(图片由高通提供)。
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高通利用射频芯片深入挖掘5G手机

2021年5月20日
这家全球最大的智能手机厂商正与竞争对手Qorvo、Skyworks和Broadcom争夺更多的射频芯片市场份额。这些芯片对于让最新的5G手机获得最佳性能来说是无价的。

Qualcomm凭借接入下一代网络的基带调制解调器,它已成为5G领域的全球领导者之一。但三星电子还在围绕手机调制解调器、射频收发器和天线的射频(RF)芯片领域发挥更大的作用,并在5G手机中吸收了更多的物料清单(BOM)。

这家总部位于加州圣地亚哥的公司表示,受5G手机需求强劲的推动,其射频前端业务(RFFE)在第二季度飙升至9亿美元以上,同比增长39%。高通已与三星、谷歌、小米、Oppo和Vivo达成RF组件和模块供应协议,这些公司正利用中国雄心勃勃的5G推出。

“我们不仅在系统层面取得了胜利;高通总裁兼即将上任的首席执行官克里斯蒂亚诺•阿蒙(Cristiano Amon)上月在与分析师举行的季度电话会议上表示。他表示,高通不仅在手机的5G部分中为其毫米波组件提供插座,而且还在赢得支持4G和6 - 5G的芯片订单,这方面的竞争将更加激烈。

他说:“事实上,我们正在全面赢得设计,这证明我们的战略正在发挥作用。”

根据市场研究机构Yole Developpement的数据,该公司的雄心是提高其在射频IC市场的份额,该市场规模超过200亿美元,到2025年将达到258亿美元。这家智能手机芯片巨头正试图缩小与苹果的市场份额差距SkyworksQorvo日本村田公司博通公司以及其他主导4G LTE手机RFFE不同领域的行业领袖。

苹果、三星、谷歌和智能手机领域的其他公司都在为RF芯片支付高额费用,这对于让新的5G手机获得最好的性能至关重要。高通近年来一直在扩大其在市场上的足迹,推出了新的功率放大器、开关、射频滤波器、天线调谐器、LNAs和其他通常封装在分集和功率放大器模块(PAMs)中的芯片。随着5G手机的核心变得更加复杂,这些芯片正发挥着越来越重要的作用。

高通表示,全球5G使用的频带组合超过10000种,而目前4G网络使用的频带只有1000种,这增加了RFFE的成本和复杂性。这些波段包括毫米波,速度非常快,但只能传播有限的距离,很容易被墙壁或其他障碍物阻挡,包括一个人拿着手机的手。

高通已经推出了5G调制解调器,也支持中国和其他地区5G网络广泛使用的亚6波段,比美国电信巨头青睐的毫米波更远的距离传输信号。这两种5G技术都对手机的RF芯片提出了不同的要求,迫使电子制造商在设备中添加更多的RF芯片,以适应所有这些变化。

Amon表示:“随着5G毫米波技术扩展到其他地区,我们预计,由于硅含量和价值的增加,我们的射频机会将显著扩大。”

高通正试图说服手机制造商购买其射频芯片——预先集成了其5G调制解调器、射频收发器和毫米波天线——而不是从不同的供应商购买全部芯片,然后逐个组装。高通是5G的主要标准承承者之一,在将该标准纳入其调制解调器芯片和射频ic支持全球所有5G频段(包括其他公司在5G时代早期挣扎的毫米波频段)方面处于领先地位。

Skyworks首席执行官利亚姆•格里芬(Liam Griffin)此前曾表示,普通智能手机RF组件的BOM成本将上涨约40%,从目前4G手机的18美元左右升至5G手机的25美元。

高通表示,这些类型的预集成解决方案可以提高信号链的功率效率,并减少5G手机中RF子系统的占地面积。在三星电子、LG电子、小米等企业的第一代5G手机上,高通占据了主导地位。这些企业利用高通的射频组件,降低了开发成本,减轻了集成负担。

高通高级副总裁兼RFFE业务总经理Christian Block在今年2月表示:“5G的复杂性是我们先进的射频前端解决方案和全面的产品组合能够独特解决的。”上个月,高管们表示,每一款基于其5G调制解调器的5G手机——总共获得了200多项设计大奖——或多或少都利用了其在亚6波段和毫米波上的5G RFFE解决方案。

但随着Skyworks、Qorvo、Broadcom和其他竞争对手纷纷推出支持毫米波和其他5G频段的射频组件和模块,该公司填补市场份额的能力受到了质疑。

去年,博通与其最大的智能手机客户苹果(Apple)达成了重要的多年供应协议。博通表示,它同意为苹果产品提供广泛的无线组件,包括RFFE中使用的ic。在与苹果达成协议之前,博通正努力出售其射频芯片业务。该公司表示,到2024年,这项为期三年半的协议将带来约150亿美元的收益。

虽然博通销售功率放大器、开关和其他RFFE芯片,但其产品家族的皇冠明珠是FBAR滤波器。FBARs被广泛应用于4G和5G智能手机和基站,用于过滤无线电传输中的杂散信号。博通首席执行官陈鹤文(Hock Tan)表示,与苹果的协议使其在5G手机领域的长期路线图更加“清晰”,并为其继续投资该领域做好了准备。

Skyworks还在扩大专门为5G技术使用的广泛频段设计的射频滤波器的生产,并将其集成到销售给苹果、三星和其他智能手机巨头的射频模块中。该公司表示,其专注于基于其专有IP的BAW滤波器的开发,该滤波器可以更好地处理5G的高带宽和功率级别。

“我们知道,要交付一个具备所有功能、能够处理所有频段、漫游复杂性、大小限制和当前消费的5G插座有多难。这真的很难。因此,我们花了很长时间来开发一种解决方案,使我们的客户能够非常容易地进入市场。”

Qorvo已经开始向所有最大的5G智能手机制造商提供RF Fusion系列集成模块。该模块包括主要的4G和5G频段,并集成其功率放大器、滤波器、开关、LNAs和射频屏蔽,以同时处理发射和接收覆盖。这些模块在不同的地区也有不同的配置,包括美国和中国。

“随着4G在过去几年变得更加复杂,整合的趋势开始起飞。今年早些时候,Qorvo移动产品总裁史蒂夫•克雷维斯顿(Steve Creviston)表示:“当5G出现时,我们的客户就会推出新的高性能手机。”他表示,在所有三大频段,qvo都在5G手机的“主干道”上赢得了插槽。

但随着其先发优势持续减弱,其竞争对手以新的射频产品吸引智能手机制造商,高通也面临着在组件和模块层面脱颖而出的压力。

今年2月,该公司推出了一款新的集成4G和5G功率放大器模块QPM6679,可以提供5G使用的更高频段所需的功率。这些功率放大器将数据转换成无线电信号,发送到蜂窝基站。该公司还升级了其最新的双频分集接收模块QDM5579,以进一步放大无线电信号,同时限制噪声。

功率放大器可以与QET7100宽带包络跟踪器配对,以延长最新款5G手机的电池寿命。该芯片具有100 MHz的带宽,与竞争对手的平均功率跟踪技术相比,在更小的芯片区域内支持更高30%的功率效率和更高的发射功率。该公司还补充说,它还支持6以下范围内的所有全球5G频段和4G频段。

功率效率的提高来自于它能够跟踪多个4G和5G功率放大器的输出。宽带包络跟踪被认为是管理5G无线电功率的关键。

去年,这家移动芯片巨头推出了它的UltraSAW滤波技术,这是一种新型射频滤波器,具有改善插入损耗的特点,可以将信号从任何干扰无线电传输中隔离出来。该芯片于去年年底进入量产阶段,旨在与Qorvo和Skyworks的BAW滤波器以及Broadcom的fbar等其他射频滤波器在6频段内竞争。

该公司还推出了其专有的天线调整技术,该技术利用人工智能识别手握智能手机的位置,然后实时微调天线,以提高5G性能。高通公司表示,人工智能天线调谐技术可以将发射链的性能提高3db,接收链的性能提高4db,从而提高上传速度和覆盖范围。

在RFFE市场上,高通已经缩小了与博通、Qorvo和Skyworks的差距。但随着RFFE的成本和复杂性不断增加,击败竞争对手的门槛比以往任何时候都要高。

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