RF integrated module to support CA and global phone

　　第五届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2016产业和技术展望研讨会

　　时间：2016.01.14 下午

　　地点：深圳南山软件创业基地 IC咖啡

　　演讲主题：RF integrated module to support CA and global phone

　　演讲人：陶镇 - Qorvo移动产品市场战略部亚太区经理

　　陶镇：大家早上好!我是陶镇，来自Qorvo公司。刚才主持人介绍了，我是负责Qorvo亚太区的战略市场这一块的。

　　今天主要跟各位分享的议题是关于Pre-5G，现在中国讲4G或者4G+，我们现在只有中国会把4G+定义成Pre-5G这样的概念。在4G或者4G+的情况下射频前端能够做些什么，这是我今天讲的主要议题。

　　我的标题就是“射频集成的模块对全球的影响”，重点就是集成这一块。4G到4G+到未来5G的发展，射频前端的集成是一个产业链的趋势，不只是Qorvo公司致力于做的，也是我们友商以及产业大鳄都在致力于做的新兴的有朝气的产业战略。

　　前面是我的四的议题：第一是Qorvo简单介绍，第二是目前市场的简单概括，第三是Qorvo提供的Pre-5G的集成式解决方案;第四是Qorvo公司对5G市场的预期以及理解。

　　首先，谁是Qorvo?Qorvo是在2015年1月1号正式成立，由之前的两家射频的专业半导体公司，一家叫RFMD，另外一家叫TriQuint。这两家都是拥有30年历史的美国公司。我们在2015年的1月份正式合并，合并的整个新公司的名字叫Qorvo。目前全球规模是全球7000号人左右，销售额今年在23亿美金左右。我们目前也是纳斯达克正式的上市。两家公司合并最主要的原因还是因为合并之前两家公司有各自在射频领域的非常明显的优势。RFMD在PA这一块有相当明显的优势，尤其是中国市场这一块;TriQuint在滤波器这一块有相当明显的优势。两家的合并一定程度上为Qorvo从事集成的射频解决方案埋下了基础，这是两家公司合并的最主要原因。

　　同样类型的射频半导体通常有两个事业部，手机事业部和基站事业部，包括Qorvo和友商都存在这两大事业部。两个事业部是互相互补的关系，手机事业部会提供比较大的销售额的来源;基站事业部会提供相对比较大的收入的来源，所以两家事业部是互补的关系。基站事业部会提供更加先进技术的发展，主要是运用军用，然后再到基站，然后再到民用类的，两个部门是良性循环的过程。从最初军用类的到基站类的新技术开发、新功能开发，最后可能需要五年时间应用到手机类开发，手机类的开发又可以通过大批量的量产降低新工艺的成本，这是一个良性循环的过程。Qorvo也是分成两个事业部。我是来自于手机事业部，主要是致力于智能机、手机，包括后面的IOT等等，都是手机事业部从事的产品。

　　下面这张图(见PPT)就是为什么TriQuint跟RFMD要合并成Qorvo这家公司，我们看到列出来的一系列的都是射频前端的一系列的半导体产品器件。从射频主器件出来，第一个要经过信号的放大，就是功率放大器，再往后需要根据不同的TDD或者FDD的制式，需要不同的滤波器或者双工器。因为现在频段多了，需要通过开关做各种频段切换，所以就需要开关这一块。后面是WiFi，主要以模块为主。再往后，除了设计能力，公司有没有晶圆来源，有没有组装能力，我们现在主要是有自己的晶圆。有的很可能是外包的，不是用自己的晶圆，Qorvo所有主动、被动的器件都是来自自己的工艺，我们有自己的晶圆厂，除此之外有自己的工装厂。

　　从主芯片出来的功率放大器来看，主要有两个工艺，一个是砷化镓，一个是Cmos。主要的市场方案还是以砷化镓的为主。Cmos主要是在超低端的2G的纯GSM手机里面应用，现在的3G、4G，包括六模4G都是用砷化镓。除了PA以外，有一个技术是跟PA息息相关的，未来在5G这种耗电比较大的情况下有ET。ET的调制解调器也是配合PA共同组成PA单元，让功率放大器有更高的效率。在PA的下面我们砷化镓的PA，从事中高端的有Cmos的PA，中低端的也有相应的配合PA做ET的调制解调器来提高PA效率。滤波器这一块更加复杂，滤波器主要的工艺也是分成高端的，我们叫做体声波BAW，中低段的叫声表面波SAW，介于两者的还有温度补偿的滤波器，Qorvo也是业界唯一一个拥有这三个工艺的公司，我们友商可能只有部分的工艺。

　　除此之外，我们有工艺，也有滤波器的工装技术和滤波器的晶圆技术，功率放大器滤波器接下来就是开关，我们也有SOI和砷化镓的，这一系列组合是集成的解决方案。我们拥有所有射频前端的工艺和所有产品类型，所以在未来5G的智能机和4G+的智能机里面，我们认为集成式方案是一个市场趋势。那么如何集成，作为射频前端半导体公司，你需要拥有每一个功能块的产品设计能力和每一个功能块的晶圆提供商，基于这一些因素，Qorvo是目前集成化非常领先的一个公司。这也是我今天讲的议题。

　　第一个章节是关于Qorvo公司的介绍，接下来我们看一下整个市场发展的趋势。

　　左边这个图(见PPT)就是移动数据量的增加，大家可以看到，从2014年只有2.5M/月到2019年这么高的数据。所有移动数据量的增加是目前驱动整个智能机的发展以及射频半导体器件的主要来源。移动数据量的增加意味着你要快速数据接收和下载，日后要快速上传数据，这些都驱动了移动运营商必须拥有传统的2G、3G网络转换到4G网络，因为只有4G网络、4G+网络或者5G网络才能提供足够快的上行速率下行速率来满足用户对移动数据量访问的需求，所以这是因果关系。老百姓需要更快的上行下行速率，移动运营商需要更快的网络。我们看到这是中国目前4G发展的一个趋势(见PPT)，这个数据也是非常官方的一个数据。

　　从2016年到2020年整个4G增长非常明显，2G、3G减少的非常快，相对饱和。整个中国三家运营商的4G用户量2020年会达到12亿的用户。中国三家运营商只有TDDLTE或者FDDLTE，目前这三家运营商都有这两个牌照，目前主要的4G用户是中国移动，TDD的市场份额还是大于FD的市场份额。

　　下面的图(见PPT)是更直接的对比，中国三家运营商的4G增长的数据，这些都是来自官方的数据。我们看到到2020年整个中国市场4G的增长速度是非常非常快的，正因为4G运营商的布网速越来越快，所以对应的设备有非常大的需求，也就延伸到下面所要讲的内容。

　　这张图(见PPT)是第三方评估公司给的报告，预计未来射频前端集成化份额越来越高，分立的解决方案占的比例不是很明显，到了2018年整个集成式解决方案增长的比较明显。

　　这是比较直观的对比，从2G、3G到4G，到现在的下行载波聚合，再到明年的上行载波聚合，越来越为复杂。2G非常简单发射模块，到3G需要有3G的PA，到4G需要有更多滤波器和载波器，载波聚合需要有前端配合的多工器，上行载波器的PA又需要重新设计来满足线性化的要求。随着制式的复杂性，射频前端也是越来越复杂。

　　这是一个非常简单的基本概念，怎么才能给用户提供更快的下行速率或上行速率。第一就是调制越来越复杂，从传统的2G GSM开始，到3G是BPSK到QPSK，到了4G是16QAM和64QAM，在每一个频段内，调制解调制式的复杂会提供更快的上行下行速率。，制式越新可以提供更快的速率。另外一个是除了制式的改变，某一个制式下频谱的宽度会影响速录，频率越来越宽你看到的情况越来越多，到现在的LTE时代频谱更快了，甚至包括两个载波聚合，今年商用的还是两载波的载波聚合，到了明年后年可能有三载波或者四载波甚至五载波，载波数量越多可以提供更快的上行和下行速率。提高数据访问率，一个是制式不断的调整，2G到3G到4G，包括到未来的5G;另外一个方面是某一个制式下提供足够宽的带宽，载波就是通过足够宽的带宽，这两个方式是提高用户速率的主要方式。

　　这是手机射频前端的主要组成方式(见PPT)，我们公司给了名字叫灵活性的方式。它就是把各个频段的PA做了一个集成。除了PA以外也体现了Qorvo的优势，我们会把滤波器和开关做一个集成。我们有滤波器、开关PA所有的工艺，所以可以做集成。除了蜂窝式集成以外，从WiFi分立式的设计，到现在WiFi也提供整个模块，从WiFi的功率放大器到滤波器、到放大器也是用全线产品，所以也是提供相应的模块化设计，因为现在WiFi除了2.4G以外，后面还会有5G频率范围的WiFi，现在WiFi主要是双频道WiFi，通过模块化设计可以减少成本、减少尺寸以及减少客户的调试时间。

　　除了蜂窝式通信，WiFi后面两个另外的集成方向，这个叫分级接收(见PPT)，这也是5G阶段大家探讨的多路接收、多路发射的概念。你可以想象，在你的射频前端有单路的N倍的接收或者发射路提高下行或者上行速率，包括分级接收我们也是提供相应的模块化设计，包括开关和滤波器，有多个模块化设计。

　　除了基本的射频半导体器件这一块，还有一个集成的方向是天线调节技术，频段数量的增加和载波聚合的应用，会导致射频前端的损耗比以往大，这样导致原本的天线不足以覆盖所有的频段的支持，天线调谐技术相应的衍生出来了。目前Qorvo通过天线调谐技术让手机在一根天线的情况下都能达到好的连接质量。这是目前一个手机里主要的射频前端集成的模块，有五个方向(见PPT)，因为我们Qorvo有集成需要的工艺和相应的设计能力。

　　下面具体到Qorvo能提供什么样的产品。

　　我们看到这是一个载波聚合的过程(见PPT)，大家对载波聚合理解非常深刻，载波聚合有带内的载波聚合，带内又分成连续和非连续的，连续的是这两个载波是紧靠在一块的，非连续的是中间有了隔断，并不是连续的载波。带间的载波是指两个不同频段的载波。我们知道中国的三家运营商，中国移动有带内的有带间的，中国联通有带内的、有带间的，中国电信目前只有带间的，还是1+3的模式，所以这是根据不同运营商所应用的频谱来决定运用什么样的载波聚合的方式。

　　不同运营商对载波聚合的需求，对设备前端的变化相当大。最简单的案例是中国三家运营商，中国移动以TDD载荷聚合为主，中国电信和中国联通还是FDD的。目前你要单独给中国移动设计载波聚合的手机，或者单独给中国联通、中国电信设计载波聚合的手机，射频前端还是有很大的差别的。目前行业内，今年所谓的六模手机需求量非常大，一颗六模制式支持的可以同时支持电信、移动、联通的载波集合的方式，所以用相同的设备前端架构就可以满足中国不同运营商的载波需求。

　　这是载波聚合的一个分期数据，也是来自于第三方的公司，我们看到2018年手机载波聚合份额谱非常大。现在中国三大运营商在规划下行三载波，可能2017年会正式用三载波，2018年还有四载波的计划，目前最大值的规划是五载波。正是因为有这样载波聚合的需求，给用户提供数据的连接速度，就要衍生了对射频前端更加复杂的需求，所以集成化模块的方式是解决这样需求的最好的方案。

　　我们把目前的手机分成入门级、中低端、中端、高端的，不同制式下的、不同价格段的手机里面对相应的射频前端的需求很不一样。我们看到传统手机里面，配套的射频前端器件价值可能一美金都不到，如果到了最高端的，像苹果最高端的或者三星最高端的，手机里面需求的射频前端的数量金额就非常大。

　　我们看另外一个制式，高端手机发展趋势和份额越来越多，是因为高端手机的份额量越来越大，每一个高端手机里射频前端的需求量也增大，因此我们觉得这是非常良性、非常健康的产业，所以Qorvo也致力于花很多资源开发这个新工艺、新技术。

　　这是非常具体到现在的，在整个射频前端的智能机里的架构(见PPT)，这不只是Qorvo的产品制式，我们的友商都在走这样的趋势。2015年还是多模多平台MM PA的发展方向，到2016年再往后，我们看到主要的射频前端架构都是集成化的。上面这个就是把所有主动、被动包括开关做了集成。

　　举个简单的案例，这是一个宽带的功率放大器，支持的频段可以达到400M的带宽，后面加一个频段分割的开关，再加不同频段的滤波器，组成这样的一个模块，我们把这个叫主动+被动+开关的集成化模块，这是一个集成方向。另外一个集成方向是灵活性相对高一点，比较适合中低端的手机的发展方向，还是把PA做了集成，我们看到目前主要的PA从1G以下到2G、2.5G的有3-5个PA晶圆放在模块这里。不同集成方式是针对不同价格段的手机，中高端主要以功率放大器+滤波器+开关，中低端的还是局限于把更多的PA集成到这个模块里面，这是主要的两大集成方式。

　　这个更加直观了，左边是分立的手机PCB板的截图(见PPT)，蓝色框里面都是分立的功率放大器、滤波器和开关。作为Qorvo，我们有能力把所有的分立的做成封装模块，我们有所有PA工艺和设计人员，包括有所我滤波器的设计人员和工艺，所以有能力打造这样一个东西。这样的集成模块有非常多的分立。我们看到原本的这个都是分立的，做这个模块以后可以把尺寸缩小，从研发的角度来说也不需要做各种各样射频的调试，因为已经在这个模块里面把射频性能调节到最优化了。

　　这是更加具体到我们在射频前端主动+被动集成的不同产品线的情况(见PPT)。第一个叫做AiO/TRM，发射收发模块，主要集成的是全球主要的运营商的频段，相应支撑的PA和滤波器、开关，这些相对的少，因为不是覆盖某一个区域型的。接下来是PAD，这样的产品是一个宽带的PA加上天线频道分割的开关，再加上不同频段的双工器，相应的集成数量多一点。我们也会把PAD分成主要的三个频段，2.5G以上是高频，就是中国移动这样的频段;中频是2G左右，中国电信、中国联通这种;低频是700M、800M、900M，目前中国三家运营商没有这个频谱的，不排除未来有这个方向。800M左右的LTE都有相应的LTE的网络，所以我们是针对不同频段做相应的模块化集成。还有一个叫做VLB，就是700M的频谱，700M在中国主要是广播电视这一块的运用，在别的区域已经把700M作为LTE，可能这700M会在欧洲、美国，所以未来700M这一块也会变成新兴的LTE的主流的低频。整个PAD我们会分成低频、中频、中高频和高频。未来还有超高频，大家可能也听说了，就是3.5G这一块。未来中国会用到5G或者叫Pre-5G的频谱，还会有相应的3.5G相应的射频模块。从1G、2G、2.5G到3.5G，这是未来五年中能够看到的主要用在IOT的四个主流频段，相应的频段Qorvo公司都有相应模块化的设计。再往后就是S-PAD把开关放在里面，前面会有更多集成化的半导体产品。

　　这是优势的介绍(见PPT)，为什么要集成，集成的好处在哪里?尺寸的好处毫无疑问。因为这个是分立的方案，工程师需要做很多调试工作来优化射频性能。作为模块化的设备，我们把这个性能在模块内做到更优化了，可以帮助客户节省时间。最大的集成化模块的好处，一是减少尺寸，二是帮助客户的手机尽快的上市，因为研发不需要花很多时间更多调试，三是提供最好的半导体性能，我们知道每一个半导体更好的性能是每一个工作环境下发挥更好的性能，所以我们集成时做了优化的处理。下面还有更加具体的，all in one(音) 这个还是相对简单的只支持某一个区域内的集成化模块，但是这个如果通过扩展的功能，也可以支持全球的手机。

　　这是更加详细的具体到PAD不同的频段，主要还是分成四个模块，高频、中频、低频、超低频，以及未来可能到超高频3.5G。不同频段都有相应的射频模块化的设计。

　　最后就是5G，5G是炒的比较热的，标准还没有完全定下来。关于5G我觉得有两个主要标准，一个是工作在什么频率范围之内。3.5G这个频度可能是中国第一个用在5G的频谱，未来还包含更高的一些频谱。另外就是采用什么样的上行下行调制解调方式，是不是还是用原来的4G的LTE，下行叫OFTMA，相比较3G是非常明显的变化，来提高4G的下行速率。上行没有太大的感觉，上行叫SCFDMA。对于未来的5G，到底上行下行的调制解调方式是什么?所有的运营商、设备商和半导体芯片公司都在探讨，所以5G现在还没有一个统一的定论，我们Qorvo会积极参与到这样一个标准制定过程当中。

　　下面是Qorvo对于5G的一些预期。首先还是看到为什么要有5G，为什么要有4G，4G相比较3G会提供更快的上行和下行速率，5G相比4G也会提供更快的上行下行速率，相比4G提高了很多倍。首先还是因为用户有对数据的速率的需求，所以会有5G这样一个新标准的衍生。

　　5G提供的场景还不一样，大家知道4G相比较3G主要的场景是提供了用户的移动宽带的速率，大家可以用手机上网，相比较3G可以提供更快速的速率。5G相比较4G可能有更多场景，除了4G相比较3G的移动宽带互联之外，可能提供更多场景。第一个就叫物联网，IOT某种程度是5G的应用场景，低功耗的万物互联。除了低功耗的万物互联，另外的产品是高可靠性、低延时的产品。比如说举例，就是智能驾驶这样的，需要的可靠性非常高，需要你不能有任何长时间的延时，所以低时延、高可靠性的场景相比较万物互联低功耗的场景是更高的对射频前端的要求。所以未来的5G主要是分成三个用户场景，首先还是移动宽带，移动宽带相比较4G有更高的速率。一个是区域性的覆盖，我们认为还是频率比较低的，因为区域覆盖低频的频谱相对高频谱对运营商来说可以节省很多成本。

　　除了区域覆盖还有热点覆盖，比如说这个场景里需要非常快的速率，就是热点覆盖，在热点覆盖里面就需要用到高频的。世界频谱大会讨论高频谱的已经上升到86G，传统的最高的频谱也就是3.5G，还没有高于6G。在5G的频谱方面，世界频谱我们在研究，规范我们也在研究。低频主要是用于广域的覆盖，高频还是用于热点覆盖。我们预测到全球最早用5G的可能是韩国或者日本。2018年韩国有冬奥会，2020年日本有夏奥会。这两个最重要的盛事是可以给当地政府、当地运营商来做5G演示最好的平台。所以我们看到，2018年的时候，韩国冬奥会目前用的展示频谱是28G的频谱。到了2020年日本的夏奥会可能采用的还是低于6G的做广域的覆盖，高频的主要用于热点的覆盖，像体育场这种的。

　　由于时间关系今天就分享这么多信息。一句话，Qorvo的观点是认为集成化的方式是整个产业链发展的一个趋势，这是Qorvo包括Qorvo以外的友商共同的观点。