5GはRFフロントエンド業界のエコシステムを書き換えます

5Gミリ波RFフロントエンドモジュールは、完全に複雑なRFコンポーネント/モジュールのサプライチェーンが変更され、5Gのミリ波技術は、モバイルエコシステムのためのSoC設計RFフロントエンドモジュールに、プロバイダが使用することができ、又はSOI CMOS製造技術、特にため"高度なCMOS設計とメーカー"システムアーキテクチャで深いRF市場への扉を開く...

工業用アクションが。実際には、これらの問題を解決し、直ちに行動5Gの発展に障害物のシリーズに直面してやっとバルセロナ、スペイン(MWC)カーニバル、テクノロジー業界のサプライヤー、OEMおよびシステム・オペレータで開催されたモバイル・ワールド・コングレスの上にいるようですまだ出発点です。

。5Gミリ波(ミリ波)のために、多くは技術的な問題の5G開発 - 28GHzで実行することが予想されるが、39GHz又は60GHz帯の周波数 - アンテナおよび無線周波数(RF)フロントエンドの知恵は、真剣の外観に影響を与えないかもしれません5Gミリ波モバイルパフォーマンス。

Yole Developpement社のRF電子ビジネスの所有者クレアTroadecはMWCの後に「EETimes」のインタビューを受け入れ、彼女は言った。「クアルコム(Qualcomm社)、インテル(インテル)、メディアテック(MediaTrk)とSamsung(サムスン)および他の多くの企業とされているが、消費者のように、私たちは信じている5Gミリ波ディスプレイプラットフォームとしての携帯電話は、携帯電話を実装する最初の机やテーブルの上に固定されたデータのベースバンドチップになる可能性が高い「コントラスト、5Gミリ波の5Gミリ波アプリケーションではありませんダウンロードまたはブロードバンド多数のアプリケーションをストリーミングすることができ。

クレアTroadec実際には、これは高5Gミリ波周波数の伝播損失、指向性と障害物やその他の問題に非常に敏感があるので、あるので、常に5Gの操作ではなく、携帯電話の信号を失うことができない設計にしたいのはなぜ?簡単な作業。想像し、消費者は、1ページ内にとどまることを余儀なくされ、他の信号を探し続けなければなりません。

もう一つの課題は、電話で5Gミリ波の無線信号を展開平昌で今年開催された2018年冬季オリンピック(冬季オリンピック2018)、中には、サムスンが自分の5GタブレットPCを表示するように言われている。バッテリ寿命と消費電力の問題です本装置の操作は非常に滑らかですが、MWCの評価に充填しながら、非常に驚​​くべきことである:30分バッテリーなし電気の後に。

この噂に応えて、Troadecは、「携帯電話の5G mmWave信号伝送は、過度の電力消費の問題を抱えていると考えている」と主張している。テクノロジーベンダーは、5G New Radio(5G NR)アプリケーションのこの明らかなシステムレベルの電力消費問題に対して、多くの救済策を提案していませんでした。

5G mmWave RFモジュールが新興5G市場にもたらす干渉は、技術の変化に限定されず、現在3Gおよび4G RFコンポーネントとモジュールを供給している業界サプライチェーン全体にも影響があります。

Yole社は、フィールドは、モバイルエコシステムのアーキテクチャ「高度CMOSの設計者及び製造者に存在することになるので、SoC設計RFフロントエンドモジュールに、CMOS又はSOI技術を使用することにより、5Gミリ波供給するために、その説明RF市場に変わっドア。インテルとクアルコムに加えて、業界のフィールドを入力するにはまた、サムスン、華為技術(Huawei社)とテックが含まれています。

より多くの5Gバンド、より多くのRFフロントエンドモジュール

技術ベンダーが増加する周波数(RFFE)モジュールを処理するために、複雑なRFフロントエンドを作成することにコミットしているように、モバイル業界は大きな進歩を遂げました。Troadecによると、4G、RFフロントエンドの開発から3G携帯電話の規格で周波数帯域の数に応じて大きく30から4つに増加されなければなりません。

RFフロントエンドの複雑さを招くスマートフォンは、より多くのサポートバンドの数、(出典:Yole Developpement社)

5Gが標準ですが、それは、3つの重要な構成要素を有しているが、徐々に場所で5G技術やアプリケーションと、状況は、理論的にはより複雑になるだろう:モノのインターネット(IOT)のために5G、サブ6の使用であり、 GHz帯5G、およびビューのミリ波。5G。RF技術の使用は、Troadecは、「これは、異なる性質の統合は、一緒の要素を持っていることを意味している。」ことを観察しました

これは、換言すれば、統一5G RFFEがない。5G「は異なる相、並行開発5Gの異なるバージョン」方向に追従することを示したが、「5GのIoT、5Gサブ6 GHzおよびそのそれぞれの経路に係るミリ波5G開発、およびそのそれぞれのRFシステム・イン・パッケージ(SIP)平行進捗エコシステムを確立します。 '

そのため、各5G技術がどのRFFE、それぞれ、発展の道を取るのでしょうか?Troadecが思うに、5Gミリ波技術、最も破壊的革新をもたらすでしょう。彼女は次の期待される新しい材料の設計および使用を変更する必要があります。

幸い、5Gミリ波は、現在の2Gを終了することができ、Troadecのための3Gおよび4G RFフロントエンドシステムのアプリケーションのSiP技術をベースと複雑なフロントエンド・モジュールを説明:「あなたはCMOSまたはSOI技術を進歩することができ、それぞれの設計・施工をフロント型の低雑音増幅器(LNA)、電力増幅器(PA)を含む、フィルタ、スイッチ、受動素子をもたらすSoC開発、これはデジタルチップサプライヤ前RFの専門知識が不足の数を提供するであろう - モジュール。機会のグループ。

一方、6GHzのバンド(サブ6ギガヘルツ)で5G技術はTroadecは、それが増分革新に基づくものになると思い、である。彼女は、それがこのバンドに期待されている説明のみ最小限の材料(BOM)のリストを変更する必要があります現在のRFパッケージアーキテクチャを変更します。

1GHzの以下の周波数を使用したIoT。5Gので、したがって、Troadecはほとんど又は実質イノベーション」を必要とする半導体パッケージ5G RFFEのAPOS、そのバンドを考えているが、データ伝送装置を生成するための質問を多数。5GのIoTのIoT規範と合意はまだ定義されておらず、標準化されていません。

様々な異なるバージョンの5G技術の並行開発(出典:Yole Developpement社)

RFサプライチェーンの「ビッグ・コーヒー」とは何ですか?

5G RFソリューションの詳細を掘り下げる前に、現在利用可能な主要なRFコンポーネントとモジュールサプライヤを見てみましょう。

一般に、RFフロントエンドモジュールは、RFスイッチ、PA / LNA、RFフィルタ、アンテナ素子(チューナとスイッチ)などのRFコンポーネントで構成されています。

、スカイワークス社、Qorvo、インフィニオン(インフィニオン)、ブロードコム(Broadcomの)/アバゴ、Cavendishの動態、TDK EPCOS;ソニー、村田(2014年末までPeregrinの半導体取得村田)を含む、この混雑RFサプライチェーン、主要なRFメーカー、中等

RF-SOIとBiCMOSからバルクCMOS、GaN、RF MEMSにいたるまで、さまざまな基板やプロセス技術を使用して独自のRFコンポーネントを製造しています。

現在、RFモジュールを統合するために使用される経路は、通常、SoCではなくSiPです。

現在、6GHz以下の2G、3G、4G、および5G周波数に対して、Troadecはスマートフォンの厳しい無線性能要件を満たす唯一の方法がSiPアプローチであることを確認しました。

(出典:YoleDéveloppement)

ガリウム砒素(GaAs)技術の使用を:現時点では誰のRF部品サプライヤーは、各Troadecは、RFフロントエンド統合で、「各モジュールは非常に特別な施工技術を必要とする、と説明のための最高の技術を持っている能力を持っていません最良PA、SOI技術、表面弾性波(SAW)、バルク音響波(BAW)最適フィルタ、及びシリコンゲルマニウム(SiGe)LNA最良の技術を使用して最適化スイッチ」。

Broadroad、Murata、Qorvo、Skyworks、TDK / Qualcommは現在、RFフロントエンドモジュールメーカーのSiPプロセス技術を提供することができます。

「統合マルチプレクサPAモジュール」(PAMiD)を用いて、高周波モジュール、中間周波数モジュール、低周波モジュール、受信モジュールの多様化など、または、「統合型マルチプレクサフロントエンドモジュール」(FEMiD)の一種です。PAMiDは、パフォーマンス指向であるものの高価な高度に統合されたカスタムモジュールで、Apple、Samsung、Huaweiのみが使用します。 FEMiDは、LGや携帯電話会社などのTier 2スマートフォンメーカーが好む、より良いパフォーマンスとコストのトレードオフを提供します。

彼女は「この技術的に高度に混合した環境では、ほんの数社しか役割を果たすことができない」と結論づけました。

5GサブGHz:SiPに従う...

5GサブGHz RFフロントエンドモジュールでは、セルラ産業が5Gに向けて開発されるにつれて、同じ原則、SiPインテグレーションが引き続き使用されることが期待されます。

しかし、Yole氏によると、SiPとパッケージの統合性を高めるために、将来的にいくつかの変更が行われる予定であるとTroadecは説明しています。 (例えば、Broadcomのみがこの方法を採用し、Qorvoはこの方法を開発しています)また、ウェーハレベルのパッケージング手法はパッケージングにも適用されますPA(今日でもワイヤボンディングを使用しています)。

5G mmWave:SiPからSoCまで

間違いなく、5Gミリ波RFフロントエンドモジュールは、完全に、最も複雑なRFコンポーネント/モジュールのサプライチェーンを変更します。これにより、プロセス技術の様々な使用にも、このように複雑なRFコンポーネントの将来の数を生成し、それが基づいて来ることができます高度なSoC CMOSまたはインポートミリ波フロントエンドモジュールにおけるSOI技術。

5G mmWaveがSoCでRFモジュールを設計できる理由はたくさんあります。

まず、Troadecは説明し、5Gミリ波は、スペクトル領域で利用可能な帯域幅に回っていることを意味します。「したがって、我々はさらにそのワイヤレス・インフラストラクチャを簡素化するために情報を送信するためにバンドの多くを必要としません。」

「高次フィルタリングはモジュールでは必要ありませんが、我々はまだ異なる無線技術(4Gまたは5Gサブ6GHzおよび5G)を使用する必要がありますが、 mmWave)高次スイッチを切り替えます(高度に絶縁された、線形)。

また、4G技術では、「帯域ごとに20MHz帯域幅のキャリアアグリゲーション(CA)を使用し、複数の周波数帯域を使用していたため、各帯域を区別するために高次フィルタ技術が必要です」と指摘しました。各信号において、現在のところ、BAWコンポーネント(MEMS技術)のみが利用可能である。

もう1つの重要な要素は、5G mmWaveがビーム形成技術を使用して複数のユーザーに情報を送信しながらビームを形成できるようにすることです」これはPAの送電の制限と要件を低減する一方、これは、CMOS技術が重要な役割を果たすことを意味しています」と述べました。「mmWave周波数ではインダクタンスが小さくなるため、CMOS / SOI技術を使って受動部品を集積することができます。

しかし、Troadecは再び5Gミリ波のRFモジュールのために、要因の一つは、システム全体の消費電力を制限するようだと強調した。「私たちは、この問題を明確にしなければならないのはなぜ?また、1は技術的には、理由を説明するためにまだ持っている、としなければなりません何をすればいいのか」という問題は、この問題を解決することができます。

RF分野への新規参入企業

CMOSへ業界シフトまたはSOI技術一旦、SOCの設計5Gミリ波RFフロントエンド・モジュール、現在のRF生態学がクラブと一見調和RFフロントエンドモジュールサプライヤーからであろう(例えば、ブロードコム、村田Qorvo、としてSkyworksとTDK / Qualcommが変わり始めました。

Troadecはインテルとクアルコムは、携帯電話のベースバンドチップとトランシーバ事業に参入する準備ができている、とうまくいけば、彼らは、ワイヤレスRFフィールドを習得し、ソリューションをエンドツーエンドを提供できることを指摘した。同社の目標は、「RFチェーンにもたらすことですそして完全な家のデザインの下で。

ブロードコムは、クアルコムを取得した場合...

Broadcomの見解によれば、Broadcomは無線とWi-Fiの分野で高い地位を占めており、Qualcommはアプリケーションに幅広く使用されています。 (AP)、ベースバンドチップ、トランシーバ、Wi-Fi / Bluetooth(BT)およびその他の市場に加え、NXPのNFCとそのマイクロコントローラ(MCU)事業にも対応しています。

ブロードコムは、サブ6 GHzのに焦点を当てている間に今日、クアルコムは徐々に、市場の勢いの5Gミリ波領域から得られた。Troadecは両社の買収米大統領トランプ、そして、ブロードコムとクアルコム全体の前に遮断されていない場合と言いましたそして、「市場の高度寡占状況を形成することになる、」彼女は、疑問言った:「我々はインテルがBroadcomの購入を検討、その後、非常に心配になって、この買収を議論するために介入しようとした、とさえ置く見る理由です是非。

編集:香港のスーザン

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