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克服毫米波傳輸耗損　5G RF前端朝模組／IC發展

2018-09-13 21:25:39 未知

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目前6GHz以下頻譜擁擠且可用的頻段相當破碎，為獲取更大頻寬，使得5G開始朝毫米波(mmWave)發展。然而，毫米波訊號具衰減快、易受阻擋且覆蓋距離短等特性，使得5G基地臺與終端開發面臨技術挑戰，也進而影響天線與射頻(RF)前端的設計。

ADI通訊基礎設施業務部中國區策略市場經理解勇指出，5G大規模天線陣列技術，使之對于射頻元件的整合度、頻寬與成本具更高的要求。5G頻段包含6GHz以下的低頻頻段與高頻毫米波頻段，即便是低頻段也比現在的4G頻段要高得多，因此，若要達到5G RF性能指標要求，將為相關RF元件制程與電路設計帶來了更大的挑戰。

以往RF前端多采用離散式元件(Discrete Components)，透過印刷電路板(PCB)上的RF走線(Trace)連接收發器(TRx)、功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)及濾波器(Filter)等主被動元件。不過，隨著RF元件用量的提升，Qorvo產品行銷經理陳慶鴻指出，目前4G高階手機RF元件模組化已是必然的趨勢，而5G將更進一步加速元件整合的趨勢。其中，模組的型式包括封裝、低損耗板材SMT、軟板SMT等等，但不論采用何種方式都必須解決熱集中、高功率消耗的問題。

Anokiwave亞太地區銷售總監張肇強進一步說明，5G毫米波訊號易耗損、受干擾，為降低訊號在PCB傳遞過程中耗損，須將RF元件與天線整合在一起，以縮短RF走線。此外，隨著頻率變高，天線尺寸及每個天線間的距離都會大幅縮小，難以之接將離散式元件整合在天線間，因此須將RF元件與天線加以整合。因應此趨勢，該公司利用矽制程技術將RF元件整合成四通道的毫米波IC，再將之與天線整合成模組，以解決訊號傳輸耗損問題。

此外，張肇強也談到，基地臺散熱問題對于RF元件與天線設計是一大挑戰，過往雷達與RF技術主要被運用在軍事國防，尺寸與成本都并非設計上的主要考量，因此若要運用相關技術實現商用基地臺，除了要克服尺寸問題，基地臺散熱所帶來的龐大成本也是一大問題。而Anokiwave也嘗試從封裝來改善散熱問題，其第一代IC采用QFN封裝技術，但考量塑膠封裝散熱效果差，因此第二代產品改采晶圓級晶粒尺寸封裝(WLCSP)，在改善散熱問題的同時也能進一步縮小封裝體積。