Chip giao diện tần số vô tuyến (RFFE, Radio Frequency Front-End) là các thành phần cốt lõi thực hiện các chức năng giao tiếp của điện thoại di động và các thiết bị đầu cuối di động khác nhau. Thị trường toàn cầu vượt quá hàng chục tỷ đô la. Sự phát triển mạnh mẽ của điện thoại di động trong nước trong 10 năm qua đã tạo nền tảng công nghiệp vững chắc cho sự phát triển của ngành công nghiệp giao diện tần số vô tuyến trong nước; và việc thương mại hóa 5G đầu tiên tại Trung Quốc, cũng như những thay đổi trong môi trường thương mại toàn cầu, đã bổ sung thêm hai yếu tố thuận lợi cho ngành công nghiệp tần số vô tuyến trong nước. Ngành công nghiệp chip giao diện tần số vô tuyến có lịch sử phát triển hơn 15 năm ở nước ta. Hoạt động đổi mới và khởi nghiệp rất sôi động, với hàng chục công ty thuộc nhiều loại hình khác nhau, và đây cũng là lĩnh vực được thị trường và vốn đầu tư quan tâm lớn. Tác giả bài viết này may mắn được làm việc trong ngành công nghiệp chip tần số vô tuyến 11 năm, từ kỷ nguyên 2G đến 5G hiện nay. Ông cũng đã làm việc tại các công ty nước ngoài, công ty tư nhân và doanh nghiệp nhà nước, và đã trực tiếp phát triển và sản xuất hàng loạt mọi loại sản phẩm tần số vô tuyến. Bài viết này tóm tắt các cuộc thảo luận giữa tác giả và một số người bạn trong ngành trong những năm gần đây, đồng thời cố gắng làm rõ thị trường kỹ thuật và logic kinh doanh của các sản phẩm mô-đun tần số vô tuyến. Đồng thời, ngành tần số vô tuyến trong nước đã phát triển hơn mười năm. Cạnh tranh là xu hướng chủ đạo của ngành, và hợp tác, tình hữu nghị là những nguồn lực rất khan hiếm. Bài viết này sẽ tập trung vào việc chia sẻ kiến ​​thức liên quan đến "mô-đun hóa", và cũng hy vọng rằng nhiều nhà sản xuất trong nước sẽ cùng chia sẻ những cơ hội to lớn của mô-đun hóa thông qua "hợp tác".

         

giới thiệu

Theo bài phát biểu quan trọng của Giáo sư Wei Shaojun tại "Hội nghị thượng đỉnh CEO toàn cầu 2020" với chủ đề "Con đường chính nghĩa trên thế giới là những thăng trầm của cuộc sống - Về quyết tâm chiến lược trong bối cảnh biến đổi lớn", số liệu thống kê cho thấy các công ty Mỹ phụ thuộc nhiều nhất vào thị trường Trung Quốc (tính theo tỷ lệ doanh thu) như sau. Có thể thấy bốn gã khổng lồ RF của Mỹ là SKYWORKS, Qualcomm, Qorvo và Broadcom (SKYWORKS và Qorvo chủ yếu tập trung vào lĩnh vực RF; Qualcomm và Broadcom bao gồm cả lĩnh vực RF) chiếm giữ 4 vị trí đầu bảng.

 

Tình hình quốc tế của giao diện RF

Công nghệ giao diện RF chủ yếu tập trung vào các bộ lọc, bộ khuếch đại công suất (PA, Power Amplifier), bộ khuếch đại nhiễu thấp (Low Noise Amplifier) ​​và các công tắc (RF Switch). Hiện nay, thị trường RF toàn cầu bị chi phối bởi bốn công ty RF của Mỹ được đề cập ở phần giới thiệu: Skyworks, Qualcomm, Qorvo, Broadcom và Murata của Nhật Bản, đây là năm gã khổng lồ RF hàng đầu.

 

 

Năm gã khổng lồ trong lĩnh vực tần số vô tuyến chiếm hơn 90% thị trường PA và LNA. Về bộ lọc, có hai công nghệ chính: lọc sóng âm bề mặt (SAW) và lọc sóng âm khối (BAW). Hiện nay, Murata chiếm một nửa thị trường bộ lọc SAW, Skyworks khoảng 10% và Qorvo khoảng 4%. Phần còn lại được chia cho các nhà sản xuất lớn như Taiyo Yuden và TDK. Thị trường bộ lọc BAW do các công ty Mỹ thống trị, chiếm 90% thị trường.

 

Có thể thấy rằng mảng giao diện RF là một thị trường khổng lồ có thể đáp ứng sự phát triển liên tục của năm gã khổng lồ quốc tế. Các gã khổng lồ quốc tế có phạm vi công nghệ rộng lớn và khả năng mô đun hóa mạnh mẽ; các sản phẩm mô đun là con đường chính cho cạnh tranh quốc tế. Mỗi gã khổng lồ đều có công nghệ BAW hoặc các công nghệ thay thế của nó.

Tình hình trong nước của thiết bị đầu cuối RF

Nhiều bài báo đã đề cập đến tình hình trong nước về phần tiền xử lý tần số vô tuyến. Tôi sẽ không đi vào chi tiết ở đây. Tôi chỉ đưa ra một vài kết luận được đồng thuận khá rộng rãi:

 

1. Các công ty địa phương thường tập trung vào các linh kiện rời rạc; linh kiện rời rạc hiện là lĩnh vực cạnh tranh chính trong nước.

2. Các công ty địa phương thiếu công nghệ và sản phẩm lọc tiên tiến, và khả năng lắp ghép mô-đun của họ nhìn chung còn yếu.

             

Những thách thức và nguồn cơ hội trong việc mô đun hóa công nghệ 5G

Những thách thức về không gian đi dây trên mạch in và thời gian gỡ lỗi RF đã xuất hiện ở các điện thoại di động phân khúc giá rẻ, mở ra lộ trình nâng cấp từng bước cho các chip module sản xuất trong nước.

 

Các chip module RF không phải là một dòng sản phẩm mới. Trên thực tế, việc sử dụng các chip module RF đã diễn ra gần như đồng thời với việc thương mại hóa LTE. Trong 10 năm qua, nhiều module RF phức tạp đã được sử dụng rộng rãi trong các điện thoại di động cao cấp của nhiều thương hiệu; đồng thời, trong một số lượng lớn điện thoại di động tầm trung, các giải pháp thiết bị rời rạc có thể đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu. Do đó, trong 10 năm qua, hai thị trường riêng biệt đã xuất hiện: các mẫu điện thoại cao cấp sử dụng giải pháp module; các mẫu điện thoại tầm trung sử dụng giải pháp thiết bị rời rạc. Giải pháp module yêu cầu "tích hợp cao và hiệu năng cao", do đó giá thành cũng rất cao; trong khi giải pháp thiết bị rời rạc yêu cầu "tích hợp trung bình thấp và hiệu năng trung bình", và giá thành tương đối thấp. Có sự khác biệt rất lớn về kỹ thuật và thị trường giữa hai giải pháp này. Chúng ta có thể gọi đây là "khoảng cách module" trong kỷ nguyên 4G.

   

“Khoảng cách mô-đun” trong kỷ nguyên 4G

 

Sự xuất hiện của công nghệ 5G đã hoàn toàn thay đổi tình hình này.

 

So với 2 đến 4 anten của điện thoại di động 4G cấp thấp, số lượng anten trong điện thoại di động 5G cấp thấp đã tăng lên 8 đến 12; các dải tần và tổ hợp dải tần cần được hỗ trợ cũng tăng lên đáng kể so với 4G. Như chúng ta đã biết, số lượng linh kiện tần số vô tuyến có liên quan mật thiết đến số lượng anten và dải tần, điều này có nghĩa là số lượng linh kiện tần số vô tuyến đã tăng lên đáng kể. Đồng thời, do yêu cầu thiết kế cấu trúc, diện tích PCB dành cho phần giao diện tần số vô tuyến (RF) của điện thoại di động 5G không thể tăng lên, do đó diện tích của giải pháp rời rạc vượt xa diện tích PCB có sẵn. Đây là một hạn chế do không gian gây ra.

 

Một thách thức khác đến từ thời gian gỡ lỗi. Thời gian gỡ lỗi tần số vô tuyến cho 4G sử dụng các giải pháp thiết bị rời rạc thường nằm trong vòng một tuần. Với sự gia tăng đáng kể về độ phức tạp của tần số vô tuyến 5G, giả sử sử dụng giải pháp rời rạc, thời gian gỡ lỗi có thể tăng gấp 3 đến 5 lần; về chi phí, sẽ cần thiết bị kiểm tra 5G đắt tiền hơn và nguồn nhân lực kỹ sư am hiểu về kiểm tra 5G. Nếu sử dụng các mô-đun, hầu hết quá trình gỡ lỗi đã được thực hiện nội bộ trong quá trình thiết kế mô-đun, và phần lớn khối lượng công việc gỡ lỗi sẽ được chuyển sang phía phần mềm, do đó hiệu quả gỡ lỗi được cải thiện đáng kể. Đây là một hạn chế do thời gian đặt ra.

 

Những hạn chế về thời gian và không gian là mạnh mẽ và phổ biến. Do đó, ở các điện thoại di động 5G cấp thấp, có nhu cầu tự nhiên về các module "hiệu năng trung bình thấp và tích hợp cao", điều này thống nhất với các module "hiệu năng trung bình cao và tích hợp cao" của các điện thoại di động cao cấp. Vì tất cả đều yêu cầu các module tích hợp cao, nhưng yêu cầu về chỉ số lại khác nhau, nên các chip module trong nước có thể phát triển dần từ "hiệu năng trung bình thấp" (điện thoại di động 5G cấp thấp) đến "hiệu năng trung bình cao" (điện thoại di động 5G cao cấp). Kết quả là, "khoảng cách module" được thu hẹp.

 

 

Mọi thứ đều có hai mặt. Sau khi "khoảng trống module" được lấp đầy, rủi ro đã xuất hiện trong thị trường linh kiện rời; đối với các công ty địa phương chuyên về chip rời, họ cũng cần nguồn lực và sức mạnh khổng lồ để tìm được vị trí riêng trong lĩnh vực sản phẩm module; nếu không thể đột phá, họ sẽ rơi vào giai đoạn tắc nghẽn trong tương lai gần.

 

Trong giai đoạn đầu của 5G, một giải pháp lai hiện đang có mặt trên thị trường, sử dụng các thiết bị và mô-đun riêng lẻ. Có nhiều lý do khách quan cho sự xuất hiện của giải pháp này, bao gồm cả "khoảng cách mô-đun" đã hình thành trong lịch sử. Giải pháp này là sản phẩm của sự thỏa hiệp, hy sinh một số chỉ số quan trọng, và cũng nhượng bộ về diện tích. Nếu không có các công ty sản xuất chip tập trung vào sản xuất mô-đun trong nước, sẽ không có chip mô-đun trong nước chất lượng cao; nếu không có chip mô-đun trong nước chất lượng cao, giá thành của các giải pháp mô-đun sẽ luôn cao.

             

Phân loại ngắn gọn về công nghệ lọc

Bộ lọc BAW: Bộ lọc sóng âm khối. Nó có ưu điểm là tổn hao chèn nhỏ, suy hao ngoài băng tần lớn và không nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Kích thước của bộ lọc BAW sẽ thu nhỏ khi tần số tăng, do đó nó đặc biệt phù hợp cho các hệ thống truyền thông tần số trung và cao trên 1.7GHz, và có những ưu điểm rõ rệt trong các ứng dụng 5G và dưới 6G.

 

 

Bộ lọc SAW: Bộ lọc sóng âm bề mặt. Đây là một thiết bị lọc đặc biệt được làm từ các vật liệu áp điện như tinh thể thạch anh, niobat lithi và gốm áp điện, tận dụng hiệu ứng áp điện và các đặc tính vật lý của sự lan truyền sóng bề mặt. Bộ lọc SAW có ưu điểm là hiệu suất ổn định, dễ sử dụng, dải tần rộng, v.v., và là ứng dụng chính với tần số dưới 1.6GHz. Tuy nhiên, nó có nhược điểm như tổn hao chèn lớn và vấn đề quá nhiệt nghiêm trọng khi xử lý tín hiệu tần số cao. Do đó, nó có khả năng ứng dụng kém khi xử lý tín hiệu tần số cao trên 1.6GHz.

 

 

Bộ lọc LC: tức là bộ lọc kiểu cuộn cảm-tụ điện. Bộ lọc LC thường bao gồm sự kết hợp thích hợp giữa tụ lọc, điện kháng và điện trở. Cuộn cảm và tụ điện cùng nhau tạo thành mạch lọc LC.

 

             

Phân loại ngắn gọn các mô-đun RF

Mô-đun giao diện RF tích hợp hai hoặc nhiều thiết bị riêng biệt như bộ chuyển mạch RF, bộ khuếch đại nhiễu thấp, bộ lọc, bộ ghép kênh và bộ khuếch đại công suất vào một mô-đun duy nhất, nhờ đó cải thiện khả năng tích hợp và hiệu suất, đồng thời thu nhỏ kích thước. Tùy thuộc vào phương pháp tích hợp khác nhau, liên kết RF của anten chính có thể được chia thành: FEMiD (tích hợp bộ chuyển mạch RF, bộ lọc và bộ ghép kênh), PAMiD (tích hợp bộ khuếch đại công suất đa chế độ đa băng tần và FEMiD), LPAMiD (LNA, tích hợp bộ khuếch đại công suất đa chế độ đa băng tần và FEMiD), v.v.; liên kết RF của anten đa dạng có thể được chia thành: DiFEM (tích hợp bộ chuyển mạch RF và bộ lọc), LFEM (tích hợp bộ chuyển mạch RF, bộ khuếch đại nhiễu thấp và bộ lọc), v.v.

 

Liên kết RF của ăng ten chính

 

Liên kết RF ăng ten đa dạng

             

“Mật độ giá trị” của mạch tiền khuếch đại RF

Vì diện tích mạch in (PCB) của điện thoại di động 5G là một nguồn tài nguyên hạn chế, và chúng ta cần "nhồi nhét" nhiều thiết bị chức năng tần số vô tuyến hơn vào điện thoại di động 5G, nên khi đánh giá từng loại thiết bị tần số vô tuyến, chúng ta cần thiết lập một tham số để mô tả nó một cách thống nhất như một chỉ số tổng hợp phản ánh giá trị và diện tích PCB mà nó chiếm dụng.

 

Mật độ giá trị = (Giá bán trung bình ASP) / (Kích thước gói chip)

 

Tiếp theo, chúng ta sử dụng công cụ giá trị VD để phân tích ba loại sản phẩm: bộ lọc, bộ khuếch đại công suất và mô-đun tần số vô tuyến.

 

1. Giá trị VD của bộ lọc

 

 

Trước hết, tôi xin giải thích rằng vì bộ lọc thường yêu cầu mạch phối hợp trở kháng bên ngoài, nên giá trị VD thực tế thấp hơn giá trị VD của thiết bị. Chúng ta hãy tạm bỏ qua yếu tố này. Dựa trên các dữ liệu trên, chúng ta có thể rút ra một số kết luận: từ LTCC đến bộ ghép kênh bốn kênh, giá trị VD tiếp tục tăng, từ 1.2 đến 10.0, và mức tăng tương đối nhanh.

 

2. Giá trị VD của bộ khuếch đại công suất

 

 

Dựa trên các số liệu trên, chúng ta cũng có thể thấy:

a) Từ 2G lên 4G, giá trị VD tăng từ 0.6 lên 1.5.

b) Đối với các sản phẩm thu nhỏ đã phát triển từ 4G lên CAT1, và các bộ khuếch đại công suất cao đã phát triển từ HPUE hoặc Phase5N, giá trị VD đã tăng lên khoảng 2.

 

3. Giá trị VD của mô-đun RF

 

 

Dựa trên các số liệu trên, có thể nhận thấy:

a) Giá trị VD thông thường của các mô-đun thu là khoảng 5;

b) Gói nhỏ H/M/L LFEM trong mô-đun thu có giá trị VD rất nổi bật, lớn hơn 10;

c) Mô-đun truyền dẫn (ngoại trừ FEMiD), giá trị VD nằm trong khoảng từ 4 đến 6;

d) FEMiD có giá trị VD cao nhất trong các mô-đun phát. Do đó, khi kết hợp FEMiD với MMMB PA có giá trị VD thấp hơn, có thể đạt được hiệu quả bố trí mạch in hợp lý.

 

Trong quá trình tóm tắt bảng, chúng tôi cũng đã bổ sung dữ liệu tham khảo về tỷ lệ bản địa hóa công nghệ và tỷ lệ bản địa hóa thị trường. Nói chung, giá trị VD sẽ cao hơn thực tế đối với các tiểu danh mục có tỷ lệ bản địa hóa thị trường thấp, hoặc nơi tỷ lệ bản địa hóa công nghệ vượt xa tỷ lệ bản địa hóa. Sau khi thị phần của các sản phẩm tương ứng được bản địa hóa tăng lên, sẽ có nhiều dư địa hơn để giảm giá trong tương lai.

             

Năm ngọn núi của các mô-đun phát RF

   

Khởi đầu 1: Việc tích hợp các bộ lọc loại PA và LC chủ yếu được sử dụng trong dải tần 5G mới từ 3GHz đến 6GHz. Các sản phẩm tiêu biểu là PAMiF hoặc LPAMiF của n77 và n79. Thiết kế 5GPA cho các dải tần mới này rất thách thức, nhưng vì phổ tần của các dải tần mới tương đối "sạch", nên yêu cầu đối với bộ lọc không cao, do đó các bộ lọc loại LC (IPD, LTCC) có thể đáp ứng được. Tóm lại, loại sản phẩm này tuy thách thức nhưng không phức tạp, và công nghệ cũng như chi phí của nó hoàn toàn được kiểm soát bởi PA.

 

Giai đoạn 2: Tích hợp PA và BAW (hoặc SAW hiệu năng cao). Các sản phẩm điển hình là PAMiF của n41 hoặc iFEM của Wi-Fi, với dải tần số gần 2.4GHz. Dải tần số của loại sản phẩm này là dải tần số phổ biến, và thông số kỹ thuật của phần PA khá thách thức nhưng không quá cao. Vì hoạt động gần 2.4GHz, dải tần số rất đông đúc, và các sản phẩm điển hình cần tích hợp bộ lọc BAW hiệu năng cao để đạt được sự cùng tồn tại. Vì chức năng lọc của loại sản phẩm này không phức tạp, nên PA vẫn có khả năng kiểm soát về mặt kỹ thuật; nhưng xét về chi phí, bộ lọc có thể vượt trội hơn PA. Nói chung, loại sản phẩm này khá thách thức nhưng không phức tạp, và PA có khả năng kiểm soát nhất định.

 

Khởi chạy 3: Mô-đun khởi chạy băng tần thấp. LB (L)PAMiD thường tích hợp các băng tần 4G/5G dưới 1GHz (như B5, B8, B26, B20, B28, v.v.), bao gồm các bộ khuếch đại công suất hiệu suất cao và một số bộ ghép kênh song công tần số thấp; trong các giải pháp khác nhau, nó cũng có thể tích hợp GSM850/900 và DCS/PCS 2GPA để nâng cao hơn nữa mức độ tích hợp. Các bộ ghép kênh song công tần số thấp thường cần được triển khai bằng công nghệ TC-SAW để đạt được các thông số kỹ thuật hệ thống tối ưu. Theo nhu cầu của giải pháp hệ thống, nếu một bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA) được tích hợp trên cơ sở LB PAMiD, loại sản phẩm này được gọi là LB LPAMiD. Có thể thấy rằng độ phức tạp của các sản phẩm như vậy đã tương đối cao: về PA, cần phải tích hợp 4G/5GPA hiệu suất cao, và đôi khi cần phải tích hợp lõi 2GPA công suất cao; Về mặt bộ lọc, thường cần từ 3 đến 5 bộ ghép kênh TC-SAW sử dụng công nghệ đóng gói cấp wafer (WLP). Từ góc độ tổng chi phí (giả sử cần tích hợp 2GPA), phần PA/LNA và phần bộ lọc chiếm tỷ lệ gần như bằng nhau. LB (L)PAMiD yêu cầu khả năng kỹ thuật tương đối cân bằng, do đó cấp độ thứ ba xuất hiện ở điểm giao nhau giữa PA và Bộ lọc.

 

Bước 4: FEMiD. Các sản phẩm này thường bao gồm nhiều bộ lọc/bộ ghép kênh/bộ phân kênh từ tần số thấp đến tần số cao, cũng như các bộ chuyển mạch anten trong đường dẫn chính; chúng không tích hợp bộ khuếch đại công suất (PA). Sản phẩm FEMiD thường yêu cầu tích hợp các bộ chuyển mạch LTCC, SAW, TC-SAW, BAW (hoặc IHPSAW với hiệu suất tương đương) và SOI. Murata đã định nghĩa loại sản phẩm này và thống trị thị trường trong gần tám năm. Các nhà sản xuất điện thoại di động lớn như Samsung và Huawei đã sử dụng hoặc đang sử dụng một số lượng lớn các sản phẩm như vậy trong các điện thoại di động tầm trung đến cao cấp của họ. Như đã đề cập ở trên, các nhà cung cấp PAMiD cạnh tranh chủ yếu tập trung ở Bắc Mỹ; do cân nhắc đa dạng hóa chuỗi cung ứng, một số mẫu điện thoại di động có số lượng xuất xưởng rất lớn có thể xem xét sử dụng kiến ​​trúc PA MMMB (Đa chế độ Đa băng tần) kết hợp với FEMiD. Các nhà cung cấp PA MMMB đủ điều kiện được phân bố rộng rãi ở Bắc Mỹ, Trung Quốc và Hàn Quốc, và năng lực sản xuất FEMiD của Murata (Nhật Bản) rất lớn (chủ yếu là LTCC và SAW). Như đã đề cập trước đó, giá trị VD của FEMiD rất cao, và khả năng sử dụng không gian của toàn bộ giải pháp cũng nằm trong phạm vi hợp lý.

 

Sản phẩm ra mắt thứ 5: M/H (L)PAMiD. Loại sản phẩm này có giá trị thị trường cao nhất trong phân khúc giao diện RF và là lĩnh vực khó tích hợp toàn diện nhất. Nó là đỉnh cao của phân khúc thị trường giao diện RF. Dải tần số thường được M/H bao phủ là 1.5GHz~3.0GHz. Dải tần số này là dải tần số vàng cho truyền thông di động. Bốn băng tần FDD LTE đầu tiên Band1/2/3/4 nằm trong dải tần này, bốn băng tần TDD LTE đầu tiên B34/39/40/41 cũng nằm trong dải tần này, tất cả các băng tần thương mại của TDS-CDMA đều nằm trong dải tần này, và giải pháp tổng hợp sóng mang thương mại đầu tiên (Carrier Aggregation) cũng xuất hiện trong dải tần này (được thực hiện bởi bộ ghép kênh bốn kênh B1+B3), GPS, Wi-Fi và các mạng truyền thông phi di động quan trọng như 2.4G và Bluetooth cũng hoạt động trong dải tần này. Như bạn có thể hình dung, đặc điểm nổi bật nhất của dải tần này là "sự chồng chéo" và "nhiễu", và đây cũng là một sân khấu rộng lớn để các bộ lọc BAW hiệu suất cao thể hiện khả năng của mình. Vì dải tần này đã được thương mại hóa từ lâu, công nghệ PA trong dải tần này tương đối hoàn thiện, và thách thức cốt lõi đến từ các thiết bị lọc.

 

Trước tiên, tôi muốn giải thích tại sao tần số này lại là tần số vàng của truyền thông di động. Trong quá trình phát triển lâu dài, động lực thúc đẩy truyền thông di động đến từ tỷ lệ thâm nhập của các thiết bị đầu cuối di động, và thách thức cốt lõi đối với sự phổ biến của các thiết bị đầu cuối di động nằm ở hiệu năng và chi phí của chúng. Ở các tần số quá cao, chẳng hạn như trên 3GHz và trên 10GHz, đặc tính của các bóng bán dẫn giảm nhanh chóng, khiến việc đạt được hiệu năng cao trở nên khó khăn; và ở các tần số quá thấp, chẳng hạn như dưới 800MHz và dưới 300MHz, kích thước của anten cần thiết sẽ rất lớn, và các giá trị điện cảm và điện dung được sử dụng để phối hợp RF cũng sẽ rất lớn. Dưới những hạn chế về kích thước thiết bị đầu cuối, rất khó để đạt được các thông số kỹ thuật hệ thống về hiệu năng RF trong dải tần siêu thấp. Tóm lại, từ góc độ hiệu năng của các thiết bị chủ động (bóng bán dẫn), người ta hy vọng tần số sẽ thấp hơn; từ góc độ hiệu năng của các thiết bị thụ động (tụ điện, cuộn cảm và anten), người ta hy vọng tần số sẽ cao hơn. Từ mâu thuẫn cốt yếu giữa các thiết bị chủ động và thiết bị thụ động, đến những thỏa hiệp ở phía ứng dụng, và sau đó là sự tích hợp trong mô-đun, chúng giống như hai dòng hải lưu ấm và lạnh mạnh mẽ hội tụ trong dải tần 1.5~3GHz trên kênh chính tuyệt vời nhất của truyền thông di động trong lịch sử nhân loại, tạo thành ngư trường vàng phức tạp và quý giá nhất cho tần số vô tuyến đầu cuối: M/HB (L)PAMiD. Thật tuyệt vời!

 

Thị trường các sản phẩm cao cấp như vậy hiện chủ yếu do các nhà sản xuất Mỹ như Broadcom, Qorvo và RF360 chiếm lĩnh. Hình ảnh dưới đây là phân tích mở chip do Qorvo cung cấp trên tài khoản công khai chính thức của họ. Có thể thấy rằng loại sản phẩm này chứa hơn 10 BAW, 2-3 HBT GaAs, 3-5 SOI và 1 bộ điều khiển CMOS, và có độ phức tạp kỹ thuật cao nhất trong các sản phẩm tần số vô tuyến. Loại sản phẩm này thường yêu cầu tích hợp các thiết bị có giá trị VD cực cao như bộ ghép kênh bốn hoặc năm/sáu kênh.

 

Hình ảnh mở đầu M/H LPAMiD

Nguồn: Tài khoản chính thức của Qorvo

             

Năm ngọn núi của các mô-đun thu RF

   

Mô hình Wuzhongshan nhận mô-đun được hiển thị như hình trên.

 

Bộ thu 1: Công tắc RF và LNA được tích hợp trên một chip duy nhất sử dụng công nghệ RF-SOI. Mặc dù chỉ là một chip đơn, nó cũng là một chip mô-đun RF đa chức năng. Công nghệ chính cho loại sản phẩm này là RF-SOI, có một số ứng dụng trong mạng 4G và 5G.

 

Bộ thu 2: Sử dụng công nghệ RF-SOI để thực hiện các chức năng của LNA và Switch, sau đó tích hợp đóng gói với chip lọc loại LC (IPD hoặc LTCC). Bộ lọc loại LC phù hợp với yêu cầu băng thông rộng và độ suy giảm thấp trong dải tần 3~6GHz, và phù hợp với dải tần n77/n79 của phần 5G NR. Loại sản phẩm này cũng chủ yếu sử dụng công nghệ SOI và được ứng dụng rộng rãi trong 5G.

 

Mô-đun thu 3: Từ mô-đun thu 3 trở lên, mô-đun thu bắt đầu cần tích hợp thêm nhiều bộ lọc SAW, và mức độ tích hợp ngày càng cao. Thông thường, cần tích hợp một công tắc SOI đa cực đơn (SPnT) hoặc đa cực kép (DPnT), và một số bộ lọc SAW hỗ trợ tổng hợp sóng mang (CA). Về phương pháp đóng gói, vì mức độ tích hợp của "mô-đun thu 3" chưa bị giới hạn, nên có nhiều hướng đi khả thi. Trong số đó, các sản phẩm của các nhà sản xuất quốc tế chủ yếu dựa trên công nghệ WLP. Ngoài những ưu điểm về độ tin cậy và độ dày sản phẩm, chúng còn có thể được tái sử dụng trong các sản phẩm khác với mức độ tích hợp cao hơn.

 

Nhận 4: Loại sản phẩm này được gọi là MIMO M/H LFEM. Nó chủ yếu áp dụng công nghệ MIMO cho các dải tần M/H (như B1/3/39/40/41/7) để tăng tốc độ truyền thông. Đây là yêu cầu bắt buộc để truy cập mạng đối với một số điện thoại di động tầm trung đến cao cấp. Có vẻ như ngành công nghiệp viễn thông thực sự ưa chuộng dải tần vàng M/H. Về mặt kỹ thuật, loại sản phẩm này dựa trên LNA cộng với Switch được triển khai trên công nghệ RF-SOI, sau đó tích hợp 4 đến 6 kênh bộ lọc SAW hiệu suất cao M/H. Các nhà sản xuất quốc tế đã bắt đầu sử dụng phổ biến công nghệ TC-SAW trong các dải tần này để đạt được hiệu suất tổng thể tốt nhất.

 

Bộ thu 5: Độ phức tạp cao nhất của chip thu là LFEM H/M/L. Loại sản phẩm này thực hiện lọc (Bộ lọc SAW), chuyển mạch kênh (Bộ chuyển mạch RF) và tăng cường tín hiệu (LNA) cho 10 đến 15 dải tần số trong kích thước rất nhỏ. Nó có mật độ giá trị cực cao (khoảng 10). Trong các dự án 5G, nó có thể giúp khách hàng giảm đáng kể diện tích PCB bị chiếm dụng bởi phần thu và sử dụng diện tích quý giá đó cho bộ phát/ăng-ten và các bộ phận khác để cải thiện hiệu suất tổng thể. Loại sản phẩm này đòi hỏi kỹ năng toàn diện cao nhất, và về cơ bản yêu cầu sử dụng các phương pháp đóng gói tiên tiến dưới dạng WLP để đáp ứng các yêu cầu về kích thước, độ tin cậy và năng suất.

         

Tóm tắt

1. Yêu cầu cốt lõi của các mô-đun RF là thu nhỏ các thành phần khác nhau và tích hợp mô-đun.

2. Cho dù là mô-đun phát hay mô-đun thu, các mô-đun 5G thuần túy đều khó nhưng không phức tạp. Thách thức và giá trị nhất là các mô-đun có độ phức tạp cao, hỗ trợ đồng thời cả 4G và 5G.

 

Việc thay thế sản phẩm nội địa là một cơ hội vàng và không đòi hỏi sự đổi mới hoàn toàn. Cốt lõi là sự đổi mới công nghệ để hiện thực hóa việc sản xuất, thu nhỏ và mô-đun hóa các chip tần số vô tuyến 4G/5G. Kaiyuan Communications tập trung vào phát triển các chip mô-đun tần số vô tuyến và đã thành lập các trung tâm R&D tại Hạ Môn, Thượng Hải và Đài Bắc, theo đuổi chiến lược "mô-đun toàn diện", phân bổ các nguồn lực trọng điểm với mục tiêu phát triển mô-đun tần số vô tuyến, và kiên quyết thúc đẩy việc sản xuất hàng loạt các chip mô-đun tiết kiệm chi phí và giá cả phải chăng nhất để đẩy nhanh quá trình sản xuất hàng loạt các sản phẩm mô-đun trong nước và góp phần vào sự phát triển lành mạnh của ngành công nghiệp viễn thông Trung Quốc.

   
   

Quá trình công nghiệp hóa module RF bắt đầu ở các công ty phương Tây, sớm hơn 5 đến 10 năm so với Trung Quốc. Như hình ảnh ở đầu bài viết cho thấy, một lượng lớn module RF nước ngoài đang được bán trên thị trường Trung Quốc, trong khi Trung Quốc vẫn đang ở giai đoạn công nghiệp linh kiện rời rạc. Tất nhiên, các ngành công nghiệp Trung Quốc cần phải bắt kịp, và bước đầu tiên để bắt kịp là tiến hành phân tích sâu kiến ​​thức liên quan đến module 5G, kết hợp lợi thế cạnh tranh của riêng mình, tìm ra điểm thâm nhập phù hợp, và cuối cùng là hoàn toàn nắm bắt xu hướng công nghiệp module. Chỉ cần chúng ta toàn tâm toàn ý nắm bắt xu hướng này, chúng ta hoàn toàn tin tưởng rằng sẽ hoàn thành bước nhảy vọt trong lĩnh vực module RF trong nước trong khoảng 5 đến 10 năm tới.

 

Tượng Peter Đại đế ở Saint Petersburg

   

Hãy đưa ra một ví dụ thành công tương tự. Cuộc cách mạng công nghiệp hiện đại bắt đầu ở Tây Âu. Tây Âu đã bắt đầu công nghiệp hóa, nhưng Nga vẫn là một quốc gia nông nghiệp phong kiến ​​lạc hậu. Năm 1703, Sa hoàng Peter của triều đại Romanov ra lệnh xây dựng một thủ đô mới tại một cảng trên Biển Baltic. Bất chấp sự phản đối của mọi người và vô số tranh cãi, vị vua này, một trong những vị vua vĩ đại nhất trong lịch sử Nga, người đã đi du lịch và học tập ở Tây Âu dưới vỏ bọc một người thợ thủ công, đã chiến đấu chống lại mọi khó khăn để xây dựng một thủ đô mới của Nga (St. Petersburg) dẫn đầu châu Âu và thế giới, hoàn toàn kết nối châu Âu, kết nối đại dương và kết nối cuộc cách mạng công nghiệp. Châu Âu, đại dương và cuộc cách mạng công nghiệp là những xu hướng của đất nước trong thế kỷ 18; thay thế trong nước, 5G và các mô-đun RF là những xu hướng trong ngành công nghiệp RF front-end ngày nay.

 

Khi Sa hoàng Peter Đại đế ra đời, nước Nga chỉ như một miếng cá trên thớt; khi ông băng hà, nước Nga đã trở thành một con dao sắc bén để xẻ thịt. Trên cơ sở sự phát triển toàn diện của ngành công nghiệp điện thoại di động trong nước, chúng tôi hy vọng ngành công nghiệp tần số vô tuyến của Trung Quốc có thể mạnh dạn tiến lên và đón nhận làn sóng lịch sử của việc thay thế hàng hóa trong nước, tin học hóa 5G và mô đun hóa tần số vô tuyến. Nếu khi chúng ta bước vào ngành, ngành công nghiệp tần số vô tuyến của Trung Quốc vẫn còn như cá trên thớt, thì tôi hy vọng rằng đến khi tất cả chúng ta dự định "nghỉ hưu", ngành công nghiệp tần số vô tuyến của Trung Quốc sẽ trở thành một lưỡi dao sắc bén để xẻ thịt. Hãy cùng nhau cổ vũ!

Lưu ý: Bài viết này được sao chép từ Internet và nhằm mục đích bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến