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Discutete l'innovazione futura di i dispositi RF (design, prucessu è materiali)

Data di liberazione: 2021-12-28Fonte autore: KinghelmVista : 2063

 Ci hè solu un modu per i dispositi RF per innuvà in materiali?  Eppuru ùn hè micca.  A parti di i prublemi prufessiunali, ogni volta chì qualcosa hè cunsideratu per avè solu un modu per andà, sta vista hè degna di a nostra dumanda è discussione.  cusì,Puderemu ancu discutiri l'innuvazione futura di i dispositi RF.

 
           

Panoramica di i dispositi RF

 U dispusitivu RF hè u core di a cunnessione wireless è a parte basica per realizà a trasmissione è a ricezione di signali.  I dispositi RF includenu switch RF è LNA, RF PA, filtru, Antenna sintonizzatore e onde millimetriche FEM. À mezu à elli, filtru cunta circa 50% di u mercatu dispusitivu RF, RF PA cunta circa 30%, RF switch è LNA conta circa 10%, è altri cunta circa 10%.  Si pò vede chì filtru è PA sò parti impurtanti di i dispusitivi RF. PA hè rispunsevuli di l'amplificazione di u signale di u canali di trasmissione, è u filtru hè rispunsevule per u filtru di u signale ricevutu di u trasmettitore.  Attualmente, i principali mercati di i dispositi RF sò i seguenti:  Mercatu di u telefuninu è u modulu di cumunicazione, cuntendu circa 80%;  Mercatu di router WiFi, cuntendu circa 9%;  Mercatu di a stazione di basa di cumunicazione, cuntendu circa 9%;  NB Mercatu IOT, cuntendu circa 2%.  Oghje, cù a maturità crescente di a tecnulugia 5g, a tendenza di cummercializazione hè accelerata.  5g hà bisognu di supportà novi bande di freccia è sistemi di cumunicazione. Cum'è u core di a cunnessione wireless, i dispositi core cum'è filtri, amplificatori di putenza, switches, Antennas è tuners in RF front-end sò diventati u tuyere di u mercatu attuale.  L'analisti predicenu chì da u 2023, a scala di u mercatu di u front-end RF hè prevista di più di 35.2 miliardi $ US, cù una crescita annuale composta di 14%.  U mercatu in rapida crescita dà opportunità à l'industria. Nuvelle cumpagnie RF sò sempre emergenti. I pruduttori domestici di RF sò diventati a ricerca di parechji pruduttori per custruisce a so propria catena di supply RF. Tuttavia, fighjendu a situazione attuale, u gap hè sempre evidenti.  Fighjendu nantu à u mercatu domesticu, cù i sforzi cumuni di i pruduttori lucali di RF, a tarifa di rimpiazzamentu di i dispositi RF 2G hè finu à u 95%, quella di 3G hè di 85%, è quella di 4G hè solu 15%, mentre chì quella di 5g RF. hè basicamente zero.  
 
 
       

   I pruduttori di dispositivi RF domestici sò i seguenti:  U fabricatore di filtri  
  • Produttori domestici di filtri di sega:beneculleghju, 26 Istitutu èMai Jie, San'an integrazione, 55 Institute;
  • Produttore naziunale di filtru BAW:Tianjin North, Xiamen Kaiyuan cumunicazione, Suzhou hantianxia
Principali pruduttori di 4G pa  
  • Vijet core:I spedizioni 4G PA sò i più grandi in Cina è sò stati integrati cù loda
  • Loda:Acquisitu da MTK è vendutu basatu annantu à a piattaforma MTK.
  • Linea di prudutti Zhanrui RF:Vendite basate nantu à a piattaforma Spreadtrum.
  • Huizhiwei:Affidatevi à l'innuvazione di l'architettura SOI per ottene u prezzu bassu.
  • Angruiwei:3G PA hè u fornitore principale, è certi clienti 4G l'adopru.
  • Tecnulugia Feixiang:A basa di clienti hè bona.
I principali produttori domestici di PA 3G  
  • Loda:A basa di clientella hè bona, u prezzu hè in u latu altu.
  • Angruiwei:U costu di PA hè bassu è u rendiment hè bonu attraversu u prucessu CMOS. Hè u principale fornitore di 3G PA in u mercatu.
  • Tecnulugia Feixiang:A spedizione principale hè u prughjettu di fiducia in India.
  • Linea di prudutti Zhanrui RF:Ùn ci sò assai spedizioni, principarmenti u prughjettu di dipendenza di l'India.
Principali produttori domestici WiFi PA / FEM:    
  • Pruduttu Verticale Elettronica:L'imprese listate di Taiwan, cù spedizioni accettabili, anu gradualmente erosionatu u mercatu di u celu.
  • Kangxi Electronics:In 2018, i prudutti sò stati lanciati, è certi clienti cuminciaru à impurtà. Attualmente, u voluminu di spedizione hè chjucu.
  • Linea di prudutti Zhanrui RF:A pruduzzione di massa è a spedizione hà cuminciatu in u 2018, è parechji grandi clienti Netcom sò stati impurtati in Huawei.
  • Sanwuwei:Fundatu in 2018, si focalizeghja nantu à WiFi PA / FEM, è i so prudutti sò in u stadiu R & D.
Principali produttori di interruttori domestici:  
  • Zhuo Shengwei:U più grande fornitore di switch in Cina.
  • Linea di prudutti Zhanrui RF:Hè ancu un fornitore Samsung, cuntendu solu una piccula parte, è a quantità tutale di spedizioni di switch hè generale.
  • Pruduttu Verticale Elettronica:I switches sò stati pruduciuti in massa è spediti in 2018, cù un certu voluminu di spedizione.
Inoltre, a prova di fabricazione è di sigillatura di i dispositi RF pò esse cumpletata da i pruduttori domestici.  A catena domestica di l'industria di chip RF hè stata matura, è una catena industriale cumpleta hè stata furmata da u disignu à l'OEM di wafer, è dopu à l'imballu è a prova.  Tuttavia, in quantu à a cumpetitività internaziunale, u livellu di cuncepimentu RF domesticu hè sempre à a fine media è bassa. Ci hè sempre un grande gap in vendita è quota di mercatu trà i fabbricanti di i dispositi RF sopra è i grandi fabricatori internaziunali.  Pò esse vistu chì i pruduttori domestici sò sempre in u stadiu iniziale è ci hè ancu assai spaziu per a crescita.  


 In cuntrastu à u layout di u mercatu di l'industria RF internaziunale, secondu a statistiche di istituzioni pertinenti, 80% di a parte di u mercatu globale di filtru SAW hè occupata da Murata (prodotti tipici di filtru:  SF2433D、SF2038C-1、SF2037C-1Tdkqualcomm rf360 (prodotti tipici di filtru:  DEA162690LT-5057C1、DEA165150HT-8025C2、DEA252593BT-2074A3)Taiyo Yuden (dispositiu RF:  D5DA737M5K2H2-Z、AH212M245001-TEtc.), I filtri BAW applicati in 4G / 5G sò occupati 95% di u spaziu di u mercatu da Broadcom è qorvo, è più di u 90% di u mercatu globale di chips PA sò cuncentrati in skyworks, qorvo è Broadcom.  In più di occupà a maiò parte di u mercatu, i pruduttori di RF sopra sò basamente cumpletu u layout di tutta a linea di prudutti di front-end RF, anu una catena speciale di fabricazione è imballaggio, è cunsulidà i so grandi vantaghji in a capacità di cuncepimentu, u rendiment di u produttu è u cuntrollu di capacità. cù u modu IDM.  À u listessu tempu, a riserva di tecnulugia di patenti dà ancu à i giganti RF un fossatu più largu, facendu difficiule per i ritardati di superà in u cortu termini.
 


   

Sfide è innovazioni di i dispositi RF


Durante l'evoluzione da 4G à 5g, a cumplessità di i dispositi RF aumenta gradualmente Qi, è i prudutti subiranu cambiamenti progressivi in ​​u disignu, u prucessu è i materiali.  À u listessu tempu, u front-end RF face sempre assai prublemi tecnichi, cum'è u cunsumu di energia, a dimensione, u numeru di Antennas, cuncepimentu di chip, deriva di temperatura, interferenza di signali, coesistenza harmoniosa di diversi tipi di signali è cusì.  Cumu risolve questi prublemi hè diventatu u focu di l'industria è l'innuvazione di i dispositi RF.  Cù u sviluppu di materiali semiconduttori, a migliione di u cunsumu d'energia, l'efficienza, u prublema di riscaldamentu è a dimensione purtata da a sustituzione di materiali RF cum'è Si, GaAs è GaN è materiali di sustrato di imballaggio cum'è ceramica è vetru hè naturalmente una innuvazione impurtante per u sviluppu. di i dispositi RF.  Ma in più di l'innuvazione materiale, chì sò i modi innovatori di i dispositi RF?  
 


 
 prucessu di fabricazione  Attualmente, i prucessi principali implicati in i dispositi RF sò GaAs, SOI, CMOS, SiGe, etc.  GaAs:  GaAs hà un bonu ritmu di migrazione di l'elettroni è hè adattatu per circuiti d'alta frequenza cù longa distanza è longu tempu di cumunicazione.  Perchè a rata di mobilità di l'elettroni di i cumpunenti GaAs hè assai più altu ch'è quella di Si, i prucessi speciali sò aduttati. In a prima fase, era MESFET transistor à effettu di campu di semiconductor di metallu, è più tardi hà evolutu in HEMT (transistor high electron mobility), PHEMT (interface strained high electron mobility transistor), è avà hè HBT (transistor double carrier heterojunction).  U modu di produzzione GaAs hè assai sfarente da u modu tradiziunale di produzzione di wafer di siliciu. GaAs deve esse fabricatu da a tecnulugia epitaxial. U diametru di sta wafer epitaxial hè di solitu 4-6 inch, chì hè assai più chjuca di 12 inch di wafer di silicium.  I wafers epitaxiali necessitanu machini speciali. À u listessu tempu, u costu di a materia prima GaAs hè assai più altu ch'è quellu di u siliciu, chì eventualmente porta à l'altu costu di GaAs IC finitu;  SOI:  U vantaghju di u prucessu SOI hè chì pò integrà e funzioni di logica è di cuntrollu senza chips di cuntrollu supplementari;  CMOS:  U vantaghju di a tecnulugia CMOS hè chì pò integrà RF, frequenza fundamentale è cumpunenti di memoria in una sola, è riduce u costu di cumpunenti à u stessu tempu;  SiGe:  In l'ultimi anni, SiGe hè diventatu una di e tecnulugia di prucessu IC di cumunicazione wireless più apprezzata.  Sicondu e caratteristiche di u materiale, SiGe hà boni caratteristiche d'alta freccia, una bona sicurezza di materiale, una bona conduttività termale, un prucessu maturu, una integrazione alta è un costu bassu.  SiGe ùn solu hà i vantaghji di l'integrazione, u rendimentu è u costu di u prucessu di siliciu, ma hà ancu i vantaghji di velocità di i semiconduttori di classi 3 à 5 cum'è l'arsenidu di gallu (GaAs) è u fosfuru d'indiu (INP).  Sempre chì i laminazioni metalliche è dielettriche sò aghjuntu per riduce a capacità parassita è l'induttanza, a tecnulugia di semiconductor SiGe pò esse aduprata per integrà cumpunenti passivi d'alta qualità.  U prucessu di SiGe hè cumpatibile cù quasi tutti i novi tecnulugii di prucessu in u silicuu semiconductor VLSI, chì hè a tendenza in u futuru.  Tuttavia, SiGe hà bisognu à cuntinuà à travaglià nantu à a tensione di rottura, a frequenza di cut-off è a putenza per rimpiazzà GaAs.  I prucessi utilizati per RF PA sò GaAs, SOI, CMOS è SiGe rispettivamente;  U switch RF adopta a tecnulugia SOI è GaAs;  I prucessi aduttati da LTE LNA sò soprattuttu SOI è CMOS.  In l'era 5g, i materiali è e tecnulugia di i cumpunenti RF ponu cambià in i stadi d'onda sub-6ghz è millimetrici.  SOI pò diventà una tecnulugia impurtante, cù u putenziale di fà una varietà di cumpunenti, è conduce à l'integrazione successiva.  



     Risolve Antenna capatoghji  Pigliendu i telefoni cellulari cum'è un esempiu, per via di i bisogni speciali di a tecnulugia 5g, 5g richiede una tarifa di dati più alta è più. Antennas da a perspettiva di l'architettura di u sistema di u telefuninu intelligente.  Quessi Antennas include l'aggregazione di carrier multibanda, 4x4 MIMO è Wi Fi MIMO.  Questu porta sfide Antenna sintonizazione, linearità di l'amplificatore è u cunsumu di energia, è altre interferenza di u sistema.  À u listessu tempu, u numeru di Antennas aumenta, lascendu menu è menu spaziu per Antennas.  Dunque, i pruduttori di RF ponu sparte unu Antenna per i canali RF cum'è GPS, WiFi, se, HF è UHF, chì ponu riduce u numeru di Antennas è risparmià spaziu.  Attualmente, u schema mainstream è maturu di l'onda millimetrica Antenna hè u disignu modulare di AIP (Antenna in pacchettu). U schema AIP hà principarmenti u vantaghju di a perdita di strada bassa perchè u so RFIC hè vicinu à l'onda millimetrica Antenna array. Dunque, u schema AIP hè statu studiatu prufondamente è cuncepitu da parechji studiosi è esperti.  Attualmente, AIP incapsulatu Antenna a tecnulugia si sviluppa nantu à duie strade tecniche.  Unu hè chjamatu fan out incapsulated Antenna tecnulugia (fo-aip), è l'altru hè chjamatu flip chip incapsulated Antenna tecnulugia (fc-aip).  A diferenza trà i dui hè chì unu hà un sustrato è l'altru ùn hà micca sustrato.  


 Grau d'integrazione  In u futuru, i dispositi RF, cum'è i filtri, saranu miniaturizzati, formati di u dispositivu migliuratu è cumminati.  Cum'è 4G deci anni fà, a cunnessione LTE hè basatu annantu à a tecnulugia 3G esistente;  A prima funzione 5g hè stata realizata aghjustendu un chipset indipendente à u disignu LTE esistente, chì significa chì i cumpunenti 5g sò basamente imbullonati à u disignu di u smartphone invece di integrati in u chipset core, ma hà un certu impattu nantu à a dimensione di u chip, u rendiment è cunsumu di energia.  Per esempiu, modem 5g monomode, transceiver 5g RF è front end 5g RF unica banda, chì sò indipendenti da u ligame RF LTE esistente.  Stu disignu di modem 5g di prima generazione richiede ancu cumpunenti di supportu supplementari.  Dunque, cù a maturità di l'industria, migliurà l'integrazione di i dispositi RF hè una direzzione di sviluppu inevitabbile. L'industria aspittà à l'ulteriore ottimisazione di u disignu di u circuitu core.  Un'architettura RF altamente integrata è compatta per sustene a banda sub 6GHz è millimetrica 5g in un dispositivu diventerà l'aspettativa di a ghjente.     



   Modu di imballaggio  In l'era 5g, i pruduttori di RF prestanu più attenzione à l'innuvazione di imballaggio in soluzioni front-end RF, cum'è layout di cumpunenti più stretti, muntatura à doppia faccia, schermatura conforma / zonata, SMT d'alta precisione / alta velocità, etc.  A banda di frequenza 5g hè divisa in onda millimetrica è sub-6g. Quantu più alta hè a banda di frequenza, più altu sò i requisiti per l'imballaggio miniaturizatu. Per mezu di novi forme di imballaggio, a miniaturizazione, a produzzione di massa, u prezzu bassu, l'alta precisione è l'integrazione di l'imballu di i dispositi sò gradualmente realizati.  Per integrà Antenna elementi è cumpunenti RF per a cumunicazione mobile 5g, una varietà di soluzioni di imballaggio cù diverse architetture sò pruposte in u mercatu.  Basatu nantu à u costu è a catena di fornitura matura, u pacchettu WLP / PLP di fan out beneficia di un altu rendimentu di signale, bassa perdita è dimensione generale ridotta. Hè una soluzione d'integrazione AIP promettente, ma richiede una strata di rewiring a doppia faccia (RDL).  Cù l'eccezzioni di uni pochi di fabricatori, a maiò parte di OSATS ùn sò micca pronti à aduprà sta tecnulugia per a fabricazione à grande scala.  In a parte di l'imballaggio à livellu di u sistema (SIP), hè divisu in l'imballu primariu di diversi dispositi RF cum'è filtri di livellu di chip / wafer, interruttori è amplificatori è l'imballu SIP secundariu in u stadiu di superficia (SMT), in quale parechji dispositi. sò assemblati nantu à u sustrato SIP inseme cù i dispositi passivi.  SIP furnisce a piccula dimensione necessaria, una strada di signale più corta è una perdita più bassa.  À u listessu tempu, cum'è e funzioni crescente anu esigenze più elevate per l'integrazione, u mercatu prupone ancu più esigenze per i metudi di imballaggio SIP.  Pò esse vistu chì ci sò parechje ricerche nantu à a suluzione ideale di l'imballaggio di i dispositi RF in l'ultimi anni, chì sò impegnati à circà un equilibriu trà u costu, u voluminu è i requisiti di prestazione. Serà ancu unu di i modi innovatori di i dispositi RF in u futuru.

 
 
 

epilogu

A ricerca è a rimpiazzamentu di i dispositi RF esige chì i fabricatori domestici anu a determinazione è a perseveranza di "sittanu nantu à u bancu", è ancu esige chì u guvernu è l'istituzioni d'investimentu dà à l'imprese più pazienza. Sutta a tendenza generale di 5g è l'Internet di e cose, pigliate i punti di rivoluzione di i dispositi RF in un novu disignu, un novu prucessu, novi materiali è novi imballaggi, è pigliate l'uppurtunità di u mercatu per catturà in l'innuvazione cuntinua.  

Stu articulu vene da "filtru d'onda", per piacè cuntattateci se avete qualchì quistione nantu à a violazioneSupporta a prutezzione di i diritti di pruprietà intellettuale. Per piacè indicà a fonte originale è l'autore per a ristampa.
 
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