媒体对射频芯片供应商Qorvo的访谈：5G半导体芯片开发有何进展？

芯片组制造商，网络基础设施公司，设备OEM和测试测量公司多年来一直积极参与5G的研究和开发过程以及标准工作，随着5G设备的开始，这项工作正在取得成果。从5G支持的路由器和移动热点到物联网设备，今年5G市场、消费者智能手机和各种其他设备都在涌现。

但这只是第一波5G芯片组--5G的发展仍处于早期阶段。为了更详细地了解5G芯片组前端的情况，RCR Wireless News与射频芯片供应商Qorvo联系，与该公司5G移动业务开发总监Ben Thomas进行电子邮件问答。 Qorvo在2月底宣布，其用于5G的集成前端模块正在大规模生产，以支持今年正在增加的设备和基础设施生态系统。以下问答已经过轻微编辑和浓缩。

RCR：您如何描述此时5G芯片组的一般开发状态？

托马斯（Thomas）：就手机专用芯片组而言，它的进展顺利。第一套芯片组实际上基于预发布的Release 15协议假设开发的，正在帮助到今年年底的手机试验。然后在2020年，我们将拥有来自多个供应商的良好，符合Release 15标准的芯片组。我会看到我们行业的三个主要移动平台驱动因素：高通，三星和海思。也就是说，至少在我们看到2021年中档手机机型的上升之前，随着该数量开始增加，其他移动芯片组将会出现。

5G协议的演进

RCR：5G半导体芯片组开发和生产中有哪些挑战，包括毫米波和6 GHz以下频段的芯片？

Thomas：对于与芯片组相关的挑战，当我们与客户一起完成RF前端架构时，我只会轻轻触及我所知道的内容。其中包括：

- 收发信机的影响实际上是约为100兆赫兹（MHz）的载波信号带宽，以及所需波形（DFT-S和CP-OFDM）的良好吞吐量，特别是在256QAM调制工作时的高吞吐率要求。与LTE相比，双上行链路（UL-MIMO）要求也是最大的变化。

5G NR的新频段

- 对于调制解调器，处理EN-DC LTE锚点和新无线电（NR）也是一个挑战。这是从2019年到2020年的重大变化。在2019年，我们将看到所谓的第2类UE--即从芯片组驱动的那些手机，其中LTE实际上不知道NR侧正在做什么。这有其自身的一些局限性。这在2020年的第1类芯片组中得到了解决。此外，管理往返LTE和EN-DC 5G之间的切换的协调可能在这个早期阶段并不顺利，但在2020年会有所改善。

- 最后，[sub-6 GHz] FR1和[毫米波] FR2在完全独立的RF链上运行，一直通过TCVR。支持EN-DC FR1是一项巨大的挑战，但是通过相同的调制解调器支持FR2 - 并且所有这些调制解调器运行良好 - 将是一场直到2020年需要完成的战斗。...

- 其他挑战包括新的RF组件，更宽的带宽，以及要测试的波形的指数增长。在大多数情况下，一个额外的设计当然需要考虑，但最大的挑战是验证整个手机的大量应用组合。然后，一旦合规，选择优化的地方：全功率PC2用于改善覆盖或CP 256QAM用于更短距离的高数据速率MIMO应用。这些都受到运营商和OEM要求的驱动，因此设计的变化本身就会带来复杂性。

- Qorvo历史上曾帮助过的一个领域是ETIC（包络跟踪芯片）的应用：对这些RF前端内部的[功率放大器]进行包络跟踪电源管理。根据不同的用例和特点，包络跟踪（ET）已成为处理发送端RF前端不同需求的标准方法。但是，我们在5G早期遇到了障碍。大多数公司的ET，以及该ET的芯片组集成，对于带宽达到100兆赫（MHz）的带宽信号尚未准备好迎接黄金时段。这将需要到2020年才真正解决所有问题，但回归ET对于帮助有效管理所有这些用例和发射功率水平非常重要。那么，他们现在在使用什么？平均功率跟踪（APT）和ET的混合。这留下了更复杂的，不是最优化的PA和RF前端模块。

Qorvo的100MHz ET

- 最后是mmW（毫米波）。当我们升级到像28和39 GHz这样的毫米波5G频段时，我们应该认识到这是由一个非常不同的应用场景，与sub-6GHz频段驱动的应用完全不同。由于传播和较短覆盖距离等挑战，毫米波频谱的目标之一是在高密度环境中增加网络容量。从射频的角度来看，这是手机的全新应用场景;这是一个系统解决方案，而不是像早期的sub-6GHz频段标准sub-6GHz频段那样购买分立元件，mmW（毫米波）频段需要前端供应商和芯片组供应商的密切合作。很多东西要玩杂耍般地去定位开发。

- 然后将mmW（毫米波）装入已经是空间受限的手机形状因子的尺寸挑战。到目前为止，它导致这些手机设计人员牺牲最佳性能（更大的毫米波阵列天线尺寸和位置），而用于注重尺寸的方法。这反过来又导致需要非常高性能的mmW（毫米波）前端解决方案。坦率地说，这不是这个行业最初所料想到的，当他们开始走这条道路时他们并没有想到会遇到这么多问题。大型基于硅芯片的解决方案根本不适用于手持设备，就像它们在[客户端设备即CPE(customer premise equipment)]或基站中一样（现在也看到更传统的GaAs或基于GaN的解决方案那样有利）。

RCR：就5G RF前端产生而言，Qorvo在哪里？你认为从第一代到第二代5G的发展有多快会发生什么？尚未实施的5G规范有哪些功能，它们有哪些机会？

Thomas：Qorvo是第一个实现我们的5G Band n77 RF前端模块量产的芯片供应商。我们拥有完整的射频前端和组件组合。我们已经为此做了一段时间的准备。实现在3.3-4.2 GHz频率范围内支持100兆赫载波信号带宽的PA同时满足5G严格的射频要求是一项挑战。我们从该解决方案中学到了很多东西，我们将在2020年看到我们的第二轮，旨在提高我们在2019年支持5G试验的第一轮理解和努力。那些2020年的产品将带领我们，直到2021年中期，当我们看到面向中档的5G前端模块时。也许[会有]略微倾向于更注重成本，[但]这些中档5G前端仍将是高性能。低性能并不是Qorvo的选择...... 5G标准要求它！

天线Tuner

此外，在2021年，我们可以看到与2020年3GPP第16版（Release）会批准相关的更新。由于第16版主要侧重于扩展到其他非移动市场，我们不会看到手机相关产品规格的许多根本性变化。但是，我们将看到更多的EN-DC甚至NE-DC频段组合，以应对RF前端的整体架构。我认为最早到2022年前不会看到5G稳定的RF前端。在这一点上，一如既往，可以专注于优化性能改进或降低成本，具体取决于您正在处理的手机部分的市场定位。

在整个时间表中，Qorvo的机会是多方面的。我们的高功率，超线性GaAs HBT PA工艺将成为那些需要PC2高功率工作的频段的基准。它将成为我们的一个差异化因素。由于这种能力，UHB（3.5和4.5 GHz）是理想的候选产品。重载[载波聚合]要求适用于我们的中/高频段S-PAD，它们使用高阶多路复用滤波器即多工器以降低损耗，同时要求高抑制方式处理这些复杂的频段组合。在合并创建Qorvo之前，我们一直在努力研发的技术非常适合5G挑战。

[此外]，DRx或接收多样性 - 在中频通过UHB是强制性的4DL - 当然有望为我们提供机会。在LTE中，Rx分集甚至MIMO被视为“检查盒（check the box）”的功能。然而，在5G中，我看到来自移动运营商/运营商的真正新闻同时要求高性能和多频带CA接收多样性。这些需求是与Qorvo的差异化能力是一致的。

最后，由于需要高性能mmW（毫米波），Qorvo可能有机会提供RF前端解决方案。稍微远一点的时间，因为大量生产的mmW（毫米波）需要稍微远一点时间，但机会正在变得很好。

RCR：如何获得5G的参考设计？您能否告诉我们将5G芯片组推向市场所需的基本流程和时间表，以及Qorvo在此过程中收集的任何经验教训？

托马斯（Thomas）：在Qorvo的帮助下我们的客户是今天率先组装这些设计的客户。 Qorvo在整个行业中已有一段时间（特别是对我们的客户）而闻名，作为帮助咨询新RF前端架构的完整系统设计的“首选”公司。为什么？因为这是我们在指定RF前端时开始的地方。不只是一块一块的规格。我们采取整体观点。

5G 手机射频前端的挑战

您可以看到5G的复杂性 - 现在考虑到这些手机OEM的时间表没有改变！它仍处于不断的12个月创新周期中。更糟糕的是，今年有望发布5G试用手机，当时规格本身直到去年年底才被锁定的。

速度没有变化，但复杂性呈指数级变得更加困难。没有从系统视图开始，客户甚至供应商实际上都不能希望按时发布满足规格并提供客户及其用户所需的高性能的产品。

随着我们向前迈进，以及增加一点呼吸空间，我们正试图提前开始 - 例如，发布前18个月开始考虑整体需求架构 - 这意味着我们已经在考虑2021手机的需求。但正如我所说，由于Release 16的锁定要到2020年，我们根本不会很快看到5G稳定，这样我们才能真正提前工作。尽管我们希望继续努力，但我们还需要继续保持敏捷。对规范，运营商需求和OEM实施变化的快速响应将是至关重要的。

因此，将5G无缝地引入普通用户中还有很长的路要走。但是，尽管面临所有这些挑战，5G的未来仍然是光明的！