2020年，5G開啟新元年。盡管今年年初受全球COVID-19 疫情影響，但中國的5G手機出貨量還是表現不俗。中國信息通信研究院近日發布的數據顯示，今年1-9月，中國市場5G手機出貨量已達1.08億部，占到同期手機出貨量的47.7%。行業分析機構IDC近日發布預測稱，2020年，全球5G手機出貨量約為2.4億臺，其中中國市場的出貨量將超過1.6億臺，市場占有率約為67.7%。在未來5年內，中國5G手機出貨量也將持續占據全球約一半的市場份額。
在手機價格方面，2019年以來，隨著5G手機的市場滲透，更高價位手機占比持續增長。IDC認為，從整體國內智能機市場價位段趨勢來看，今年各大主要廠商即將發布的旗艦款手機將帶動高端市場占比的提升。
之前有報道稱，國內5G手機將以加價500元人民幣的定價策略來執行。據業內資深人士表示，首批5G手機至少要貴700元。為什么5G手機價格都會更加高昂？
在5G時代，射頻器件的重要程度大大超過4G時代。之前的手機成本主要在屏幕和芯片上，而5G手機最大的成本轉向了射頻。5G射頻前端模塊的高成本問題根本還是在于器件越來越多，技術越來越難！
5G 時代下，移動設備能夠使用的頻段逐漸增多，這也意味著需要增加更多的射頻元件。為適應智能手機輕薄化發展趨勢，高集成度、一體化是射頻前端產品的核心競爭力，而高集成度帶來的EMI/FRI干擾問題亟待解決。
Qorvo封裝新產品工程部副總監趙永欣（York Zhao）（圖左）與Qorvo華北區應用工程經理張杰（Fiery Zhang）（圖右）
近日，全球領先的射頻企業Qorvo在京召開發布會，介紹其兼顧小尺寸和多功能的射頻前端模塊PAMiD，以及其應對EMI/FRI干擾的全新的自屏蔽技術Micro-Shield。
射頻前端模塊再集成LNA
“Qorvo在射頻前端解決方案領域已經耕耘了20多年，最早是從分立的PA、濾波器、開關這些開始。隨著時代的發展，手機設計的復雜程度越來越大，應用的射頻前端的器件也越來越多，器件的集成化是射頻前端的必然趨勢，這是市場的需求。”Qorvo華北區應用工程經理張杰（Fiery Zhang）表示。
最早PA、開關、濾波器以分立器件形式存在。2016年開始，出現了PA與開關集成的模塊，稱為TX Module或PM Module；開關與濾波器集成，稱為FEM。到了5G，射頻前端的方案更加復雜，用到的器件越來越多，智能手機需要集成的功能也越來越多。例如新增加的攝像頭、各種各樣的傳感器等，會占用大量手機上的空間，留給射頻基帶的空間反而越來越少。射頻前端模塊的發展趨勢逐漸由離散型的RF元件向整合型模組的FEMiD與PAMiD形式演變。
隨著通信頻段的增加，Qorvo 的高集成射頻解決方案已經從移動通信射頻技術第二階段（Phase2）演進到了第七階段（Phase7Lite）。Qorvo也在對高度模組化的PAMiD進行持續整合，目前Qorvo將 LNA（低噪聲放大器）也集成到 PAMiD 中，L-PAMiD使得射頻前端模塊的面積節省了35-40mm2，且支持更多的功能，讓 PCB 的布局更為合理。
Fiery Zhang將PAMiD帶來的好處歸結為以下兩點：
第一，節省空間。之前分立的器件需要各自封裝，組成一個器件，再放到PCB上，有些器件需要重復封裝，在PCB上擺放時也要保障一定的間隔，另外每個器件之間還要加一些匹配，甚至是一些走線；而所有器件集成到一個模塊里，只要封裝一次，也不需要走線，更加節省空間。
第二，更兼容更高效。Qorvo的PAMiD帶來的集成不是簡單的整合，而是將性能、兼容問題都考慮進去，進一步的改善性能，解決在集成過程中放兼容性問題，從而發揮出器件最大性能。
第三，抗干擾。現在PCB面積越來越緊湊，器件布局非常緊密，并且功能模塊越來越多，同時工作的情況下不可避免地會出現互擾的問題，這是一大難題。Qorvo在PAMiD上推出了自屏蔽技術，進一步改善互擾問題。一方面可以減輕手機設計時的工作量，另一方面也一定程度上可以排除機械的屏蔽蓋對器件的影響。
全新自屏蔽技術應對互擾難題
在PAMiD為PCB大力節省面積占用的同時，器件同時工作時的互擾難題隨之而生，也就是電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)。因此，需要RF 屏蔽技術來降低與 EMI 及 RFI 相關的輻射。在過去，射頻前端模塊采用外置機械屏蔽罩的方式進行 RF 屏蔽，但這種方式可能會導致靈敏度下降，也可能會導致諧波升高。
如今，Qorvo全新的Micro-Shield自屏蔽技術可較好地改善手機板上設計的相互干擾問題，可以讓 PCB 的布局更加靈活。
Micro-Shield 自屏蔽技術就是在模塊的表面再涂一層合金，取代原來外置的機械屏蔽罩，以起到屏蔽干擾信號的作用。
“Qorvo的自屏蔽殼的技術并不是一個全新的技術，大概在十三年前Qorvo已經在開發這個技術了，經過了多代的研發，現在到了最新的一代。之前的應用范圍比較窄，最近兩三年，因為集成度的增加，自屏蔽技術應用開始擴展，Qorvo也根據集成度的要求，將自屏蔽技術做了很多更新。因此，Qorvo的自屏蔽技術目前也是一個很新的技術。” Qorvo封裝新產品工程部副總監趙永欣（York Zhao）介紹道。
全新的自屏蔽技術可以做到選擇性地屏蔽，可以將其內部一些器件的相互影響隔離開。對于整體的應用來看，它會節省手機大量的設計空間。同時，對手機上其他芯片的干擾，也會降到最低，基本上可以忽略不計。
據York Zhao介紹，Qorvo的自屏蔽技術主要是通過電鍍實現，不是通過噴涂，通過電鍍腐蝕之后，然后再附著上去，可靠性非常高，性能也會比較好。另外，Qorvo還考慮到了防氧化性，不會因外界環境的變化導致氧化的現象，影響屏蔽的效果。在最近的生產實踐中，Qorvo也在逐步將該技術的質量和工藝穩定性進行優化，做到了可量產的程度。未來將會有更多的產品采用這種技術。
優化散熱問題
5G時代，會出現兩路同時發射的情況，產生的能量會更多。PAMiD一定程度上可以解決一部分散熱的問題。Fiery Zhang解釋道：“分立的器件，如PA、開關、濾波器擺到PCB板上，可能要留一些匹配去做兼容，PCB上走線需要一定的界別，這些都是會造成額外的損耗，進而造成發熱量上漲。Qorvo的集成方案里也有匹配，但這種匹配在設計時已經集成好了。因此，PAMiD自身在一定程度上是可以降低電流的。另外，Qorvo在設計工藝上也在逐步向低功耗去設計。”
此外，Qorvo不單推產品，也給用戶提供解決方案。Qorvo正致力于ET電源管理芯片的研究，以改善PA的功耗。
新技術會逐步走進中低端手機中
Qorvo的高度集成的PAMiD技術和自屏蔽技術最早是先從中高端開始采用，現在中低端手機上也開始有這些技術需求。Fiery Zhang認為，手機的更新換代很快，隨著5G的逐步推廣，5G普及了以后，中低端也需要開始加入5G的支持，這種集成方案和自屏蔽技術也將會在中低端手機上應用。
另外，中低端手機對成本限制比較大。Qorvo會針對中低端手機的需求，去做一些更符合中低端手機應用的集成方案。例如，針對中國的市場需求選擇集成方案中的濾波器等器件，其他漫游才需要的就會省掉。總之，Qorvo的產品會去針對中低端的需求做一些改良，實現成本上的優化。
Fiery Zhang表示，由于現在不同市場對頻段的需求是不一樣的，Qorvo一個系列的產品也會根據不同的市場，推出不同的版本。
目前，5G手機價格相比4G還是明顯高出不少。5G還處在剛開始實現的階段，隨著使用范圍的擴大，以及各種解決方案的成本結構的優化，5G手機的成本會逐步下降，將會有更多的手機用戶體驗到5G新技術帶來的便利與驚喜。