媒體對射頻芯片供應商Qorvo的訪談：5G半導體芯片開發(fā)有何進展？

芯片組制造商，網(wǎng)絡基礎設施公司，設備OEM和測試測量公司多年來一直積極參與5G的研究和開發(fā)過程以及標準工作，隨著5G設備的開始，這項工作正在取得成果。從5G支持的路由器和移動熱點到物聯(lián)網(wǎng)設備，今年5G市場、消費者智能手機和各種其他設備都在涌現(xiàn)。

但這只是第一波5G芯片組--5G的發(fā)展仍處于早期階段。為了更詳細地了解5G芯片組前端的情況，RCR Wireless News與射頻芯片供應商Qorvo聯(lián)系，與該公司5G移動業(yè)務開發(fā)總監(jiān)Ben Thomas進行電子郵件問答。 Qorvo在2月底宣布，其用于5G的集成前端模塊正在大規(guī)模生產(chǎn)，以支持今年正在增加的設備和基礎設施生態(tài)系統(tǒng)。以下問答已經(jīng)過輕微編輯和濃縮。

RCR：您如何描述此時5G芯片組的一般開發(fā)狀態(tài)？

托馬斯（Thomas）：就手機專用芯片組而言，它的進展順利。第一套芯片組實際上基于預發(fā)布的Release 15協(xié)議假設開發(fā)的，正在幫助到今年年底的手機試驗。然后在2020年，我們將擁有來自多個供應商的良好，符合Release 15標準的芯片組。我會看到我們行業(yè)的三個主要移動平臺驅動因素：高通，三星和海思。也就是說，至少在我們看到2021年中檔手機機型的上升之前，隨著該數(shù)量開始增加，其他移動芯片組將會出現(xiàn)。

5G協(xié)議的演進

RCR：5G半導體芯片組開發(fā)和生產(chǎn)中有哪些挑戰(zhàn)，包括毫米波和6 GHz以下頻段的芯片？

Thomas：對于與芯片組相關的挑戰(zhàn)，當我們與客戶一起完成RF前端架構時，我只會輕輕觸及我所知道的內容。其中包括：

- 收發(fā)信機的影響實際上是約為100兆赫茲（MHz）的載波信號帶寬，以及所需波形（DFT-S和CP-OFDM）的良好吞吐量，特別是在256QAM調制工作時的高吞吐率要求。與LTE相比，雙上行鏈路（UL-MIMO）要求也是最大的變化。

5G NR的新頻段

- 對于調制解調器，處理EN-DC LTE錨點和新無線電（NR）也是一個挑戰(zhàn)。這是從2019年到2020年的重大變化。在2019年，我們將看到所謂的第2類UE--即從芯片組驅動的那些手機，其中LTE實際上不知道NR側正在做什么。這有其自身的一些局限性。這在2020年的第1類芯片組中得到了解決。此外，管理往返LTE和EN-DC 5G之間的切換的協(xié)調可能在這個早期階段并不順利，但在2020年會有所改善。

- 最后，[sub-6 GHz] FR1和[毫米波] FR2在完全獨立的RF鏈上運行，一直通過TCVR。支持EN-DC FR1是一項巨大的挑戰(zhàn)，但是通過相同的調制解調器支持FR2 - 并且所有這些調制解調器運行良好 - 將是一場直到2020年需要完成的戰(zhàn)斗。...

- 其他挑戰(zhàn)包括新的RF組件，更寬的帶寬，以及要測試的波形的指數(shù)增長。在大多數(shù)情況下，一個額外的設計當然需要考慮，但最大的挑戰(zhàn)是驗證整個手機的大量應用組合。然后，一旦合規(guī)，選擇優(yōu)化的地方：全功率PC2用于改善覆蓋或CP 256QAM用于更短距離的高數(shù)據(jù)速率MIMO應用。這些都受到運營商和OEM要求的驅動，因此設計的變化本身就會帶來復雜性。

- Qorvo歷史上曾幫助過的一個領域是ETIC（包絡跟蹤芯片）的應用：對這些RF前端內部的[功率放大器]進行包絡跟蹤電源管理。根據(jù)不同的用例和特點，包絡跟蹤（ET）已成為處理發(fā)送端RF前端不同需求的標準方法。但是，我們在5G早期遇到了障礙。大多數(shù)公司的ET，以及該ET的芯片組集成，對于帶寬達到100兆赫（MHz）的帶寬信號尚未準備好迎接黃金時段。這將需要到2020年才真正解決所有問題，但回歸ET對于幫助有效管理所有這些用例和發(fā)射功率水平非常重要。那么，他們現(xiàn)在在使用什么？平均功率跟蹤（APT）和ET的混合。這留下了更復雜的，不是最優(yōu)化的PA和RF前端模塊。

Qorvo的100MHz ET

- 最后是mmW（毫米波）。當我們升級到像28和39 GHz這樣的毫米波5G頻段時，我們應該認識到這是由一個非常不同的應用場景，與sub-6GHz頻段驅動的應用完全不同。由于傳播和較短覆蓋距離等挑戰(zhàn)，毫米波頻譜的目標之一是在高密度環(huán)境中增加網(wǎng)絡容量。從射頻的角度來看，這是手機的全新應用場景;這是一個系統(tǒng)解決方案，而不是像早期的sub-6GHz頻段標準sub-6GHz頻段那樣購買分立元件，mmW（毫米波）頻段需要前端供應商和芯片組供應商的密切合作。很多東西要玩雜耍般地去定位開發(fā)。

- 然后將mmW（毫米波）裝入已經(jīng)是空間受限的手機形狀因子的尺寸挑戰(zhàn)。到目前為止，它導致這些手機設計人員犧牲最佳性能（更大的毫米波陣列天線尺寸和位置），而用于注重尺寸的方法。這反過來又導致需要非常高性能的mmW（毫米波）前端解決方案。坦率地說，這不是這個行業(yè)最初所料想到的，當他們開始走這條道路時他們并沒有想到會遇到這么多問題。大型基于硅芯片的解決方案根本不適用于手持設備，就像它們在[客戶端設備即CPE(customer premise equipment)]或基站中一樣（現(xiàn)在也看到更傳統(tǒng)的GaAs或基于GaN的解決方案那樣有利）。

RCR：就5G RF前端產(chǎn)生而言，Qorvo在哪里？你認為從第一代到第二代5G的發(fā)展有多快會發(fā)生什么？尚未實施的5G規(guī)范有哪些功能，它們有哪些機會？

Thomas：Qorvo是第一個實現(xiàn)我們的5G Band n77 RF前端模塊量產(chǎn)的芯片供應商。我們擁有完整的射頻前端和組件組合。我們已經(jīng)為此做了一段時間的準備。實現(xiàn)在3.3-4.2 GHz頻率范圍內支持100兆赫載波信號帶寬的PA同時滿足5G嚴格的射頻要求是一項挑戰(zhàn)。我們從該解決方案中學到了很多東西，我們將在2020年看到我們的第二輪，旨在提高我們在2019年支持5G試驗的第一輪理解和努力。那些2020年的產(chǎn)品將帶領我們，直到2021年中期，當我們看到面向中檔的5G前端模塊時。也許[會有]略微傾向于更注重成本，[但]這些中檔5G前端仍將是高性能。低性能并不是Qorvo的選擇...... 5G標準要求它！

天線Tuner

此外，在2021年，我們可以看到與2020年3GPP第16版（Release）會批準相關的更新。由于第16版主要側重于擴展到其他非移動市場，我們不會看到手機相關產(chǎn)品規(guī)格的許多根本性變化。但是，我們將看到更多的EN-DC甚至NE-DC頻段組合，以應對RF前端的整體架構。我認為最早到2022年前不會看到5G穩(wěn)定的RF前端。在這一點上，一如既往，可以專注于優(yōu)化性能改進或降低成本，具體取決于您正在處理的手機部分的市場定位。

在整個時間表中，Qorvo的機會是多方面的。我們的高功率，超線性GaAs HBT PA工藝將成為那些需要PC2高功率工作的頻段的基準。它將成為我們的一個差異化因素。由于這種能力，UHB（3.5和4.5 GHz）是理想的候選產(chǎn)品。重載[載波聚合]要求適用于我們的中/高頻段S-PAD，它們使用高階多路復用濾波器即多工器以降低損耗，同時要求高抑制方式處理這些復雜的頻段組合。在合并創(chuàng)建Qorvo之前，我們一直在努力研發(fā)的技術非常適合5G挑戰(zhàn)。

[此外]，DRx或接收多樣性 - 在中頻通過UHB是強制性的4DL - 當然有望為我們提供機會。在LTE中，Rx分集甚至MIMO被視為“檢查盒（check the box）”的功能。然而，在5G中，我看到來自移動運營商/運營商的真正新聞同時要求高性能和多頻帶CA接收多樣性。這些需求是與Qorvo的差異化能力是一致的。

最后，由于需要高性能mmW（毫米波），Qorvo可能有機會提供RF前端解決方案。稍微遠一點的時間，因為大量生產(chǎn)的mmW（毫米波）需要稍微遠一點時間，但機會正在變得很好。

RCR：如何獲得5G的參考設計？您能否告訴我們將5G芯片組推向市場所需的基本流程和時間表，以及Qorvo在此過程中收集的任何經(jīng)驗教訓？

托馬斯（Thomas）：在Qorvo的幫助下我們的客戶是今天率先組裝這些設計的客戶。 Qorvo在整個行業(yè)中已有一段時間（特別是對我們的客戶）而聞名，作為幫助咨詢新RF前端架構的完整系統(tǒng)設計的“首選”公司。為什么？因為這是我們在指定RF前端時開始的地方。不只是一塊一塊的規(guī)格。我們采取整體觀點。

5G 手機射頻前端的挑戰(zhàn)

您可以看到5G的復雜性 - 現(xiàn)在考慮到這些手機OEM的時間表沒有改變！它仍處于不斷的12個月創(chuàng)新周期中。更糟糕的是，今年有望發(fā)布5G試用手機，當時規(guī)格本身直到去年年底才被鎖定的。

速度沒有變化，但復雜性呈指數(shù)級變得更加困難。沒有從系統(tǒng)視圖開始，客戶甚至供應商實際上都不能希望按時發(fā)布滿足規(guī)格并提供客戶及其用戶所需的高性能的產(chǎn)品。

隨著我們向前邁進，以及增加一點呼吸空間，我們正試圖提前開始 - 例如，發(fā)布前18個月開始考慮整體需求架構 - 這意味著我們已經(jīng)在考慮2021手機的需求。但正如我所說，由于Release 16的鎖定要到2020年，我們根本不會很快看到5G穩(wěn)定，這樣我們才能真正提前工作。盡管我們希望繼續(xù)努力，但我們還需要繼續(xù)保持敏捷。對規(guī)范，運營商需求和OEM實施變化的快速響應將是至關重要的。

因此，將5G無縫地引入普通用戶中還有很長的路要走。但是，盡管面臨所有這些挑戰(zhàn)，5G的未來仍然是光明的！