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Qorvo让用户设计出更好的5G手机
作者:数字通信世界   添加时间:2020-11-04
如何解决5G手机设计中元器件集成化与抗干扰的技术问题?请看本文报道。
(赵法彬/数字通信世界)5G对于业内人士而言并不陌生,但是对于业外的大多数人来说5G就是5G手机,比4G功能更强大、网络更快。因此,设计出让大家更满意的5G手机也是各大手机厂商的工作重点之一,但是设计5G手机的过程可不是轻而易举的,里面充满着各种挑战,仅仅把各种电子元器件都塞进空间有限5G手机中就非常困难,更何况这些元器件还需要互不干扰地正常工作,而且要发挥最好的性能,才能让5G手机的功能更能强大、外观更精美。这就牵扯到元器件的集成化与抗干扰的技术问题,这些让手机设计者格外劳神的工作其实已经有专业的厂商提前做了,Qorvo就是其中的佼佼者。
Qorvo华北区应用工程经理张杰(Fiery Zhang)与Qorvo封装新产品工程部副总监赵永欣(York Zhao)
PAMiD射频前端模块,节省手机内部空间
射频前端器件的整合是大势所趋,是市场的需求,并不是Qorvo推动的。Qorvo华北区应用工程经理张杰(Fiery Zhang)说,随着通信技术的发展,手机从2G、3G、4G发展到现在5G,都要求向上兼容,现在的5G手机必须支持以前的4G、3G、2G的功能。因此,5G手机相当于在4G手机的基础上加入5G器件,使其具有5G功能,相当于在同样的一个手机里加入了更多功能的器件。而5G手机对性能、EVM等要求更高,频率也比4G更高,所以对5G手机器件的性能要求就比以前4G、3G、2G高很多,这都为手机设计带来更多挑战。
Fiery Zhang介绍说,Qorvo是致力于提供射频前端方案的一个供应商,并且在这个领域已经耕耘20多年,最早做分立的PA、滤波器、开关等,这些器件都是单独的。但是,随着时代的发展,手机设计的复杂程度越来越大,应用的射频前端器件也越来越多,在五六年前,业界就已经开始出现把PA与开关集成为一个产品,称为TX Module或者PM Module;也可能把开关与滤波器集成的,称为FEM。随着LTE出现MIMO等更多新技术,特别到了5G以后,射频前端的方案更加复杂,这是因为5G在性能等方面的要求比以前2G、3G、4G更多更高,由此带来的结果就是用到的器件就比以前更多,碰到的难题与需要解决的问题也越来越多。他表示,5G智能手机设计需要集成的功能越来越多,比如摄像头、各种传感器等,这些器件它会去占用手机里面很多空间,导致手机中的射频或者其他基带可利用的空间越来越少。因此,在这样的市场发展趋势下,对于射频方案及其他方案都是挑战,而集成化则是应对这个挑战的最好方法。所以这几年,Qorvo做了很多集成化方案,其中PAMiD是把PA、滤波器、开关、甚至一些LNA(低噪放)都集成进去了。这类产品主要是给客户提供更简单、性能更好、更适应他们产品的解决方案。

张杰(Fiery Zhang)
Fiery Zhang解释说,例如,我们把以前5颗、6颗的产品现在集成到一个模块里面,最明显的变化就是占用的空间比原来分立的方案节省很多。以前都要各自封装,各自组成一个器件,然后再放到PCB上并且保持一定的间隔,这是生产与维修的需要,此外,每个器件之间还要加一些匹配。而今,我们把所有的产品都集成到一个模块里面,只需要封装一次,而且占用空间明显变小,非常适合市场需求。如果用一个分立的方案去实现相同的功能,就需要在PCB上走很多线,PA要走线连到滤波器,滤波器还要走线连到开关。而经过我们集成为模块之后,手机设计厂家在设计手机时就不需要这些走线了,这样在PCB上的布局更为灵活,极大地方便了用户设计产品,另外,集成化模块节省出来的空间可以让用户增加其他器件或者小型化产品。
Fiery Zhang强调,产品集成的过程并不是简单地做一个整合,而是一方面要进一步改善它的性能,另一方面要解决这些产品在集成过程中的一些兼容性问题或者互扰问题。因为在进行分立的器件设计时候,如果只是单一的PA设计,就主要考虑PA需要注意的问题,如果仅仅设计滤波器,就主要考虑滤波器需要注意的问题,如果做单一开关的设计,就主要考虑开关方面的问题。但是,在最终手机设计的时候,手机设计厂商需要把上述产品一起用,就需要考虑PA、开关、滤波器等器件的兼容性问题,因为这些器件在手机里一起用,还能不能完全发挥出100%的性能,需要在PCB手机板上去做进一步的调试与优化。而今,我们做器件集成的时候,已经把客户这部分工作提前做好了,用户直接拿我们集成好的模块使用即可。
Fiery Zhang透露,目前,各大手机厂家都有使用Qorvo的5G方面的产品,而且客户对目前Qorvo的5G产品性能等各方面还都是比较满意的。
 
新一代屏蔽罩技术,让各器件互不干扰
Qorvo封装新产品工程部副总监赵永欣(York Zhao)说,十几年前我们就已经有自屏蔽罩技术了,但之前应用范围比较窄,最近几年的应用比较多,因为这几年电子器件的集成度增加了很多,我们也根据这个集成度把自屏蔽技术做了很多更新。所以我们的自屏蔽虽然是产生在十几年前,但是目前也是一个很新的技术。另外,我们把很多以前分离的元器件放在同一个器件里面,它们本身也会有一些干扰,所以我们现在的技术还具有选择性屏蔽的功能,也就是说通过我们的技术会把内部的一些器件的相互影响隔离开,这是一个很新的技术。对于整体的应用来讲,它会节省很多的手机设计空间,同时,对于手机上其他芯片的干扰也会降到最低,或者基本上可以忽略不计。

赵永欣(York Zhao)
York Zhao表示,在最近的生产实践中,我们也在逐步完善选择性屏蔽技术,让它的质量与工艺稳定性,都做到了可以量产的标准,我相信将来还会有更多产品采用这种技术。我们自屏蔽的技术主要是通过电镀实现的,这个技术的可靠性还是非常高的,因为它用连接,不是通过喷涂,而是通过电镀腐蚀之后再附着上去的,可靠性很高。另外,这种屏蔽性能比较好,它的防氧化能力很强,不会因为外界的环境变化导致氧化现象,影响屏蔽的效果。
Fiery Zhang告诉记者,器件之间的相互干扰问题是必须高度重视的,尤其是PCB面积越来越紧凑,各种器件的布局越来越紧密,而且功能模块越来越多,很多都会同时工作,相互干扰是难以避免的,也是非常难解决的问题。值得用户庆幸的是,我们的产品最终投向市场与用户之前,我们在集成的过程中已经把这些器件里的互扰问题解决了。几年前,我们在PAMiD上就推出了自屏蔽技术,可以解决手机板上各种器件相互干扰的问题。这样就可以节省用户在手机设计过程中的很多工作量,另一方面也一定程度上可以排除机械的屏蔽盖对我们器件的影响。客户设计产品时会用一个屏蔽罩把它屏蔽起来,这样就屏蔽了外界信号对产品里面器件的干扰,但是,产品里面的信号有些可能还会被屏蔽盖反射回去,从而干扰产品里面的器件,影响器件的性能。因此,我们加上自屏蔽技术以后,客户设计屏蔽罩的时候,就可以少考虑这些因素,屏蔽罩的形状、高度也就不再受局限了。