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Qorvo 主推手机 5G 射频前端器件 “集成化”,“自屏蔽”解决互干扰

2020-11-04 16:40:01 阅读数 566 收藏 0

如今 5G 已由将来时变为进行时,时代的浪潮为通讯行业带来了新的机遇,同时也推动着行业进行技术革新。随着移动设备可用的通信频段逐渐增多,更多的射频元件将被集成到射频前端模块中以满足新的通信需求,然而,高度集成化也伴随着不可忽视的 EMI/RFI 干扰。

针对上述挑战,作为深耕射频领域二十多年的佼佼者,Qorvo 将如何布局和应对?日前,Qorvo 封装新产品工程部副总监赵永欣和 Qorvo 华北区应用工程经理张杰接受了媒体采访,详述了 Qorvo 在 5G 环境中,如何令射频前端模块兼顾小尺寸和多功能,以及在面对传统的外置机械屏蔽罩的抗干扰技术所导致的模块灵敏度下降和谐波升高等问题的应对方法。

Qorvo 封装新产品工程部副总监赵永欣和 Qorvo 华北区应用工程经理张杰

射频前端器件 “集成化”成趋势

无论是过去还是未来,射频都是 Qorvo 的基石。数据预测,2022 年射频市场总体规模将超过 200 亿美元,特别是 5G 射频,更是增长迅猛。

“随着 5G 时代的推进,手机设计复杂程度加大,应用的射频前端的器件也越来越多。”张杰指出,射频前端的器件集成化已经成为新趋势,这个趋势并不是 Qorvo 去推动的,而是市场需求决定的。

在手机端,从目前 5G 发展来看,多个国家和地区使用了不同的 5G 频段,那就要求手机需要支持更多的频段;此外,5G 的高数据速率还要求手机搭配更多的天线 , 同时也推动多频带载波聚合和 MIMO 等技术的引入。

“这些新需求就引发了对射频的新需求。自 2016 年以后,市场中主要的射频前端都开始向模块化方向发展,双工器、天线开关等几大模块开始被集成到射频前端中。”张杰指出,Qorvo 大力推崇 PAMiD(集成双工器的功效模块),把 PA、滤波器、开关甚至 LNA(低噪声放大器)都集成进来,给客户提供一种更简单,性能更好的解决方案。

对于手机厂商来说,PAMiD 的出现让射频前端从以前一个复杂的系统设计工程变得更加简单。张杰看来,将 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。

“在手机 PCB 板面积紧张情况下,将 LNA(低噪声放大器)集成到 PAMiD 中,实现了 PAMiD 到 L-PAMiD(带 LNA 的 PA 模块)的转变,使得射频前端模块的节省面积达 35-40mm2,且支持更多的功能,让 PCB 的布局更为合理。

此外,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。同时,PAMiD 也更加灵活。由于 PAMiD 至少要集成三到四个不同功能的器件,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”破解 “互干扰问题

随着 PCB 面积越来越紧张,器件布局变得更紧密,功能模块在工作时会产生大量干扰问题。

射频前端产生 EMI(电磁干扰)和 RFI(射频干扰)更是常见问题,而且随着越来越多元件集成到射频前端模块,这种现象会更为常见。

据悉,目前业内一般采用外置机械屏蔽罩对射频模块实施屏蔽,即嵌入金属外壳,以保护模块免受外部电磁场的影响。但这种做法可能会导致灵敏度下降以及谐波升高,对设备造成损害,带来很多设计上的风险。

为解决上述问题,Qorvo 推出了自屏蔽模块,可进一步改善手机板上设计时相互干扰的问题。

据赵永欣介绍,自屏蔽模块在模块表面添加一层自屏蔽金属镀层,可使表面电流减少 100 倍,相当于其射频前端模块自带屏蔽罩,无需再考虑机械屏蔽罩的放置问题。”这不仅可以减少客户在手机设计时的工作量,也可以在一定程度上排除机械屏蔽罩对器件的影响。“

“自屏蔽罩技术并不是一个全新的技术,但经过我们不断的迭代,它具备了全新的能力,可以选择性的屏蔽,而且应用范围也在不断拓展。”赵永欣表示,对于整体的应用来讲,无论是从 PCB 角度,或者是从元器件的这种密度来看,它会节省很多手机的设计空间,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。

“未来几年,自屏蔽技术应该会成为一个新趋势。”赵永欣指出,Qorvo 自屏蔽技术主要通过电镀实现的,它的可靠性非常高。因为它不是通过喷涂,而是通过电镀腐蚀之后再附着上去,可靠性很高,屏蔽性能也会更好。此外,它的防氧化能力非常优秀,不会因为外界环境变化而氧化,影响屏蔽的效果。“

赵永欣透露,Qorvo 正在逐步实践这种自屏蔽模块,不断增加工艺稳定性和进一步提高质量,以达到可量产的程度。