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5G将至,哪个半导体厂商能够脱颖而出?

时间:10-09 来源:互联网 点击:

线);PAmiDs 整合模块(包括 PA、双工器和天线开关)环节,Skyworks、Qorvo、Broadcom三家企业占据 99%的市场份额。

  

由于篇幅有限,我们不能每个都分析,就从最具代表性的技术和公司进行分析。首先就谈一下射频这块。

目前,射频器件中的功率放大器主要采用基于硅的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)技术。

但是硅基技术在高频应用领域存在局限性:LDMOS 功率放大器的带宽会随着频率的增加而

大幅减少,LDMOS 仅在不超过约 3.5GHz 的频率范围内有效。

随着通讯频段向高频迁移,基站和通信设备需要支持高频性能的功率放大器。如今,GaN 是

有可能满足这些要求的唯一普及的技术:GaN 功率放大器已经能处理 50GHz 或以上的毫米

波频率。另外,GaN 功率放大器支持更高的带宽,即使在较高的频率也是如此。虽然目前从

性价比考虑,LDMOS 将仍然会是中低端频率的主流,但是在在 10GHz 以上的频段,GaN

的优势非常大。我们认为 5G 时代 GaN 功率放大器将成为超高频通信领域的首选,Qorvo算是最先切入的厂商之一。

(1) Qorvo

作为全球知名的射频方案提供商,Qorvo在5G方面的布局是非常领先的。这首先体现在GaAs器件的布局上。Qorvo表示,由于毫米波的应用。对新型器件就有了强烈的需求,与砷化镓和硅等材料相比,GaN在有高频率需求小型基站需求的5G中优势是非常明显,而5G也会驱动很多技术的进步。

  

  5G演进之路

GaN拥有更高的功率密度,将会带来小尺寸、低电流损耗和高系统效率等优势。

除了基站外,Qorvo也推动GaN器件在手持设备上的普及。

Qorvo表示,GaN器件一开始是被应用在如军事雷达等军事用途,逐渐则被推进到了商业基站和有线电视中继等领域,但这些应用的工作电压基本上都是处于28V到48V之间。但我们知道移动手持设备的工作电压都是2.7到5V,为了推动这些GaN器件在手机上应用,Qorvo正在应用替代材料,适配相关的电压。

而Qorvo目前也推出了一些GaN器件,以满足5G的应用。当中包括了一些高压低频率和高频率的器件。

  

  Qorvo的 GaN路线图

(2) 英飞凌

介绍英飞凌之前,首先说一下,在今年7月,英飞凌以以8.5亿美金的价格将wolfspeed功率和射频部收归囊中,其中包括功率碳化硅衬底业务、射频和宝石应用。这对其GaN on SiC 射频解决方案是一个很好的补充。

而据英飞凌介绍,从之前隶属于其母公司西门子公司时开始,英飞凌就一直是移动通信中射频器件的领导者。早在2014年,他们就认识到了使用LTE LNA的必要性并推出业界第一款产品。如今英飞凌仍然是全球最大的LNA供应商。

此外,英飞凌还引领了LTE射频前端和天线调谐的性能优化,并向客户提供全新的构架方案和高品质现场支持。展望未来,我们已经成为在未来的Pre-5G和5G应用的领先者。

目前英飞凌提供世界一流的 SiGe:C 技术,可使 LNA 具有最低噪声系数、最高线性度和最低功耗;130 nm RFCMOS 技术使射频开关尺寸小巧且插入损耗低;2 层导线架封装适用于复杂系统,可提供设计灵活性;致力于投资创新技术,已经在毫米波应用取得领先。

  

  英飞凌的相关前端产品

(3) NXP

NXP认为,在向5G演变过程中,需要更高的频率带宽,Si LDMOS在目前的网络中还处于主力位置,但在大雨3.5GHZ之后,GaN和GaAs会成为主力,更大的寄生效应就会引致更高的集成化需求;而MIMO和小型蜂窝则会带来更低发射功率的需求,这就要求更低的供电电压;更小尺寸的PA封装需求和高集成度;在这过程中也会产生信号带宽的持续增长。

而NXP也会做相关的布局,如下图所示。

  

(4) Skyworks

Skyworks的技术方案主管Stephen Kovacic曾表示,5G跟以往标准的不同之处,在于新一代的标准,吸引了Intel和Google这样的厂商参与到标准的制定中来。他认为5G离普及还有一段很长的路要走。业界会围绕空中接口的定义和通信链路频率的不确定性展开讨论。他认为对于移动前段来说,将会面临一个前所未有的挑战,而这些不会再在系统层级上讨论。

他还认为对于前端来说,SiP封装,会带来很大的好处。他指出,将基于GaAs HBT

制造的PA和SOI RF开关融合在一起是未来最佳的选择。而SAW/FBAR滤波器,CMOS的PA控制也是不错的选择。

从硬件看,5G提出要全频段覆,所以景对射频器件的性能(功率、工作频率、可靠性等)有极高的要求。 以PA 功率附加效率(PAE)为例,最低要求 60%。 skyworks的 GaAs PA芯片可以做到 78%,而最好的硅基 CMOS 产品仅能做到 57%。

其次是制造。

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