间。在这种情况下,从PAMiD到L-PAMiD,射频前端模块可以实现更小尺寸(节省面积达35-40mm2),支持更多功能。
张杰认为模块化有几大优势:首先是统一的封装,避免了器件的单独重复封装;第二是省去PCB上大量的走线,使其布局更为灵活;第三则是解决了分立器件的兼容性问题。
不过,“随着PCB面积越来越紧凑,器件的布局非常紧密,功能模块同时在工作,互扰成为非常难解决的问题。”张杰指出,因此需要RF屏蔽技术来降低与EMI及RFI相关的辐射。这就引出了PAMiD的上重要技术——自屏蔽。
降干扰要靠自屏蔽
Qorvo采用的RF屏蔽技术被成为Micro Shield,是目前领先的自屏蔽技术。
该技术就是在模块的表面再涂一层合金,取代原来外置的机械屏蔽罩,以起到屏蔽干扰信号的作用。最早一代的Micro Shield技术可将当时RF的高度和体积分别降低15%和25%。
“从5G时代的集成化趋势来看,L-PAMiD和自屏蔽技术既相辅相成,又将是手机射频前端模块未来发展的两个重要方向。”Qorvo封装工艺工程部副总监赵永欣表示。
因为外部 LNA 通常在位置上不靠近功放,因此,PAMiD 对 RF 自屏蔽的需求并不高。但伴随着 5G 时代对 L-PAMiD 需求的增加,如果外置机械屏蔽罩设计不正确,L-PAMiD 的灵敏度将会受到严重的影响。因此,受惠于 5G 时代的来临,Micro Shield 自屏蔽技术的重要性得以充分体现。
从架构上来说,采用Micro Shield自屏蔽技术的L-PAMiD能使其表面电流减少100倍,这相当于其射频前端模块自带屏蔽罩,无需再思考机械屏蔽罩的放置问题。
L-PAMiD和Micro Shield 自屏蔽技术目前还仅在高端手机上采用。不过,以5G的推进速度来看,L-PAMiD和Micro Shield技术成熟指日可待。
“今年下半年,市场中就会出现采用具备Micro Shield自屏蔽技术和L-PAMiD射频前端模块的中低端手机。”赵永欣预测。
责任编辑:pj
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