物聯(lián)網(wǎng)革命帶來(lái)了諸多顯著影響，其中之一便是整合了數(shù)十年來(lái)各自獨(dú)立發(fā)展的各種技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)規(guī)模巨大的超級(jí)系統(tǒng)，它通過(guò)龐大的網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)從邊緣節(jié)點(diǎn)收集到云/數(shù)據(jù)中心并又將數(shù)據(jù)傳回邊緣節(jié)點(diǎn)，我們目前所設(shè)計(jì)的任何系統(tǒng)最終都會(huì)與任何其他正在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)相連接。其所需的通信范圍之廣幾乎不可思議，而且大部分的通信都采用無(wú)線方式，越接近邊緣越是如此。
進(jìn)行信號(hào)收發(fā)的設(shè)備差不多有數(shù)十億之多，而比RF頻譜更加擁擠、競(jìng)爭(zhēng)更加激烈可能只有那些爭(zhēng)相想要從中大賺一筆的公司了。現(xiàn)代RF面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，而且其所需的工程技能和專業(yè)知識(shí)與RF/數(shù)字鴻溝的數(shù)字部分通常所需的基本上沒(méi)有共同之處。這意味著，很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員都會(huì)在開(kāi)放市場(chǎng)上尋找所需的RF技術(shù)。
如果您在過(guò)去三年左右的時(shí)間里一直忙于一個(gè)項(xiàng)目，那么您可能會(huì)驚覺(jué)于市場(chǎng)的巨大變化，并會(huì)好奇地問(wèn)“Qorvo 到底是誰(shuí)？”畢竟，擁有上千名員工、可提供各種芯片組合產(chǎn)品、市值120億美元的世界財(cái)富五百?gòu)?qiáng)半導(dǎo)體公司通常都不是在短時(shí)間內(nèi)誕生的。但是，這家公司做到了。Qorvo由TriQuint半導(dǎo)體和RF Micro Devices合并而成，成立于2015年。TriQuint（最初是Tektronix的子公司）在砷化鎵 (GaAs) 半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域有著悠久的歷史，可追溯至上個(gè)世紀(jì)80年代中期。RF Micro Devices (RFMD) 成立于上個(gè)世紀(jì)90年代初，由ADI的幾名前員工創(chuàng)立，同時(shí)還是GaAs和氮化鎵 (GaN) 技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)，其自創(chuàng)立之初就專注于RF設(shè)計(jì)，而TriQuint在早期則主要集中于數(shù)字GaAs技術(shù)的開(kāi)發(fā)。
鑒于如今兒童對(duì)RF玩具的巨大需求，在制造從天線到模數(shù)轉(zhuǎn)換 (ADC) 級(jí)的射頻組件方面，采用GaAs和GaN絕對(duì)要比普通硅材料更為合適。最近幾年，CMOS硅基RFIC和絕緣硅片 (SoI) 技術(shù)都取得了諸多進(jìn)展，但這些解決方案往往側(cè)重于集成而非性能，而對(duì)RF組件的性能需求卻在持續(xù)增加。
這意味著許多應(yīng)用不會(huì)選擇（或者甚至無(wú)法）將RF部件與所有數(shù)字部分共同集成到單片SoC中，同時(shí)也指明了一個(gè)非常明確的突破方向，各大公司可以由此展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，甚至第三方也得以受邀與垂直集成度最高的系統(tǒng)公司進(jìn)行合作。憑借從兩家企業(yè)中繼承而來(lái)的數(shù)十年GaAs和GaN專業(yè)知識(shí)，Qorvo可以充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)。此外，如果CMOS能繼續(xù)在RF應(yīng)用方面取得進(jìn)展，那么Qorvo收購(gòu)GreenPeak Technologies將能為公司帶來(lái)RF硅CMOS技術(shù)，確保Qorvo強(qiáng)大的射頻產(chǎn)品組合完全可以適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展。
考慮到千兆赫范圍內(nèi)的各種信道像積木一樣堆疊在一起，RF系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于濾波技術(shù)。表面聲波 (SAW) 濾波器曾是1.5 GHz以內(nèi)頻率的首選技術(shù)，但隨著3G、4G和即將實(shí)現(xiàn)的5G需求的不斷上升以及WiFi設(shè)備的迅速增加，體聲波 (BAW) 已然成為了明智的首選。憑借在GaN等材料領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)、豐富的SAW和BAW濾波器技術(shù)以及多種創(chuàng)新封裝解決方案，Qorvo有望能在呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)的5G和物聯(lián)網(wǎng)RF市場(chǎng)與Skyworks等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一較高下。
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盡管不同RF域各自面臨的挑戰(zhàn)不同，但有一些貫穿整個(gè)頻譜的共同特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)于整個(gè)電路板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。當(dāng)然，濾波技術(shù)讓我們可以對(duì)大量的信道進(jìn)行篩選，以免影響我們接收正確信號(hào)的能力。在智能手機(jī)等空間受限且信道擁擠的設(shè)備中，我們當(dāng)前采用了WiFi、LTE、藍(lán)牙、4G/3G等各種標(biāo)準(zhǔn)，而隨著5G的到來(lái)，這一問(wèn)題將會(huì)變得愈發(fā)嚴(yán)重。現(xiàn)在，讓您的客戶將新款智能手機(jī)放在雙頻2.4和5GHz多信道網(wǎng)格WiFi節(jié)點(diǎn)的頂部，再啟動(dòng)旁邊的微波爐，然后等著重要的電話打進(jìn)來(lái)，這時(shí)您便會(huì)對(duì)“共存濾波”的重要性產(chǎn)生全新的認(rèn)識(shí)。也許，市場(chǎng)可以利用一點(diǎn)自己的共存濾波功能。
但對(duì)很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，如果只要將整個(gè)RF部件放入一個(gè)黑盒中，它就能神奇般地自己工作，這樣是最好不過(guò)的了。這很有可能就是RF的發(fā)展方向。前端模塊 (FEM) 將所有部件組合在一起。通常，F(xiàn)EM由功率放大器、低噪聲放大器、開(kāi)關(guān)、混頻器和濾波器組成。例如，如果您正在制造移動(dòng)設(shè)備，并且確實(shí)需要采用“瑞士軍刀”式集成方法，則可以選用將2.4 Ghz和5 GHz 802.11a/b/g/n/ac WiFi開(kāi)關(guān)和低噪聲放大器集成于單個(gè)FEM的模塊。類似的集成水平還可以在不同應(yīng)用領(lǐng)域間實(shí)現(xiàn)，其中包括移動(dòng)設(shè)備、5G基礎(chǔ)設(shè)施、家庭和商業(yè)WiFi以及物聯(lián)網(wǎng)邊緣。
一方面，數(shù)字域與RF域在不斷集成，另一方面，RF專用技術(shù)的專業(yè)化程度在不斷提高，觀察這二者之間的競(jìng)爭(zhēng)較量一定會(huì)很有趣。Qorvo等公司堅(jiān)信RF性能的重要性無(wú)可比擬，即便集成水平不斷提高，也不會(huì)出現(xiàn)全硅CMOS單片全功能器件，即將所有RF功能集成到一個(gè)大的全功能SoC上。另一方面，高通等公司會(huì)繼續(xù)推動(dòng)將越來(lái)越多的無(wú)線功能（包括數(shù)字和RF）與他們的解決方案相集成。
也許，隨著系統(tǒng)級(jí)封裝集成生態(tài)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，這一對(duì)立局面會(huì)得到緩解，進(jìn)而能夠設(shè)計(jì)出高性價(jià)比的SiP，可輕松地將數(shù)字CMOS小芯片與GaN或其他RF友好型工藝器件進(jìn)行融合與互連，既讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在系統(tǒng)的每一部分獲得全球最好的半導(dǎo)體工藝，同時(shí)又保留通過(guò)SiP進(jìn)行集成的優(yōu)勢(shì)。盡管與單片硅相比，SiP的系統(tǒng)成本尚未達(dá)到能夠讓許多應(yīng)用轉(zhuǎn)而采用它的可接受程度，但SiP在不久的將來(lái)就可實(shí)現(xiàn)商品化，并還會(huì)有穩(wěn)健的設(shè)計(jì)流程支持。
我們希望這一切能盡快實(shí)現(xiàn)，以免CMOS這頭貪婪的巨獸讓這一系列極具前景、充滿價(jià)值的有趣技術(shù)徹底喪失活力。RF技術(shù)在智能時(shí)代的重要性會(huì)繼續(xù)提高，這是不可避免的，但也可以說(shuō)是一種令人悲哀的倒退。