媒體對射頻芯片供應商Qorvo的訪(fǎng)談：5G半導體芯片開(kāi)發(fā)有何進(jìn)展？

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

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(dòng)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監Ben Thomas進(jìn)行電子郵件問(wèn)答。 Qorvo在2月底宣布，其用于5G的集成前端模塊正在大規模生產(chǎn)，以支持今年正在增加的設備和基礎設施生態(tài)系統。以下問(wèn)答已經(jīng)過(guò)輕微編輯和濃縮。

RCR：您如何描述此時(shí)5G芯片組的一般開(kāi)發(fā)狀態(tài)？

托馬斯（Thomas）：就手機專(zhuān)用芯片組而言，它的進(jìn)展順利。第一套芯片組實(shí)際上基于預發(fā)布的Release 15協(xié)議假設開(kāi)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(lái)自多個(gè)供應商的良好，符合Release 15標準的芯片組。我會(huì )看到我們行業(yè)的三個(gè)主要移動(dòng)平臺驅動(dòng)因素：高通，三星和海思。也就是說(shuō)，至少在我們看到2021年中檔手機機型的上升之前，隨著(zhù)該數量開(kāi)始增加，其他移動(dòng)芯片組將會(huì )出現。

5G協(xié)議的演進(jìn)

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

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

- 收發(fā)信機的影響實(shí)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(shí)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(diǎn)和新無(wú)線(xiàn)電（NR）也是一個(gè)挑戰。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(lèi)UE--即從芯片組驅動(dòng)的那些手機，其中LTE實(shí)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(lèi)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(gè)早期階段并不順利，但在2020年會(huì )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(guò)TCVR。支持EN-DC FR1是一項巨大的挑戰，但是通過(guò)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(chǎng)直到2020年需要完成的戰斗。...

- 其他挑戰包括新的RF組件，更寬的帶寬，以及要測試的波形的指數增長(cháng)。在大多數情況下，一個(gè)額外的設計當然需要考慮，但最大的挑戰是驗證整個(gè)手機的大量應用組合。然后，一旦合規，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據速率MIMO應用。這些都受到運營(yíng)商和OEM要求的驅動(dòng)，因此設計的變化本身就會(huì )帶來(lái)復雜性。

- Qorvo歷史上曾幫助過(guò)的一個(gè)領(lǐng)域是ETIC（包絡(luò )跟蹤芯片）的應用：對這些RF前端內部的[功率放大器]進(jìn)行包絡(luò )跟蹤電源管理。根據不同的用例和特點(diǎn)，包絡(luò )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(shí)段。這將需要到2020年才真正解決所有問(wèn)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(shí)，我們應該認識到這是由一個(gè)非常不同的應用場(chǎng)景，與sub-6GHz頻段驅動(dòng)的應用完全不同。由于傳播和較短覆蓋距離等挑戰，毫米波頻譜的目標之一是在高密度環(huán)境中增加網(wǎng)絡(luò )容量。從射頻的角度來(lái)看，這是手機的全新應用場(chǎng)景;這是一個(gè)系統解決方案，而不是像早期的sub-6GHz頻段標準sub-6GHz頻段那樣購買(mǎi)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(kāi)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。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(xiàn)尺寸和位置），而用于注重尺寸的方法。這反過(guò)來(lái)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(shuō)，這不是這個(gè)行業(yè)最初所料想到的，當他們開(kāi)始走這條道路時(shí)他們并沒(méi)有想到會(huì )遇到這么多問(wèn)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(hù)端設備即CPE(customer premise equipment)]或基站中一樣（現在也看到更傳統的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(huì )發(fā)生什么？尚未實(shí)施的5G規范有哪些功能，它們有哪些機會(huì )？

Thomas：Qorvo是第一個(gè)實(shí)現我們的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(shí)間的準備。實(shí)現在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(shí)滿(mǎn)足5G嚴格的射頻要求是一項挑戰。我們從該解決方案中學(xué)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(lǐng)我們，直到2021年中期，當我們看到面向中檔的5G前端模塊時(shí)。也許[會(huì )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(xiàn)Tuner

此外，在2021年，我們可以看到與2020年3GPP第16版（Release）會(huì )批準相關(guān)的更新。由于第16版主要側重于擴展到其他非移動(dòng)市場(chǎng)，我們不會(huì )看到手機相關(guān)產(chǎn)品規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(huì )看到5G穩定的RF前端。在這一點(diǎn)上，一如既往，可以專(zhuān)注于優(yōu)化性能改進(jìn)或降低成本，具體取決于您正在處理的手機部分的市場(chǎng)定位。

在整個(gè)時(shí)間表中，Qorvo的機會(huì )是多方面的。我們的高功率，超線(xiàn)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(gè)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(shí)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(shù)非常適合5G挑戰。

[此外]，DRx或接收多樣性 - 在中頻通過(guò)UHB是強制性的4DL - 當然有望為我們提供機會(huì )。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(lái)自移動(dòng)運營(yíng)商/運營(yíng)商的真正新聞同時(shí)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(huì )提供RF前端解決方案。稍微遠一點(diǎn)的時(shí)間，因為大量生產(chǎn)的mmW（毫米波）需要稍微遠一點(diǎn)時(shí)間，但機會(huì )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(chǎng)所需的基本流程和時(shí)間表，以及Qorvo在此過(guò)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(hù)是今天率先組裝這些設計的客戶(hù)。 Qorvo在整個(gè)行業(yè)中已有一段時(shí)間（特別是對我們的客戶(hù)）而聞名，作為幫助咨詢(xún)新RF前端架構的完整系統設計的“首選”公司。為什么？因為這是我們在指定RF前端時(shí)開(kāi)始的地方。不只是一塊一塊的規格。我們采取整體觀(guān)點(diǎn)。

5G 手機射頻前端的挑戰

您可以看到5G的復雜性 - 現在考慮到這些手機OEM的時(shí)間表沒(méi)有改變！它仍處于不斷的12個(gè)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(shí)規格本身直到去年年底才被鎖定的。

速度沒(méi)有變化，但復雜性呈指數級變得更加困難。沒(méi)有從系統視圖開(kāi)始，客戶(hù)甚至供應商實(shí)際上都不能希望按時(shí)發(fā)布滿(mǎn)足規格并提供客戶(hù)及其用戶(hù)所需的高性能的產(chǎn)品。

隨著(zhù)我們向前邁進(jìn)，以及增加一點(diǎn)呼吸空間，我們正試圖提前開(kāi)始 - 例如，發(fā)布前18個(gè)月開(kāi)始考慮整體需求架構 - 這意味著(zhù)我們已經(jīng)在考慮2021手機的需求。但正如我所說(shuō)，由于Release 16的鎖定要到2020年，我們根本不會(huì )很快看到5G穩定，這樣我們才能真正提前工作。盡管我們希望繼續努力，但我們還需要繼續保持敏捷。對規范，運營(yíng)商需求和OEM實(shí)施變化的快速響應將是至關(guān)重要的。

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