（文章來(lái)源：通信網(wǎng)）

RF器件和工藝技術(shù)的市場(chǎng)正在升溫，特別是對(duì)于智能手機(jī)中使用的兩個(gè)關(guān)鍵組件——RF開(kāi)關(guān)器件和天線調(diào)諧器。RF器件制造商及其代工合作伙伴繼續(xù)推出基于RF SOI工藝技術(shù)的傳統(tǒng)RF開(kāi)關(guān)芯片和調(diào)諧器，用于當(dāng)今的4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。最近，GlobalFoundries為未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)推出了45nm RF SOI工藝。RF SOI是RF版本的絕緣體上硅（SOI）技術(shù)，利用內(nèi)置隔離的高電阻率襯底。

為了打破市場(chǎng)環(huán)境，一家無(wú)晶圓廠IC設(shè)計(jì)公司Cavendish Kinetics正在推出基于一種替代技術(shù)——RF MEMS的新一代RF產(chǎn)品和天線調(diào)諧器。RF開(kāi)關(guān)和調(diào)諧器是手機(jī)RF前端模塊中的關(guān)鍵組件之一。RF前端將發(fā)送和接收功能集成到系統(tǒng)中，RF開(kāi)關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行路由。調(diào)諧器幫助天線調(diào)整到任意頻段。

無(wú)論哪種器件和技術(shù)類型，當(dāng)今RF市場(chǎng)的挑戰(zhàn)都令人望而生畏。Cavendish Kinetics總裁兼首席執(zhí)行官Paul Dal Santo表示：“幾年前，RF是一項(xiàng)相當(dāng)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。但事情現(xiàn)在已經(jīng)大大改變。首先，RF前端必須可以處理非常寬的頻率范圍，從600 MHz至3 GHz。采用先進(jìn)的信號(hào)技術(shù)和5G技術(shù)，頻率范圍將達(dá)到5GHz至60GHz。這給前端RF設(shè)計(jì)師帶來(lái)了難以置信的挑戰(zhàn)?！?/p>

考慮到這些挑戰(zhàn)，手機(jī)OEM廠商必須考慮選擇一些新的組件。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于RF開(kāi)關(guān)和天線調(diào)諧器，可以歸結(jié)為兩種技術(shù)——基于RF SOI的器件和RF MEMS。RF SOI是現(xiàn)有技術(shù)?；赗F SOI的器件能力尚可，但它們開(kāi)始遇到一些技術(shù)問(wèn)題。除此之外，市場(chǎng)還存在價(jià)格壓力，隨著器件從200mm遷移到300mm晶圓廠，問(wèn)題還會(huì)出現(xiàn)。

相比之下，RF MEMS有一些有趣的特性，并在某些領(lǐng)域取得了進(jìn)展。事實(shí)上，Cavendish Kinetics公司表示，其基于RF MEMS的天線調(diào)諧器正在被三星和其他OEM接受。

Strategy Analytics的分析師Chris Taylor說(shuō)：“接觸式RF MEMS提供非常低的導(dǎo)通電阻，從而降低插入損耗。但RF MEMS沒(méi)有生產(chǎn)記錄，高容量無(wú)線系統(tǒng)OEM廠商將不會(huì)對(duì)新技術(shù)和小型供應(yīng)商做出巨大貢獻(xiàn)。當(dāng)然，RF MEMS作為替代品，價(jià)格必須有競(jìng)爭(zhēng)力，但主要OEM廠商想要可靠性得到檢驗(yàn)的產(chǎn)品和可靠的供應(yīng)來(lái)源?！?/p>

不過(guò)，在智能手機(jī)（RF開(kāi)關(guān)，調(diào)諧器，和其他組件）的混合商業(yè)環(huán)境中，RF前端市場(chǎng)值得關(guān)注。根據(jù)Pacific Crest Securities的數(shù)據(jù)，智能手機(jī)出貨量預(yù)計(jì)將在2017年增長(zhǎng)1％，而2016年則增長(zhǎng)了1．3％。另一方面，根據(jù)YoleDéveloppement的數(shù)據(jù)，手機(jī)的RF前端模塊／組件市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2016年的101億美元躍升至2022年的227億美元。 據(jù)Strategy Analytics分析，RF開(kāi)關(guān)器件市場(chǎng)在2016年達(dá)到了17億美元。

隨著OEM廠商繼續(xù)在智能手機(jī)中增加更多RF內(nèi)容，RF市場(chǎng)正在不斷增長(zhǎng)。Strategy Analytics的Taylor說(shuō)：“多頻段LTE也正在向下層器件延伸，開(kāi)關(guān)內(nèi)容正在增加?！痹谵D(zhuǎn)向4G或長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）的過(guò)程中，每臺(tái)手機(jī)的RF開(kāi)關(guān)器件數(shù)量都有所增加。Taylor 說(shuō)：“我們每年都在談?wù)摯罅康膯卧?，大多?shù)但并非全部（RF開(kāi)關(guān)）都會(huì)進(jìn)入手機(jī)，其中現(xiàn)在絕大多數(shù)是SOI。RF MEMS仍然是新興市場(chǎng)，相對(duì)于RF SOI開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)微不足道?！?/p>

盡管RF開(kāi)關(guān)的出貨數(shù)量很大，但是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，價(jià)格壓力較大。Taylor 表示，這些器件的平均銷售價(jià)格（ASP）為10－20美分。同時(shí)，在一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中，RF前端由多個(gè)組件組成——功率放大器、低噪聲放大器（LNA）、濾波器、以及RF開(kāi)關(guān)。LNA放大來(lái)自天線的小信號(hào)。RF開(kāi)關(guān)將信號(hào)從一個(gè)組件路由到另一個(gè)組件。Wolf 說(shuō)：“（濾波器）可防止一切無(wú)用信號(hào)進(jìn)入。”

在手機(jī)中，2G和3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的RF功能簡(jiǎn)單。2G有四個(gè)頻段，3G有五個(gè)頻段。 但對(duì)4G來(lái)說(shuō)，有40多個(gè)頻段。4G不僅融合了2G和3G頻段，而且還搭載了4G頻段。除此之外，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)部署了一種稱為載波聚合的技術(shù)。載波聚合將多個(gè)信道或分量載波組合到一個(gè)大數(shù)據(jù)管道中，可以在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)更大的帶寬和更快的數(shù)據(jù)速率。

為了處理頻段和載波聚合，OEM廠商需要復(fù)雜的RF前端模塊。今天的模塊可以集成兩個(gè)或多個(gè)多模、多頻帶功率放大器，以及多個(gè)開(kāi)關(guān)和濾波器。Qorvo移動(dòng)戰(zhàn)略營(yíng)銷經(jīng)理Abhiroop Dutta表示：“這取決于采用的RF架構(gòu)。PA的數(shù)量由手機(jī)正在尋址的區(qū)域頻帶決定。通過(guò)單個(gè)SKU在全球范圍內(nèi)應(yīng)對(duì)全球多地區(qū)或全球蜂窩市場(chǎng)的典型“全球通”手機(jī)，頻段覆蓋面廣泛。對(duì)于這種手機(jī)的典型RF前端集成模塊的實(shí)現(xiàn)，一個(gè)選擇是使用具有分頻帶模塊的RF前端，以解決高、中、低頻帶的不同要求。”

相比之下，智能手機(jī)OEM廠商可能會(huì)為特定市場(chǎng)設(shè)計(jì)區(qū)域手機(jī)。Dutta表示： “一個(gè)例子是針對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的手機(jī)。在這種情況下，RF前端需要支持該地區(qū)的頻段?！备鶕?jù)Cavendish Kinetics的理論，LTE手機(jī)還有兩種天線，主集天線和分集天線。主集天線用于發(fā)射和接收功能，分集天線提高了手機(jī)的下行數(shù)據(jù)速率。實(shí)際操作中，信號(hào)到達(dá)主集天線。然后移動(dòng)到天線調(diào)諧器，允許系統(tǒng)調(diào)整到任何頻帶。

然后，信號(hào)進(jìn)入一系列RF開(kāi)關(guān)。GlobalFoundries的Wolf說(shuō)：“它轉(zhuǎn)換到您要使用的適用頻段，GSM、3G、或4G?！毙盘?hào)從這里進(jìn)入濾波器，其次是功率放大器，最后到達(dá)接收器。考慮到這種復(fù)雜性，手機(jī)OEM面臨一些挑戰(zhàn)。功耗和尺寸至關(guān)重要。Wolf說(shuō)：“由于這種復(fù)雜性，您的信號(hào)在前端受到更多損失，這對(duì)您的接收機(jī)的總體噪聲系數(shù)造成了負(fù)面影響?！?/p>

顯然，RF開(kāi)關(guān)在解決這個(gè)問(wèn)題方面起到了關(guān)鍵作用。總體而言，智能手機(jī)可能包含十余個(gè)RF開(kāi)關(guān)器件?；镜腞F開(kāi)關(guān)采用單刀單擲（SPST）配置。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的on－off開(kāi)關(guān)。

今天，OEM們使用更復(fù)雜的開(kāi)關(guān)配置。Ron＊Coff是RF開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)。根據(jù)Peregrine Semiconductor的理論：“Ron＊Coff是無(wú)線電信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)處于“導(dǎo)通”狀態(tài)（Ron，或?qū)娮瑁r(shí)產(chǎn)生的損耗比率，以及無(wú)線電信號(hào)在“關(guān)閉”狀態(tài)下通過(guò)電容器的泄漏比率（Coff，或關(guān)斷電容）”

總而言之，OEM廠商需要沒(méi)有插入損耗以及具有良好隔離的RF開(kāi)關(guān)。插入損耗涉及信號(hào)功率的損失。如果開(kāi)關(guān)沒(méi)有良好的隔離，系統(tǒng)可能會(huì)遇到干擾。Qorvo的Dutta表示：“總的來(lái)說(shuō)，RF前端面臨的挑戰(zhàn)是支持日益增長(zhǎng)的性能需求，這與不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和增加頻帶覆蓋范圍相一致。同時(shí)還要考慮縮小RF器件封裝的尺寸，因?yàn)槭謾C(jī)變薄了。插入損耗、天線功率，以及隔離等關(guān)鍵指標(biāo)仍然推動(dòng)RF產(chǎn)品解決方案的不斷發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力?！?br /> （責(zé)任編輯：fqj）