所謂的射頻前端(RFFE),就是從收發器到天線之間所有的器件。其中包括幾個必要器件:發射鏈路的PA、雙工器,以及天線開關;接收鏈路一邊則有濾波器、開關和低噪聲放大器等。除此之外,還有做主輔天線切換的開關、天線調諧器、包絡追蹤芯片(ET)等。傳統上,這些器件中的絕大部分(除ET)都由第三方公司提供,比如Skyworks、Qorvo、安華高等,國內有Vanchip、RDA、廣州慧智、國民飛鑲等。
然而,現在,Qualcomm要自己玩整套射頻前端方案。為什么呢?
王健解釋,有些芯片,比如包絡追蹤芯片、TruSinal天線信號增強芯片等,必須與高通平台搭配才能實現最好的性能,因為要與MODEM之間協調完成工作。比如天線信號增強可以實現三部分的功能:解決死亡之握的分集天線切換、提升天線效率的天線調諧器、以及提升接收性能與下行速率的高階分級接收器。
又比如未來的一個重要的應用場景——高功率用戶設備(HPUE)也與包絡跟蹤技術(ET)緊密相關,HPUE在未來會是使用越來越廣泛的應用場景,而ET必須與MODEM協調工作。所謂HPUE跟普通的用戶設備相比,它的傳導功率可以提升3db,比如普通的傳導功率是23db,HPUE就要到26db。我們知道,在PA最大功率情況下,提升1db,PA的輸出電流就會大很多,所以這時如果采用包絡追蹤技術,效果就會非常明顯。另外,HPUE場景需要很大的PA輸出功率,這對PA的設計帶來非常大的挑戰。Qualcomm的ET解決方案本身能夠使PA工作在飽和狀態下,PA的輸出功率在增加了ET支持后還能夠得到提高。這兩方面對於HPUE都是有至關重要的作用。而ET是必須與高通的平台配合使用的。
那么,為什么要與日本TDK成立合資公司?王健分析,隨着載波聚合(CA)復雜度的增加,3載波、4載波,甚至馬上5載波的需求也會被提出來,將會需要越來越多的濾波器/雙工器/四工器,甚至六工器。雖然六工器的需求國內手機廠商還沒有提出,但是海外的手機公司已經在提這方面的需求,比如說需要做1+3+7的載波聚合,如果只用一根天線來做,這種情況就要用到六工器。“2015年平均每個手機50個濾波器,而我們預測2020年平均每個手機會有30-40個頻段,需要100個濾波器,未來手機射頻前端的增長需求主要來自於濾波器(多工器)。”他分析道。而TDK它的優勢是濾波器產品很全面,包括SAW,BAW,溫度補償表面聲波(TC-SAW),它全部都有。此外,它還有功率放大器,包括主流的GaAs工藝以及SoI工藝。
另外一方面,射頻前端產品會向高度集成化的SiP模塊(PAMiD)發展,而TDK可以提供這方面的生產能力。現在的PAMiD已經集成了天線開關、功率放大器、多工器與濾波器,而新的趨勢是再將低噪放大器(LNA)也加進去,特別是馬上需要的4X4 MIMO。目前高通的SiP射頻模塊都在TDK生產。當昌旭問到這種獨家供貨帶來的供應鏈隱患時,高通美國方面的專家解釋說,TDK也正在擴充產能,產能沒有問題。
昌旭認為高通提供全套射頻前端器件的主要原因,除了他們提到的與系統之間實現優化以外,還有幾個:
一是射頻前端器件的種類越來越多,在手機中占的成本越來越貴,目前,一款3載波的全網通的旗艦機的射頻前端成本已經超過10美元,而未來如上所說4載波甚至5載波,將會有更多的濾波器、更多的雙工器/四工器/甚至六工器,如果再加上5G,射頻前端所占的成本比重會越來越高,甚至會超過一款中端的基帶SoC價格。
二是,重要的手機公司客戶都在做自己的垂直整合,包括蘋果、三星、華為、甚至小米,他們都要做自己的手機芯片,不再用高通的SoC,所以這個因素也迫使高通在手機芯片上垂直整合更多種類,以求在一台手機中占用更多的成本,也就是讓單個手機貢獻的價值更多,他們不僅自己做SoC,現在開始提供全套的射頻前端器件,並且還開始提供自己的觸控芯片,最新的驍龍660系列和630系列都可以提供自己的觸控芯片,而手機的超聲波指紋識別芯片他們已經提供了幾年(超聲指紋不是很成功,可能會嘗試其它技術的指紋),並且,電源管理與快充芯片也會自己提供。
第三個原因是,確實手機射頻器件越來越復雜,他們提供了全套的SoC+RF前端方案后,會給客戶帶來設計的減化。