تراشه‌های جلویی فرکانس رادیویی (RFFE، Radio Frequency Front-End) اجزای اصلی هستند که عملکردهای ارتباطی تلفن‌های همراه و ترمینال‌های مختلف تلفن همراه را محقق می‌کنند. بازار جهانی آن از ده‌ها میلیارد دلار فراتر می‌رود. افزایش کلی تلفن‌های همراه محلی در 10 سال گذشته، پایه صنعتی محکمی را برای توسعه صنعت جلویی فرکانس رادیویی محلی ایجاد کرده است. و اولین تجاری‌سازی 5G در چین، و همچنین تغییرات در محیط تجارت جهانی، دو بسته هیزم به صنعت فرکانس رادیویی محلی اضافه کرده است. صنعت تراشه جلویی فرکانس رادیویی بیش از 15 سال سابقه توسعه در کشور من دارد. فعالیت‌های نوآوری و کارآفرینی با ده‌ها شرکت از انواع مختلف بسیار فعال است و همچنین حوزه‌ای است که مورد توجه بازار و سرمایه قرار گرفته است. نویسنده این مقاله خوش شانس بوده است که به مدت 11 سال، از دوران 2G تا 5G امروزی، در صنعت تراشه فرکانس رادیویی کار کرده است. او همچنین در شرکت‌های خارجی، شرکت‌های خصوصی و شرکت‌های دولتی کار کرده است و مستقیماً انواع محصولات فرکانس رادیویی را توسعه داده و تولید انبوه کرده است. این مقاله خلاصه‌ای از مباحثات بین نویسنده و برخی از دوستان صنعتی در سال‌های اخیر را ارائه می‌دهد و تلاش می‌کند تا بازار فنی و منطق تجاری محصولات ماژول فرکانس رادیویی را بررسی کند. در عین حال، فرکانس رادیویی محلی بیش از ده سال است که در حال توسعه است. رقابت خط اصلی این صنعت است و همکاری و دوستی منابع بسیار کمیابی هستند. این مقاله بر به اشتراک گذاشتن دانش مربوط به "مدولاسیون" تمرکز خواهد کرد و همچنین امیدوار است که تولیدکنندگان محلی بیشتری از طریق "همکاری" فرصت‌های عظیم ماژولاسیون را به اشتراک بگذارند.

         

معرفی

طبق سخنرانی اصلی پروفسور وی شائوجون در "اجلاس جهانی مدیران عامل 2020" با عنوان "مسیر درست در جهان، فراز و نشیب‌های زندگی است - درباره عزم استراتژیک تحت تغییرات بزرگ"، آمار نشان می‌دهد که شرکت‌های آمریکایی که بیشترین وابستگی را به بازار چین دارند (از نظر نسبت درآمد محاسبه شده) به شرح زیر هستند. می‌توانیم ببینیم که چهار غول آمریکایی RF، SKYWORKS، Qualcomm، Qorvo و Broadcom (SKYWORKS و Qorvo عمدتاً بر تجارت RF تمرکز دارند؛ Qualcomm و Broadcom شامل تجارت RF هستند) اتفاقاً 4 رتبه برتر را در این رتبه‌بندی اشغال می‌کنند.

 

وضعیت بین‌المللی رابط کاربری RF

RF front-end technology mainly focuses on filters, power amplifiers (PA, Power Amplifier), low noise amplifiers (Low Noise Amplifier), and switches (RF Switch). At present, the global RF market is dominated by the four American RF companies mentioned in the introduction: Skyworks, Qualcomm, Qorvo, Broadcom and Japan's Murata, which are the five major RF giants.

 

 

پنج غول فرکانس رادیویی بیش از ۹۰٪ از بازارهای PA و LNA را تشکیل می‌دهند. در زمینه فیلترها، دو فناوری اصلی وجود دارد: فیلتراسیون موج آکوستیک سطحی (SAW، موج آکوستیک سطحی) و موج سطح بدنه (BAW، موج آکوستیک حجیم). در حال حاضر، نیمی از بازار فیلتر SAW توسط Murata، حدود ۱۰٪ توسط Skyworks و حدود ۴٪ توسط Qorvo اشغال شده است. بقیه بین تولیدکنندگان بزرگی مانند Taiyo Yuden و TDK تقسیم شده است. بازار فیلتر BAW تحت سلطه شرکت‌های آمریکایی است که ۹۰٪ از بازار را تشکیل می‌دهند.

 

می‌توان دید که بخش جلویی RF بازار عظیمی است که می‌تواند توسعه مداوم پنج غول بین‌المللی را در خود جای دهد. غول‌های بین‌المللی دارای گستره فناوری وسیع و قابلیت‌های ماژولارسازی قوی هستند؛ محصولات ماژولار مسیر اصلی رقابت بین‌المللی هستند. هر غولی فناوری BAW یا جایگزین‌های آن را دارد.

وضعیت داخلی بخش جلویی RF

مقالات زیادی به وضعیت داخلی بخش جلویی فرکانس رادیویی اشاره کرده‌اند. من در اینجا وارد جزئیات نمی‌شوم. فقط چند نتیجه‌گیری با اجماع نسبتاً رایج ارائه می‌دهم:

 

۱. شرکت‌های محلی عموماً بر دستگاه‌های مجزا تمرکز دارند؛ دستگاه‌های مجزا در حال حاضر مسیر اصلی رقابت محلی هستند.

۲. شرکت‌های محلی فاقد فناوری و محصولات پیشرفته فیلتر هستند و قابلیت‌های ماژولارسازی آنها عموماً ضعیف است.

             

چالش‌ها و منابع فرصت‌های ماژولارسازی 5G

چالش‌های مربوط به فضای سیم‌کشی PCB و زمان اشکال‌زدایی RF به گوشی‌های موبایل سطح پایین رسیده و مسیر ارتقای تکراری را برای تراشه‌های ماژول داخلی باز کرده است.

 

RF module chips are not a new product series. In fact, the use of RF module chips occurred almost simultaneously with the commercialization of LTE. In the past 10 years, various complex RF modules have been widely used in flagship mobile phones of various brands; at the same time, in a large number of entry-level mobile phones, discrete device solutions can fully meet all requirements. Therefore, in the past 10 years, two distinct markets have emerged: flagship models use module solutions; entry-level models use discrete solutions. The module solution requires "high integration and high performance", so the price is also very high; while the discrete solution requires "medium-low integration and medium performance", and the price is relatively low. There are huge technical and market differences between the two solutions. We can call this the "module gap" in the 4G era.

   

«شکاف ماژول» در عصر 4G

 

The arrival of 5G has completely changed this situation.

 

در مقایسه با ۲ تا ۴ آنتن گوشی‌های موبایل رده پایین ۴G، تعداد آنتن‌ها در گوشی‌های موبایل رده پایین ۵G به ۸ تا ۱۲ افزایش یافته است؛ باندهای فرکانسی و ترکیب‌های باند فرکانسی که باید پشتیبانی شوند نیز بر اساس ۴G به طور قابل توجهی افزایش یافته‌اند. همانطور که همه ما می‌دانیم، تعداد اجزای فرکانس رادیویی به شدت با تعداد آنتن‌ها و باندهای فرکانسی مرتبط است، به این معنی که تعداد اجزای فرکانس رادیویی به طور چشمگیری افزایش یافته است. در عین حال، به دلیل الزامات طراحی ساختاری، مساحت PCB باقی مانده برای RF front-end گوشی‌های موبایل ۵G قابل افزایش نیست، بنابراین مساحت راه‌حل گسسته به میزان قابل توجهی از مساحت PCB موجود فراتر می‌رود. این محدودیتی است که به دلیل فضا ایجاد شده است.

 

چالش دیگر، زمان اشکال‌زدایی است. زمان اشکال‌زدایی فرکانس رادیویی برای 4G با استفاده از راه‌حل‌های دستگاه گسسته معمولاً ظرف یک هفته است. با افزایش قابل توجه پیچیدگی فرکانس رادیویی 5G، با فرض استفاده از یک راه‌حل گسسته، زمان اشکال‌زدایی ممکن است 3 تا 5 برابر افزایش یابد؛ از نظر هزینه، تجهیزات تست 5G گران‌تر و منابع مهندسی آشنا با تست 5G نیز مورد نیاز خواهد بود. اگر از ماژول‌ها استفاده کنید، بیشتر اشکال‌زدایی در طول فرآیند طراحی ماژول به صورت داخلی پیاده‌سازی شده است و حجم کار اشکال‌زدایی بیشتر به سمت نرم‌افزار منتقل می‌شود، بنابراین کارایی اشکال‌زدایی تا حد زیادی بهبود می‌یابد. این محدودیتی است که توسط زمان اعمال می‌شود.

 

محدودیت‌های زمانی و مکانی قوی و جهانی هستند. بنابراین، در گوشی‌های تلفن همراه 5G سطح پایین، تقاضای طبیعی برای ماژول‌های "عملکرد متوسط-پایین و ادغام بالا" وجود دارد که با ماژول‌های "عملکرد متوسط-بالا و ادغام بالا" گوشی‌های تلفن همراه پرچمدار یکپارچه می‌شود. از آنجایی که همه آنها به ماژول‌های بسیار یکپارچه نیاز دارند، اما الزامات شاخص متفاوت است، تراشه‌های ماژول داخلی می‌توانند به طور مکرر از "عملکرد متوسط-پایین" (گوشی‌های تلفن همراه سطح پایین 5G) به "عملکرد متوسط-بالا" (گوشی‌های تلفن همراه پرچمدار 5G) تکامل یابند. در نتیجه، "شکاف ماژول" بسته می‌شود.

 

 

هر چیزی دو رو دارد. پس از پر شدن «شکاف ماژول»، خطراتی در فضای بازار گسسته پدیدار شده‌اند؛ برای شرکت‌های محلی که در تراشه‌های گسسته تخصص دارند، آنها نیز به منابع و قدرت عظیمی نیاز دارند تا جایگاه خود را در محصولات ماژولار پیدا کنند؛ اگر نتوانند از این مرحله عبور کنند، در آینده نزدیک وارد مرحله تنگنا خواهند شد.

 

در مراحل اولیه 5G، در حال حاضر یک راهکار ترکیبی در بازار موجود است که از دستگاه‌ها و ماژول‌های مجزا استفاده می‌کند. دلایل عینی زیادی برای ظهور این راهکار وجود دارد، از جمله «شکاف ماژول» که در طول تاریخ شکل گرفته است. این راهکار حاصل مصالحه، فدا کردن برخی از شاخص‌های کلیدی و همچنین دادن امتیاز در حوزه است. اگر هیچ شرکت تراشه‌سازی وجود نداشته باشد که بر ساخت ماژول‌های داخلی تمرکز کند، هیچ تراشه ماژول داخلی عالی وجود نخواهد داشت. اگر هیچ تراشه ماژول داخلی عالی وجود نداشته باشد، قیمت راهکارهای ماژول همیشه بالا خواهد بود.

             

طبقه بندی مختصری از فناوری فیلتر

فیلتر BAW: فیلتر موج آکوستیک حجیم. این فیلتر مزایایی از جمله تلفات ورودی کم، تضعیف خارج از باند زیاد و عدم حساسیت به تغییرات دما را دارد. اندازه فیلتر BAW با افزایش فرکانس کاهش می‌یابد، بنابراین به ویژه برای ارتباطات فرکانس متوسط ​​و بالا بالای 1.7 گیگاهرتز مناسب است و مزایای آشکاری در کاربردهای 5G و زیر 6G دارد.

 

 

فیلتر SAW: فیلتر موج آکوستیک سطحی. این یک دستگاه فیلترینگ ویژه است که از مواد پیزوالکتریک مانند کریستال کوارتز، نیوبات لیتیوم و سرامیک‌های پیزوالکتریک ساخته شده و از اثر پیزوالکتریک و خواص فیزیکی انتشار موج سطحی بهره می‌برد. فیلترهای SAW مزایای عملکرد پایدار، استفاده آسان، فرکانس گسترده و غیره را دارند و کاربردهای اصلی با فرکانس‌های کمتر از 1.6 گیگاهرتز هستند. با این حال، هنگام پردازش سیگنال‌های فرکانس بالا، دارای کاستی‌هایی مانند تلفات ورودی زیاد و مشکلات جدی گرمایشی است. بنابراین، هنگام پردازش سیگنال‌های فرکانس بالای 1.6 گیگاهرتز، کاربرد ضعیفی دارد.

 

 

فیلتر نوع LC: یعنی فیلتر نوع خازن-سلف. فیلتر LC معمولاً از ترکیب مناسبی از خازن فیلتر، راکتانس و مقاومت تشکیل شده است. سلف و خازن با هم یک مدار فیلتر LC را تشکیل می‌دهند.

 

             

طبقه بندی مختصر ماژول های RF

ماژول RF front-end دو یا چند دستگاه گسسته مانند سوئیچ‌های RF، تقویت‌کننده‌های کم‌نویز، فیلترها، دوپلکسر و تقویت‌کننده‌های توان را در یک ماژول ادغام می‌کند و در نتیجه ادغام و عملکرد را بهبود می‌بخشد و اندازه را کوچک می‌کند. بر اساس روش‌های مختلف ادغام، لینک RF آنتن اصلی را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد: FEMiD (سوئیچ RF یکپارچه، فیلتر و دوپلکسر)، PAMiD (PA چند باندی چند حالته یکپارچه و FEMiD)، LPAMiD (LNA، PA چند باندی چند حالته یکپارچه و FEMiD) و غیره؛ لینک RF آنتن دایورسیتی را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد: DiFEM (سوئیچ RF یکپارچه و فیلتر)، LFEM (سوئیچ RF یکپارچه، تقویت‌کننده کم‌نویز و فیلتر) و غیره.

 

لینک RF آنتن اصلی

 

لینک RF آنتن دایورسیتی

             

«تراکم ارزش» بخش جلویی RF

از آنجایی که مساحت PCB گوشی‌های تلفن همراه 5G محدود است و ما باید دستگاه‌های کاربردی فرکانس رادیویی بیشتری را در گوشی‌های تلفن همراه 5G جای دهیم، هنگام ارزیابی هر نوع دستگاه فرکانس رادیویی، باید پارامتری را برای توصیف یکنواخت آن به عنوان یک شاخص جامع که نشان دهنده مقدار و مساحت اشغال شده PCB آن باشد، تعیین کنیم.

 

چگالی ارزش=(میانگین قیمت فروش ASP)/(اندازه بسته تراشه)

 

در مرحله بعد، ما از ابزار مقدار VD برای تجزیه و تحلیل سه نوع محصول استفاده می‌کنیم: فیلترها، تقویت‌کننده‌های توان و ماژول‌های فرکانس رادیویی.

 

۱. مقدار VD فیلتر

 

 

اول از همه، اجازه دهید توضیح دهم که از آنجایی که فیلتر معمولاً به یک مدار تطبیق خارجی نیاز دارد، مقدار واقعی VD کمتر از مقدار VD دستگاه است. فعلاً این عامل را نادیده می‌گیریم. بر اساس داده‌های فوق، می‌توانیم چند نتیجه بگیریم: از LTCC به quad-plexer، مقدار VD همچنان در حال افزایش است، از ۱.۲ به ۱۰.۰، و این افزایش نسبتاً سریع است.

 

2. VD value of power amplifier

 

 

بر اساس داده‌های فوق، می‌توانیم موارد زیر را نیز مشاهده کنیم:

الف) از 2G به 4G، مقدار VD از 0.6 به 1.5 افزایش می‌یابد.

ب) برای محصولات مینیاتوری که از 4G به CAT1 تکامل یافته‌اند، و تقویت‌کننده‌های توان پرقدرت که از HPUE یا Phase5N تکامل یافته‌اند، مقدار VD به حدود 2 افزایش یافته است.

 

۳. مقدار VD ماژول RF

 

 

بر اساس داده‌های فوق، می‌توان مشاهده کرد:

الف) مقدار رایج VD ماژول‌های گیرنده حدود ۵ است؛

b) The small package H/M/L LFEM in the receiving module has a very prominent VD value, greater than 10;

ج) ماژول فرستنده (به جز FEMiD)، مقدار VD بین ۴ تا ۶ است؛

د) FEMiD بالاترین مقدار VD ماژول فرستنده را دارد. بنابراین، هنگامی که FEMiD با MMMB PA با مقدار VD کمتر ترکیب شود، می‌توان به راندمان منطقی طرح PCB دست یافت.

 

ضمن خلاصه کردن جدول، داده‌های مرجع در مورد نرخ بومی‌سازی فناوری و نرخ بومی‌سازی بازار را نیز اضافه کردیم. به طور کلی، مقدار VD برای زیرشاخه‌هایی که نرخ بومی‌سازی بازار پایین است یا نرخ بومی‌سازی فناوری بسیار بیشتر از رقم نرخ بومی‌سازی است، به طور کاذب بالا خواهد بود. پس از افزایش سهم بازار محصولات متناظر محلی، فضای بیشتری برای کاهش قیمت در آینده وجود خواهد داشت.

             

پنج کوه ماژول‌های فرستنده RF

   

راه‌اندازی ۱: ادغام فیلترهای نوع PA و LC عمدتاً در باند فرکانسی جدید 5G از 3GHz تا 6GHz استفاده می‌شود. محصولات معمول PAMiF یا LPAMiF مربوط به n77 و n79 هستند. طراحی 5GPA این باندهای فرکانسی جدید بسیار چالش برانگیز است، اما از آنجا که طیف باندهای فرکانسی جدید نسبتاً "تمیز" است، الزامات فیلترها زیاد نیست، بنابراین فیلترهای نوع LC (IPD، LTCC) می‌توانند این کار را انجام دهند. در مجموع، این نوع محصول چالش برانگیز است اما پیچیده نیست و فناوری و هزینه آن کاملاً توسط PA کنترل می‌شود.

 

راه‌اندازی ۲: ادغام PA و BAW (یا SAW با عملکرد بالا). محصولات معمول، PAMiF شرکت n41 یا iFEM شرکت Wi-Fi هستند که باند فرکانسی نزدیک به ۲.۴ گیگاهرتز دارند. باند فرکانسی این نوع محصول، یک باند فرکانسی رایج است و مشخصات فنی بخش PA چالش‌برانگیز اما نه چندان بالا است. از آنجایی که نزدیک به ۲.۴ گیگاهرتز عمل می‌کند، باند فرکانسی بسیار شلوغ است و محصولات معمول برای دستیابی به همزیستی نیاز به ادغام فیلترهای BAW با عملکرد بالا دارند. از آنجایی که عملکرد فیلتر این نوع محصول پیچیده نیست، PA هنوز کنترل فنی دارد؛ اما از نظر هزینه، فیلتر ممکن است از PA فراتر رود. به طور کلی، این نوع محصول چالش‌برانگیز است اما پیچیده نیست و PA کنترل خاصی دارد.

 

راه‌اندازی ۳: ماژول راه‌اندازی LowBand. LB (L)PAMiD معمولاً باندهای فرکانسی 4G/5G زیر 1GHz (مانند B5، B8، B26، B20، B28 و غیره) را ادغام می‌کند، از جمله تقویت‌کننده‌های توان با کارایی بالا و چندین داپلکسر فرکانس پایین؛ در راه‌حل‌های مختلف، ممکن است GSM850/900 و DCS/PCS 2GPA را نیز برای بهبود بیشتر سطح ادغام ادغام کند. داپلکسرهای فرکانس پایین معمولاً برای دستیابی به مشخصات بهینه سیستم باید با استفاده از فناوری TC-SAW پیاده‌سازی شوند. با توجه به نیازهای راه‌حل سیستم، اگر یک تقویت‌کننده کم نویز (LNA) بر اساس LB PAMiD ادغام شود، این نوع محصول LB LPAMiD نامیده می‌شود. می‌توان مشاهده کرد که پیچیدگی چنین محصولاتی از قبل نسبتاً زیاد است: از نظر PA، 4G/5GPA با کارایی بالا باید ادغام شود و گاهی اوقات هسته 2GPA با توان بالا باید ادغام شود. از نظر فیلترها، معمولاً به ۳ تا ۵ دوپلکسر TC-SAW با استفاده از بسته‌بندی سطح ویفر (WLP) نیاز است. از منظر هزینه کل (با فرض اینکه 2GPA نیاز به ادغام داشته باشد)، بخش PA/LNA و بخش فیلتر اساساً نسبت یکسانی را تشکیل می‌دهند. LB (L)PAMiD به قابلیت‌های فنی نسبتاً متعادلی نیاز دارد، بنابراین سطح سوم در محل اتصال PA و فیلتر ظاهر می‌شود.

 

راه‌اندازی ۴: FEMiD. چنین محصولاتی معمولاً شامل فیلترها/دوپلکسر/مالتی‌پلکسرهای مختلف از فرکانس پایین تا فرکانس بالا و همچنین سوئیچ‌های آنتن در مسیر اصلی هستند؛ آنها یک PA را ادغام نمی‌کنند. محصولات FEMiD معمولاً به سوئیچ‌های LTCC، SAW، TC-SAW، BAW (یا IHPSAW با عملکرد معادل) و SOI یکپارچه نیاز دارند. موراتا این نوع محصول را تعریف کرده و نزدیک به هشت سال است که بر بازار تسلط دارد. تولیدکنندگان اصلی تلفن همراه مانند سامسونگ و هواوی تعداد زیادی از چنین محصولاتی را در تلفن‌های همراه میان‌رده تا رده بالای خود استفاده کرده‌اند یا می‌کنند. همانطور که در بالا ذکر شد، تأمین‌کنندگان رقابتی PAMiD عمدتاً در آمریکای شمالی متمرکز هستند. به دلیل ملاحظات تنوع زنجیره تأمین، برخی از مدل‌های تلفن همراه با محموله‌های بسیار بزرگ ممکن است استفاده از معماری MMMB (چند حالته چند بانده) PA به همراه FEMiD را در نظر بگیرند. تأمین‌کنندگان واجد شرایط MMMB PA به طور گسترده در آمریکای شمالی، چین و کره جنوبی توزیع شده‌اند و ظرفیت تولید FEMiD شرکت Murata ژاپن بسیار زیاد است (عمدتاً در LTCC و SAW). همانطور که قبلاً ذکر شد، مقدار VD FEMiD بسیار بالا است و میزان استفاده از فضای کلی راهکار نیز در محدوده معقولی قرار دارد.

 

راه‌اندازی ۵: M/H (L)PAMiD. این نوع محصول بالاترین ارزش بازار RF front-end را دارد و دشوارترین حوزه برای ادغام جامع است. این اوج بخش بازار RF front-end است. محدوده فرکانسی که معمولاً توسط M/H پوشش داده می‌شود ۱.۵ گیگاهرتز تا ۳.۰ گیگاهرتز است. این محدوده فرکانسی، باند فرکانسی طلایی برای ارتباطات سیار است. چهار باند فرکانسی اولیه FDD LTE، Band1/2/3/4 در این محدوده قرار دارند، چهار باند فرکانسی اولیه TDD LTE، B34/39/40/41 در این محدوده قرار دارند، تمام باندهای فرکانسی تجاری TDS-CDMA در این محدوده قرار دارند و اولین راهکار تجمیع حامل تجاری (Carrier Aggregation) نیز در این محدوده ظاهر می‌شود (که توسط quadplexer B1+B3 پیاده‌سازی شده است)، GPS، Wi-Fi. ارتباطات مهم شبکه غیر سلولی مانند ۲.۴G و بلوتوث نیز در این محدوده کار می‌کنند. همانطور که می‌توانید تصور کنید، بزرگترین ویژگی‌های این محدوده فرکانسی «تراکم» و «تداخل» هستند و همچنین این محدوده، صحنه‌ی وسیعی برای نمایش توانایی‌های فیلترهای BAW با عملکرد بالا است. از آنجایی که این محدوده فرکانسی مدت زیادی است که به صورت تجاری در دسترس است، فناوری PA در این محدوده فرکانسی نسبتاً بالغ است و چالش اصلی از دستگاه‌های فیلترکننده ناشی می‌شود.

 

اجازه دهید ابتدا توضیح دهم که چرا این فرکانس، فرکانس طلایی ارتباطات سیار است. در فرآیند طولانی توسعه، نیروی محرکه ارتباطات سیار از نرخ نفوذ ترمینال‌های سیار ناشی می‌شود و چالش اصلی محبوبیت ترمینال‌های سیار در عملکرد و هزینه ترمینال‌ها نهفته است. در فرکانس‌های خیلی بالا، مانند بالای 3 گیگاهرتز و بالای 10 گیگاهرتز، ویژگی‌های ترانزیستورهای نیمه‌هادی به سرعت کاهش می‌یابد و دستیابی به عملکرد بالا را دشوار می‌کند. و در فرکانس‌های خیلی پایین، مانند زیر 800 مگاهرتز و زیر 300 مگاهرتز، اندازه آنتن مورد نیاز بسیار بزرگ خواهد بود و مقادیر اندوکتانس و خازن مورد استفاده برای تطبیق RF نیز بسیار بزرگ خواهند بود. تحت محدودیت‌های اندازه ترمینال، دستیابی به مشخصات سیستم برای عملکرد RF در باند فرکانسی فوق پایین دشوار است. به طور خلاصه، از دیدگاه عملکرد دستگاه‌های فعال (ترانزیستورها)، امید است که فرکانس پایین‌تر باشد. از دیدگاه عملکرد دستگاه‌های غیرفعال (خازن‌ها، سلف‌ها و آنتن‌ها)، امید است که فرکانس بالاتر باشد. از تضاد اساسی بین دستگاه‌های فعال و غیرفعال گرفته تا سازش‌های موجود در سمت کاربرد و سپس ادغام درون ماژول، آنها درست مانند دو جریان اقیانوسی گرم و سرد قدرتمند هستند که در باند فرکانسی ۱.۵ تا ۳ گیگاهرتز در باشکوه‌ترین کانال اصلی ارتباطات سیار در بشر همگرا می‌شوند و پیچیده‌ترین و ارزشمندترین منطقه ماهیگیری طلایی برای فرکانس رادیویی ترمینال را تشکیل می‌دهند: M/HB (L)PAMiD. چقدر عالی!

 

بازار چنین محصولات رده بالایی در حال حاضر عمدتاً توسط تولیدکنندگان آمریکایی مانند Broadcom، Qorvo و RF360 اشغال شده است. تصویر زیر، تحلیل باز شدن تراشه ارائه شده توسط Qorvo در حساب رسمی عمومی آن است. می‌توان مشاهده کرد که این نوع محصول شامل بیش از 10 BAW، 2 تا 3 GaAs HBT، 3 تا 5 SOI و 1 کنترل‌کننده CMOS است و بالاترین پیچیدگی فنی محصولات فرکانس رادیویی را دارد. این نوع محصول معمولاً نیاز به ادغام دستگاه‌های با ارزش VD بسیار بالا مانند quad-plexers یا five/six-plexers دارد.

 

تصویر افتتاحیه LPAMiD از M/H

منبع: حساب رسمی Qorvo

             

پنج کوه ماژول‌های گیرنده RF

   

مدل Wuzhongshan که این ماژول را دریافت می‌کند، مطابق تصویر بالا است.

 

گیرنده ۱: سوئیچ RF و LNA با استفاده از فناوری RF-SOI روی یک تراشه واحد پیاده‌سازی شده‌اند. اگرچه این فقط یک تراشه واحد است، اما یک تراشه ماژول RF با عملکرد ترکیبی نیز می‌باشد. فناوری اصلی برای این نوع محصول RF-SOI است که در 4G و 5G کاربردهایی دارد.

 

گیرنده ۲: از فناوری RF-SOI برای پیاده‌سازی عملکردهای LNA و سوئیچ استفاده کنید و سپس یکپارچه‌سازی بسته‌بندی را با یک تراشه فیلتر نوع LC (IPD یا LTCC) پیاده‌سازی کنید. فیلتر نوع LC برای الزامات پهنای باند وسیع و سرکوب کم ۳ تا ۶ گیگاهرتز مناسب است و برای باند فرکانسی n77/n79 بخش 5G NR مناسب است. این نوع محصول نیز تحت سلطه فناوری SOI است و عمدتاً در 5G استفاده می‌شود.

 

دریافت ۳: با افزایش از دریافت ۳، ماژول گیرنده نیاز به ادغام چندین فیلتر SAW پیدا می‌کند و سطح ادغام بالاتر و بالاتر می‌رود. معمولاً ادغام یک سوئیچ SOI تک قطبی چند پرتابه (SPnT) یا دو قطبی چند پرتابه (DPnT) و چندین فیلتر SAW که از تجمیع حامل (CA) پشتیبانی می‌کنند، ضروری است. از نظر روش بسته‌بندی، از آنجایی که سطح ادغام "گیرنده ۳" هنوز محدود نشده است، مسیرهای ممکن زیادی وجود دارد. در میان آنها، محصولات تولیدکنندگان بین‌المللی عمدتاً مبتنی بر فناوری WLP هستند. علاوه بر مزایای آنها در قابلیت اطمینان و ضخامت محصول، می‌توان آنها را در سایر محصولات با سطوح ادغام بالاتر نیز استفاده مجدد کرد.

 

گیرنده ۴: این نوع محصول MIMO M/H LFEM نامیده می‌شود. این محصول عمدتاً فناوری MIMO را در باندهای فرکانسی M/H (مانند B1/3/39/40/41/7) اعمال می‌کند تا نرخ ارتباط را افزایش دهد. این یک الزام اجباری برای دسترسی به شبکه برای برخی از تلفن‌های همراه میان‌رده تا بالارده است. به نظر می‌رسد که صنعت ارتباطات واقعاً باند فرکانسی طلایی M/H را دوست دارد. از دیدگاه فنی، این نوع محصول مبتنی بر LNA به همراه سوئیچ پیاده‌سازی شده در فناوری RF-SOI است و سپس ۴ تا ۶ کانال از فیلترهای SAW با عملکرد بالای M/H را ادغام می‌کند. تولیدکنندگان بین‌المللی برای دستیابی به بهترین عملکرد کلی، استفاده از فناوری TC-SAW را در این باندهای فرکانسی به طور معمول آغاز کرده‌اند.

 

دریافت ۵: بالاترین پیچیدگی تراشه گیرنده، LFEM مربوط به H/M/L است. این نوع محصول، فیلترینگ (فیلتر SAW)، سوئیچینگ کانال (RF-Switch) و تقویت سیگنال (LNA) را برای ۱۰ تا ۱۵ باند فرکانسی در اندازه بسیار کوچک پیاده‌سازی می‌کند. این محصول دارای چگالی ارزش فوق‌العاده بالایی (حدود ۱۰) است. در پروژه‌های ۵G، می‌تواند به مشتریان کمک کند تا سطح PCB اشغال شده توسط قطعه Rx را تا حد زیادی کاهش دهند و از فضای ارزشمند در فرستنده/آنتن و سایر قطعات برای بهبود عملکرد کلی استفاده کنند. این نوع محصول به بالاترین مهارت‌های جامع نیاز دارد و اساساً برای برآورده کردن الزامات اندازه، قابلیت اطمینان و بازده، نیاز به استفاده از روش‌های پیشرفته بسته‌بندی به شکل WLP دارد.

         

خلاصه کردن

۱. نیاز اصلی ماژول‌های RF، کوچک‌سازی اجزای مختلف و ادغام ماژول است.

۲. چه ماژول فرستنده باشد و چه ماژول گیرنده، ماژول‌های 5G خالص دشوار هستند اما پیچیده نیستند. چالش‌برانگیزترین و ارزشمندترین آنها، ماژول‌های با پیچیدگی بالا هستند که همزمان توسط 4G/5G پشتیبانی می‌شوند.

 

Local substitution is a golden opportunity and does not require innovation on the track. The core is technological innovation to realize the productization, miniaturization and modularization of 4G/5G radio frequency chips. Kaiyuan Communications focuses on the development of radio frequency module chips and has established R&D centers in Xiamen, Shanghai and Taipei, "all-in modules", allocates key resources with radio frequency modules as the goal, and firmly promotes the most cost-effective and affordable module chips to accelerate the mass production of domestic module products and help the healthy development of China's communications industry.

   
   

صنعتی‌سازی ماژول‌های RF ابتدا در شرکت‌های غربی، ۵ تا ۱۰ سال زودتر از چین، آغاز شد. همانطور که در تصویر ابتدای این مقاله نشان داده شده است، تعداد زیادی ماژول RF خارجی در بازار چین فروخته می‌شود و چین هنوز در مرحله صنعت دستگاه‌های مجزا است. البته، صنایع چینی باید به این مرحله برسند و اولین قدم برای رسیدن به این مرحله، انجام تجزیه و تحلیل عمیق دانش مربوط به ماژول‌های 5G، ترکیب مزایای رقابتی خود، یافتن یک نقطه ورود مناسب و در نهایت پذیرش کامل روند صنعت ماژولار است. تا زمانی که این روند را با تمام وجود بپذیریم، کاملاً مطمئن هستیم که جهش در ماژول‌های RF محلی را در حدود پنج یا ده سال آینده تکمیل خواهیم کرد.

 

مجسمه پتر کبیر در سن پترزبورگ

   

Give a similar successful example. The modern industrial revolution first started in Western Europe. Western Europe had begun industrialization, but Russia was still a backward feudal agricultural country. In 1703, Tsar Peter of the Romanov dynasty issued an order to build a new capital in a port on the Baltic Sea. Despite the opposition of everyone and countless controversies, this king, one of the best in Russian history, who traveled and studied in Western Europe disguised as a craftsman, fought against all odds to build a new Russian capital (St. Petersburg) that would lead to Europe and the world, fully embracing Europe, embracing the ocean, and embracing the industrial revolution. Europe, the ocean, and the industrial revolution were the trends in the country in the 18th century; domestic substitution, 5G, and RF modules are the trends in the RF front-end industry today.

 

وقتی پتر کبیر به دنیا آمد، روسیه تکه‌ای ماهی روی تخته برش بود؛ وقتی او درگذشت، روسیه از قبل به چاقویی برای بریدن گوشت تبدیل شده بود. بر اساس ظهور همه‌جانبه صنعت تلفن همراه محلی، امیدواریم که صنعت فرکانس رادیویی چین بتواند شجاعانه به جلو حرکت کند و موج تاریخی جایگزینی داخلی، انفورماتیک‌سازی 5G و ماژولارسازی فرکانس رادیویی را بپذیرد. اگر وقتی ما وارد این صنعت شدیم، صنعت RF چین هنوز مثل ماهی روی تخته برش بود، امیدوارم تا زمانی که همه ما قصد "بازنشستگی" داریم، صنعت RF چین از قبل به تیغه‌ای برای بریدن گوشت تبدیل شده باشد. بیایید همه شما را تشویق کنیم!

توجه: این مقاله از اینترنت کپی شده و از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند. لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.

شماره تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی

QQ: 332496225 مدیر کیو

آدرس: اتاق ۸۰۹، ساختمان C، ساختمان فناوری ژانتائو، پلاک ۱۰۷۹ خیابان مینزی، منطقه جدید لونگهوا، شنژن