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来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)原创,作者:钟林,谢谢。
获悉射频芯片厂家唯捷创芯完成科创板上市辅导,即将成为第一家上市的国产PA公司。
国产射频PA新历史,从此拉开序幕。
回望这条国产射频芯片之路,不能忘记锐迪科(RDA),开创了2GPA的先河;不能忘记昂瑞微,成功研发2GCMOSPA,第一次打败国外公司;不能忘记唯捷创芯,让行业看到国产4GPA也能做的很好;不能忘记慧智微,走了一条连国外公司都不敢走的技术创新路线,构建起产品和技术的双重竞争力,从4GPA走到5GPA,第一次在产品和技术上追平国外公司。
更多的国产射频PA公司正赶在上市的路上,有慧智微,有昂瑞微,还会有很多……。
从年起,国产射频PA走过了16个年头,一路艰辛,一路收获,从2GPA走到了5GPA。年,国产2GPA量产;年,国产3GPA量产;年,国产4GPA量产;年是5G元年,国产5GPA量产,慧智微成为第一家与Skyworks和Qorvo同步推出产品的国产射频PA公司。
从2GPA到5GPA,产品集成度越来越高,技术难度越来越高。国产射频PA公司要在5GPA上完全追上国外公司还是有难度的,难在哪里呢?
技术研发难
对于射频PA来讲,频率越高,带宽越宽,芯片设计难度越大;集成度越高,技术研发难度也就越高。可以从频段和器件集成度来看射频5GPA技术研发难度。
一、从频段来看5GPA技术研发难度
GSMA是全球运营商的联盟,每年MWC的组织方,是最有权威价值的移动通信统计机构。GSMA的数据显示,3.5GHz是5G通讯最主流的选择。
3.5GHz频段包含在5G的Sub-6GHz5G新频段中。Sub-6GHz的5G新频段,通常又被称作UHB(UltraHighBand,超高频)频段。截止年3月31日,全球运营商发布的5G频段可使用数目为个,其中UHB频段数目为个,占所有发布的5G频段数目的57%,为5G部署的主要选择。供使用的毫米波频段数目只有11个,主要是美国、韩国运营商在推广。短期来看,毫米波只是一个小范围的应用,难以普及。此外,还有未公布的频段数目有76个。
从上图能看到,UHB频段是为5G新开的频段,不是原来的4G频段升级,具有更大的带宽,更适合5G协议应用。
通过频段对比,可以看到射频PA芯片设计难易程度不同:
1、位于Sub-3GHz的n41/n3/n1/n8/n5等,是在原来4G频段上做的重耕,带宽窄。
带宽最大的n41也只有M,只有n79频段是1/3,n77频段的1/4.5。所以,n41PA相对n77/78/79的UHB频段PA,技术研发难度要低很多。
2、n77/78/79PA频率更高,带宽更宽,设计难度更大。
要求更高的功率:
在相同天线增益和传输距离的情况下,信号的衰减与信号的频率成正比。对于n77/78/79频段,更高的频率意味着更大的损耗。为了保证信号覆盖问题,5G终端的发射功率等级从PC3提升至PC2,即提升了3dB。对于射频PA设计来说,每提升1dB线性功率都是极大的挑战。
要求更大的带宽:
n77的带宽/载波频率比达到24%,远高于n41的7.5%。对于高集成度的L-PAMiF方案,需要兼顾各个功能子模块的带宽和匹配。
要求更高的散热要求:
采用相同的制造工艺,通常PA的效率会随着频率的升高而下降。特别是在n79频段,PAE的提升受到很多限制。5GNR定义了终端要求支持上行占空比30%甚至更高,在PC2的发射功率要求下,PA的散热问题变得非常重要。
二、从器件集成度来看5GPA技术研发难度
5GUHB频段的L-PAMiF集成度最高,也是最具挑战的5GPA模组。无法在原有4GPA模组上来做优化和提升。UHB频段的5GPA模组需要全新设计,非常考验射频芯片公司的综合设计能力,根本就不是在原来基础上小修小改就可以实现的。
下表列出了常见的收发模组对比,4GLTE方案中常用的是PAM和PAMiD,分别对应高性价比方案和高性能方案。而n77/78/79双频L-PAMiF是目前5GNR集成度最高的商用芯片之一。
目前国产厂商所发布的5GPA主要也可以大致分为三类:UHBL-PAMiF、n41PAMiF、Phase5N分立。
产品量产难
国内5G手机推出已经一年多了,哪些国产5GPA进入客户端量产了?
早在年,多家国产射频PA公司都宣告自己推出了5GPA。时至今日,从媒体报道和行业了解的信息,看到三家国产5GPA公司正式进入手机客户端量产。
慧智微
年3月,搭载慧智微5GPA模组的首批手机终端批量生产。根据拆解机构eWisetech的报告显示,OPPOK7x手机首次采用了国产5G射频前端器件。K7x采用慧智微电子SG频段射频前端集成收发模组L-PAMiF,覆盖5GUHB新频段n77/78/79频段,是集成度最高的5G射频前端模组。这也是拆解5G手机以来,首次见到国产5G射频芯片在手机上面应用。
唯捷创芯
于年推出5GSub-3GHzPhase5N产品,覆盖4G重耕频段。据了解,年开始唯捷创芯的Phase5N产品已经在OPPO、vivo等厂商实现量产。
锐石创芯
锐石创芯推出支持n41频段的射频功放滤波器模组(PAMiF)RR-11,并已在国内手机客户端量产。5Gn41频段模块中内置功率放大器、收发开关、CMOS控制器及高性能滤波器。
从样品到量产,国产5GPA模组至少历经一年的时间。相比4GPA,5GPA模组量产难表现在两个方面:
1、产品集成度高,高性能模组需要用到Flipchip技术
FlipChip的优势主要在于:小尺寸,性能增强(互联短,寄生效应好),散热能力高(芯片正面通过铜柱与基板直接互联),高可靠性(相较于打线工艺更稳定)。
Qorvo、高通、Broad
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