การดำเนินการอุตสาหกรรมดูเหมือนว่าแทบจะมากกว่างาน Mobile World Congress จัดขึ้นในบาร์เซโลนา, สเปน (MWC) เทศกาลซัพพลายเออร์อุตสาหกรรมเทคโนโลยีของ OEM และผู้ประกอบการระบบที่จะทำหน้าที่ที่ต้องเผชิญกับชุดของอุปสรรคต่อการพัฒนาของ 5G ทันทีแก้ไข. ในความเป็นจริงปัญหาเหล่านี้ ยังคงเป็นเพียงจุดเริ่มต้น
. การพัฒนา 5G ของปัญหาทางเทคนิคซึ่งมีมากสำหรับ 5G คลื่นมิลลิเมตร (mmWave) - ที่คาดว่าจะดำเนินการที่ 28GHz, 39GHz หรือความถี่ 60GHz - ภูมิปัญญาของเสาอากาศและคลื่นความถี่วิทยุ (RF) front-end ที่อาจจะไม่ได้อย่างจริงจังส่งผลกระทบต่อการปรากฏตัวของ ประสิทธิภาพการทำงานของมือถือ 5G mmWave
Yole Développementของ RF เจ้าของธุรกิจอิเล็กทรอนิกส์แคลร์ Troadec ยอมรับ "EETimes" ให้สัมภาษณ์หลังจากที่งาน MWC ที่เธอกล่าวว่า 'ถึงแม้ว่าจะเป็นวอลคอมม์ (Qualcomm) อินเทล (Intel), MediaTek (MediaTrk) และซัมซุง (Samsung) และ บริษัท อื่น ๆ อีกมากมาย แต่เราเชื่อว่าโทรศัพท์มือถือไม่ใช่สถานที่แรกที่จะใช้งานแอพพลิเคชั่น 5G mmWave "ตรงกันข้าม 5G mmWave มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นชิบ baseband ข้อมูลคงที่บนโต๊ะหรือเดสก์ทอปเพื่อให้สามารถใช้งานได้ สามารถที่จะดาวน์โหลดหรือสตรีมเป็นจำนวนมากของการใช้งานบรอดแบนด์
ท้าทายอีกประการหนึ่งในการปรับใช้ 5G mmWave สัญญาณวิทยุในโทรศัพท์เป็นแบตเตอรี่และการใช้พลังงานปัญหา. ในช่วงโอลิมปิกฤดูหนาว 2018 (การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกฤดูหนาว 2018) ซึ่งจัดขึ้นในปีนี้ใน Pyeongchang, ซัมซุงมีการกล่าวถึงการแสดงเครื่องคอมพิวเตอร์แท็บเล็ต 5G ของตัวเอง แม้ว่าการทำงานของอุปกรณ์นี้จะราบรื่น แต่การประเมินผลเกี่ยวกับ MWC ค่อนข้างน่าแปลกใจ: หลังจาก 30 นาทีแบตเตอรี่หมดแล้ว
ในการตอบสนองต่อข่าวลือดังกล่าว Troadec เชื่อว่าการส่งสัญญาณคลื่น 5G mmWave ของโทรศัพท์จะมีปัญหาในการใช้พลังงานมากเกินไปเธอสงสัยว่าผู้ผลิตชั้นนำส่วนใหญ่ควรให้ความสนใจกับพื้นที่นี้มากนัก แต่เธอกล่าวเพิ่มเติมว่า ผู้ผลิตเทคโนโลยีไม่ได้เสนอวิธีแก้ไขปัญหานี้สำหรับปัญหาการใช้พลังงานระดับระบบอย่างเห็นได้ชัดในแอพพลิเคชัน 5G Native Radio (5G NR) เธอกล่าวว่าไม่มีใครยินดีที่จะพูดคุยเกี่ยวกับประเด็นนี้ในงานนี้
การแทรกแซงที่โมดูล RF 5G mmWave จะนำมาสู่ตลาด 5G ที่เกิดขึ้นใหม่จะไม่ จำกัด เฉพาะการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีห่วงโซ่อุปทานในอุตสาหกรรมทั้งหมดที่จัดหาส่วนประกอบและโมดูล RF แบบ 3G และ 4G จะได้รับผลกระทบ
Yole อธิบายว่าตั้งแต่ 5G mmWave ช่วยให้ซัพพลายเออร์สามารถใช้เทคโนโลยี CMOS หรือ SOI ในการออกแบบโมดูล RF front-end ใน SoCs ฟิลด์นี้จะเปิดขึ้นสู่ตลาด RF สำหรับนักออกแบบและผู้ผลิต CMOS ขั้นสูงซึ่งปัจจุบันอยู่ในระบบนิเวศของมือถือ นอกเหนือจาก Intel และ Qualcomm แล้ว บริษัท ที่เข้าร่วมงานนี้ ได้แก่ Samsung, Huawei และ MediaTek
ยิ่งแถบ 5G ขึ้นไปโมดูล RF front-end มีมากขึ้นเท่านั้น
อุตสาหกรรมโทรศัพท์มือถือมีความก้าวหน้าอย่างมากเนื่องจากผู้ผลิตเทคโนโลยีเริ่มสร้างโมดูล RF front-end (RFFE) ที่ซับซ้อนซึ่งสามารถจัดการกับคลื่นความถี่ที่เพิ่มขึ้นได้ตามที่ Teleec มีมาตรฐานโทรศัพท์มือถือที่เคลื่อนที่จาก 3G เป็น 4G RF front-ends จำนวนแถบความถี่ต้องเพิ่มขึ้นจาก 4 ถึง 30
ด้วยเทคโนโลยี 5G และการใช้งานในสถานที่ค่อยๆสถานการณ์จะกลายเป็นความซับซ้อนมากขึ้นในทางทฤษฎีแม้ 5G เป็นมาตรฐาน แต่มันมีสามองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับอินเทอร์เน็ตของสิ่ง (IOT) เป็น 5G ใช้ย่อย 6 GHz วง 5G และการใช้ mmWave. 5G. เทคโนโลยี RF ในมุมมองที่ Troadec ตั้งข้อสังเกตว่า 'นี้หมายความว่าการรวมกลุ่มของคุณสมบัติที่แตกต่างกันมีองค์ประกอบร่วมกัน.
นี้บ่งชี้ 5G จะตาม 'ขั้นตอนต่าง ๆ รุ่นที่แตกต่างกันของการพัฒนาขนาน 5G' ทิศทาง. ในคำอื่น ๆ ที่มีอยู่ไม่ครบวงจร 5G RFFE แต่ '5G IOT, 5G ย่อย 6 GHz และเป็นไปตามเส้นทางที่เกี่ยวข้องของ mmWave 5G การพัฒนาและการ RF ระบบในแพคเกจตามที่ (SIP) เพื่อสร้างระบบนิเวศที่มีความคืบหน้าขนาน.
ดังนั้นแต่ละเทคโนโลยี 5G จะใช้เส้นทางของการพัฒนาตามลำดับซึ่ง RFFE? Troadec คิดว่าเทคโนโลยี 5G mmWave จะนำนวัตกรรมก่อกวนมากที่สุด. เธอเป็นที่คาดว่าต่อไปคุณจะต้องเปลี่ยนการออกแบบและการใช้วัสดุใหม่
โชคดีที่ 5G mmWave สามารถจบในปัจจุบัน 2G โมดูล front-end ที่ซับซ้อนเทคโนโลยีโปรแกรม SIP ของระบบ Front-end 3G และ 4G RF สำหรับ Troadec อธิบาย: 'คุณสามารถขั้นสูง CMOS หรือซอยเทคโนโลยีการออกแบบและการก่อสร้างของแต่ละ SoC พัฒนาที่จะนำแม่พิมพ์ด้านหน้ารวมถึงการขยายอำนาจ (PA) เครื่องขยายเสียงรบกวนต่ำ (LNA), การกรอง, สวิทช์และองค์ประกอบเรื่อย ๆ นี้จะช่วยให้จำนวนของสั้น ๆ เกี่ยวกับความเชี่ยวชาญ RF ก่อนที่จะจัดจำหน่ายชิปดิจิตอล - โมดูล กลุ่มโอกาส
ในขณะเดียวกันสำหรับเทคโนโลยี 5G ที่ต่ำกว่า 6GHz Troadec เชื่อว่าจะขึ้นอยู่กับนวัตกรรมที่เพิ่มขึ้นเธออธิบายว่าในวงนี้คาดว่าจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยสำหรับการเรียกเก็บเงินวัสดุ (BoM) เท่านั้น เปลี่ยนสถาปัตยกรรมแพคเกจ RF ปัจจุบัน
ตั้งแต่ 5G IoT จะใช้ความถี่ต่ำกว่า 1 GHz Troadec เชื่อว่าแพคเกจเซมิคอนดักเตอร์ 5G RFFE 'ต้องการความต้องการเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยสำหรับนวัตกรรม' ในวงนี้อย่างไรก็ตาม IG 5G สำหรับปัญหาการรับส่งข้อมูลด้วยอุปกรณ์ IoT จำนวนมาก เกณฑ์และข้อตกลงยังไม่ได้รับการกำหนดและมาตรฐาน
อะไรคือ 'กาแฟใหญ่' ในห่วงโซ่อุปทานของ RF?
ก่อนที่จะไปขุดคุ้ยรายละเอียดของโปรแกรมการสำรวจวิธีการแก้ 5G RF ให้เรามองสิ่งที่เป็นอยู่ในปัจจุบันผู้ผลิตรายใหญ่ของส่วนประกอบ RF และโมดูล
โดยปกติเช่นโมดูลปลายด้านหน้า RF เป็นสวิตช์ RF, PA / LNA, ฟิลเตอร์ RF และองค์ประกอบเสาอากาศ (จูนเนอร์และสวิทช์) และส่วนประกอบอื่น ๆ RF ดังกล่าว
ในห่วงโซ่นี้แออัดอุปทาน RF, ผู้ผลิต RF ที่สำคัญรวมทั้ง Sony, Murata (Murata; โดยสิ้นปี 2014 การซื้อกิจการของเปเรกรินเซมิคอนดักเตอร์) Skyworks, Qorvo, Infineon (Infineon), Broadcom (Broadcom) / Avago คาเวนดิชจลนศาสตร์ TDK EPCOS เป็นต้น
แต่ละ บริษัท มีส่วนประกอบของตัวเองที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ RF โดยทั่วไปแต่ละที่แตกต่างกันพื้นผิวและกระบวนการเทคโนโลยี. เทคนิคเหล่านี้รวมถึงการเลือกรวมและจาก RF-ซอย BiCMOS เพื่อ CMOS กลุ่มแกลเลียมไนไตรด์ (กัน) และชอบ MEMS RF
เนื่องจากประเภทของส่วนประกอบ RF ต่างๆใช้เทคโนโลยีกระบวนการที่แตกต่างกันเส้นทางที่ใช้เพื่อรวมโมดูล RF ในปัจจุบันจึงมักได้รับเลือกในรูปแบบ SiP แทนที่จะเป็น SoC
ปัจจุบันสำหรับ 2G, 3G, 4G และ 5G ความถี่ต่ำกว่า 6 GHz, Troadec ยืนยันว่าวิธีเดียวที่จะตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพแบบไร้สายที่เข้มงวดในโทรศัพท์สมาร์ทคือแนวทาง SiP
ปัจจุบันผู้ผลิตชิ้นส่วน RF ไม่สามารถใช้เทคโนโลยีที่ดีที่สุดได้ Troadec อธิบายว่าในการรวม RF front-end 'Building building แต่ละกลุ่มต้องการเทคโนโลยีที่ทุ่มเทมาก: การใช้เทคโนโลยี gallium arsenide (GaAs) PA ที่ดีที่สุดซึ่งเป็นสวิตช์ที่ดีที่สุดโดยใช้เทคโนโลยี SOI ซึ่งเป็นตัวกรองที่ดีที่สุดโดยใช้คลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) และคลื่นเสียงอะคูสติกจำนวนมาก (BAW) และ LNA ที่ดีที่สุดโดยใช้เทคโนโลยีซิลิคอนเจอร์เมเนียม (SiGe)
Troadec และกล่าวว่า 'Broadcom, Murata, Qorvo, Skyworks และ TDK / สูงผ่านก็เป็นไปได้ที่จะให้เทคโนโลยีการจิบสำหรับผู้ผลิตโมดูล RF front-end.
เธออธิบายว่าผลิตภัณฑ์แต่ละคนมีความต้องการลักษณะของตัวเองเช่นโมดูลความถี่สูงโมดูลกลางและความหลากหลายต่ำโมดูลที่ได้รับและโมดูลอื่น ๆ ตามลำดับ 'บูรณาการ Multiplexer PA โมดูล (PAMiD) . หรือ 'โมดูล Multiplexer front-end แบบบูรณาการ (FEMiD) รูปแบบ PAMiD ได้รวมโมดูลที่กำหนดเอง, ประสิทธิภาพการทำงานที่มุ่งเน้น แต่ค่าใช้จ่ายสูง จำกัด ให้แอปเปิ้ล (Apple), ซัมซุงและหัวเว่ย, การยอมรับหลายอุตสาหกรรมและ FEMiD ให้ประสิทธิภาพและการประหยัดค่าใช้จ่ายที่ดีขึ้นซึ่งเป็นที่ชื่นชอบของผู้ผลิตโทรศัพท์สมาร์ทระดับ Tier 2 เช่น LG และ บริษัท โทรศัพท์มือถือ
เธอสรุปว่า "เราเห็นว่ามีเพียงไม่กี่ บริษัท เท่านั้นที่สามารถมีบทบาทในสภาพแวดล้อมแบบผสมผสานเทคโนโลยีนี้ได้"
5G sub-GHz: ทำตาม SiP ...
ขณะที่อุตสาหกรรมโทรศัพท์มือถือต่อทิศทาง 5G สำหรับ 5G ย่อย GHz RF โมดูล front-end ก็คาดว่าจะยังคงปฏิบัติตามการบูรณาการหลักการเดียวกัน --SiP
อย่างไรก็ตามตามที่ Yole ตั้งข้อสังเกตว่าเพื่อบูรณาการมากขึ้นและแพคเกจ SiP ภายในการเปลี่ยนแปลงบางอย่างจะเกิดขึ้นในอนาคต. Troadec อธิบายว่ามาตรการเหล่านี้ใหม่รวมทั้งการรวมกลุ่มของ LNA และเปิดให้บริการในชิปเดียวกันบนแพลตฟอร์มซอยตามเช่นเดียวกับขึ้น แพคเกจระดับเวเฟอร์ (WLP) ตัวกรองที่ใช้สำหรับวิธีที่จะประหยัดพื้นที่ชิป (เช่น Broadcom ปัจจุบันเท่านั้นโดยใช้วิธีการนี้และวิธีการนี้จะถูกพัฒนา Qorvo). นอกจากนี้แพคเกจระดับเวเฟอร์ยังใช้กับวิธีการแพคเกจ PA (วันนี้ยังคงใช้ลวดเชื่อม)
5G mmWave: จาก SiP ไปจนถึง SoC
ไม่ต้องสงสัย, 5G mmWave RF โมดูลปลายด้านหน้าสมบูรณ์จะเปลี่ยนส่วนประกอบวิทยุ / ห่วงโซ่อุปทานโมดูลที่ซับซ้อนมากที่สุด. เนื่องจากการใช้ความหลากหลายของเทคโนโลยีการผลิตจึงผลิตจำนวนขององค์ประกอบ RF ซับซ้อนในอนาคตก็อาจจะขึ้นอยู่กับการเตรียมพร้อม ขั้นสูง SoC CMOS หรือเทคโนโลยีซอยในโมดูลส่วนหน้านำเข้า mmWave
มีหลายเหตุผลที่ 5G mmWave สามารถออกแบบโมดูล RF ใน SoC ได้
ครั้งแรก Troadec อธิบาย 5G mmWave หมายความว่ามันจะเปลี่ยนไปแบนด์วิธภูมิภาคสเปกตรัม. 'ดังนั้นเราจึงไม่จำเป็นต้องมากของวงดนตรีที่จะส่งข้อมูลไปยังง่ายต่อโครงสร้างพื้นฐานไร้สาย.
ดังนั้นการกรองนี้จึงช่วยลดข้อ จำกัด ของเทคโนโลยีการกรองด้วย "การกรองแบบไม่ใช้ลำดับสูงไม่จำเป็นต้องใช้ในโมดูล" อย่างไรก็ตามเธอเตือนว่า "เรายังคงต้องใช้เทคโนโลยีไร้สายที่แตกต่างกัน (4G หรือ 5G sub-6 GHz และ 5G mmWave) สลับสวิทช์ที่มีลำดับสูง (สูงแยก, เส้น)
เธอยังชี้ให้เห็นว่าสำหรับเทคโนโลยี 4G เราใช้แบนด์วิดท์แบนด์ 20 MHz ต่อแบนด์วิดท์ของผู้ให้บริการ (CA) และเรายังใช้คลื่นความถี่หลายความถี่ด้วยดังนั้นต้องใช้เทคโนโลยีตัวกรองลำดับสูงเพื่อแยกแยะแต่ละกลุ่ม ในแต่ละสัญญาณ แต่ปัจจุบันมีเฉพาะส่วนประกอบ BAW (เทคโนโลยี MEMS) เท่านั้น
อีกประการหนึ่งคือ 5G mmWave จะใช้เทคโนโลยี beam-forming เพื่อให้สามารถสร้างคานในขณะที่ส่งข้อมูลไปยังผู้ใช้หลายคนได้ "ซึ่งจะช่วยลดข้อ จำกัด ในการรับส่งข้อมูลและข้อกำหนดของ PA ได้" นอกจากนี้ยังหมายความว่าเทคโนโลยี CMOS สามารถมีบทบาทได้ "เธอกล่าวเพิ่มเติมว่าในความถี่ mmWave ความเหนี่ยวนำจะเล็กลงดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะรวมส่วนประกอบแบบพาสซีฟโดยใช้เทคโนโลยี CMOS / SOI
อย่างไรก็ตาม Troadec เน้นย้ำอีกครั้งว่าสำหรับโมดูล RF 5G mmWave หนึ่งในปัจจัยที่ จำกัด ที่ดูเหมือนว่าจะเป็นการใช้พลังงานของระบบทั้งหมด "ทำไมเราต้องชี้แจงปัญหานี้และไม่มีใครอธิบายเหตุผลทางเทคนิคว่าทำไมและทำไม จะทำอย่างไร "สามารถแก้ปัญหานี้ได้
ผู้เข้าร่วมใหม่เข้าสู่ฟิลด์ RF
เมื่ออุตสาหกรรมเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยี CMOS หรือ SOI การออกแบบโมดูลส่วนหน้า 5G mmWave RF ใน SoC ระบบนิเวศวิทยา RF ในปัจจุบันจะมาจากกลุ่มผู้ให้บริการโมดูลด้านหน้าของ RF ที่มีความสามัคคี (เช่น Broadcom, Murata, Qorvo, Skyworks และ TDK / Qualcomm เริ่มมีการเปลี่ยนแปลง
Troadec ชี้ให้เห็นว่าอินเทลและวอลคอมม์พร้อมที่จะก้าวเข้าสู่วงการโทรศัพท์มือถือและธุรกิจรับส่งสัญญาณคลื่นวิทยุและหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะสามารถคว้าตัวด้าน RF แบบไร้สายและจัดหาโซลูชั่นแบบ end-to-end เป้าหมายของ บริษัท เหล่านี้คือการ "นำห่วงโซ่อุตสาหกรรม RF และภายใต้การออกแบบบ้านที่สมบูรณ์แบบ '
หาก Broadcom ซื้อวอลคอมม์ ...
จากผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีของ Broadcom และจุดวอลคอมม์ในมุมมองของเหล่านี้ตลาดโทรศัพท์มือถือยักษ์ใหญ่ทั้งสองเป็นตลาดธุรกิจเสริมสูง. ตามที่สังเกต Troadec ตั้งอยู่ในสูง Broadcom ไร้สายและพื้นที่เชื่อมต่อ Wi-Fi และความหลากหลายของการใช้งานทางธุรกิจวอลคอมม์ หน่วยประมวลผล (เอพี) ชิป baseband เป็นตัวรับส่งสัญญาณ Wi-Fi / Bluetooth (BT) และตลาดอื่น ๆ รวมทั้ง NXP (NXP) และไมโครคอนโทรลเลอร์ NFC (MCU) การจราจร
ปัจจุบันวอลคอมม์ได้รับแรงผลักดันจาก 5G mmWave และ Broadcom ก็มุ่งเน้นไปที่ sub-6 GHz Troadec กล่าวว่าหากการเข้าซื้อกิจการของทั้งสอง บริษัท ไม่ได้ถูกปิดกั้นโดยประธานาธิบดีสหรัฐฯ Trump แล้ว Broadcom และ Qualcomm เธอกล่าวว่า "นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเราถึงได้เห็นอินเทลกังวลมากและพยายามที่จะก้าวเข้าสู่การอภิปรายเรื่องการควบรวมกิจการครั้งนี้แม้ว่าจะกำลังพิจารณาซื้อ Broadcom อยู่ก็ตาม มา
Susan Hong