2018年是5G技術奠基的一年，在這一年當中關于5G的眾多標準紛紛確立，包括頻段、5G NR（5G新空口）、SA（獨立組網）、NSA（非獨立組網）等，這些標準的確立，都為5G落地商業化鋪平了道路，加速5G技術的發展進度。同時與4G及前幾代通訊技術相比，由于頻段更廣、峰均比更大、傳輸速率更快等因素，都對5G射頻前端提出了更高的要求。
5G技術對射頻前端所帶來的挑戰是多方面的，從目前的無線應用狀態來看，5G以下的頻段已擁擠不堪，而高頻段的5G資源也將成為未來廠商們競相追逐的目標，同時高頻段也帶來了新的通信波段，即毫米波。由于手機天線尺寸與波長為正相關，可以得出相應天線尺寸在毫米波時代將變得更小，因此理論上設備中可以集成更多的天線單元，但這些天線單元需要用同等數量的射頻連接線與之相連，這意味著通路上射頻前端器件用量會急劇增多。在一方面需要用這么多的天線來保證通信質量及穩定性，另一方面，增多的射頻器件也會進一步拉高成本。如何降低成本，讓射頻天線更多的運用到手機當中，成為許多廠商思考的問題。
“基站和終端設備／智能手機的天線數量將隨著5G的發展而增加。天線數量增加時，每個天線元件的尺寸隨頻率的增加而減小，從而使陣列設計的集成度更高。基站和智能手機／終端設備的設計均采用高度集成的天線和數量最少的連接器，同時支持數字和混合波束成形技術。”MACOM技術、射頻功率工程和應用領域的杰出研究員Walter Honcharenko在接受《華強電子》記者采訪時表示：“通過開發集成組件和陣列，可以把連接器的數量減至最低，這可以降低成本并減少損耗，進而延長電池壽命并減輕重量。在構建多元件陣列方面，MACOM擁有豐富的相控陣列設計經驗以及生產管理和器件成本控制經驗。目前，MACOM 正在運用其專業技術為客戶提供工程支持，在射頻電路和天線陣列之間建設低成本、低損耗的互聯電路。”
Qorvo移動事業部應用工程師高級經理Anson Zhang對記者表示：“5G會用到4x4 MIMO， 也就是每一個5G的頻段都要用到4根天線。這首先是一個天線能不能放得下的問題，其次是成本增加的問題。Qorvo致力于解決復雜的射頻前端問題，比如開發天線合路器把不同制式、不同頻段合成
對于Walter Honcharenko及Anson Zhang的觀點，紫光展銳高級市場經理賈智博表示可以從供應鏈、架構及制作工藝方面著手，他認為：“射頻前端從2G到5G手機上的比重在不斷增加，這是客觀現實。從我們既有的經驗來看，成本控制是系統性的，首先要在保證質量的前提下，對供應鏈進行科學的管控；其次是通過架構創新、產品升級、工藝技術提升來改善成本結構。”
相比MACOM、Qorvo、紫光展銳等高管的看法，Qualcomm Incorporated總裁克里斯蒂安諾·阿蒙提供了另一種解決方案，他表示：“Qualcomm Technologies一直不斷探索革新移動體驗的方式，在2018年六月份推出了面向智能手機和其他移動終端的商用5G新空口毫米波天線模組和6GHz以下射頻模組，這是移動行業的一個重要里程碑。Qualcomm Technologies在5G領域的前瞻性投入讓我們得以為行業提供曾被認為無法實現的移動毫米波解決方案，以及全集成的6GHz以下射頻解決方案。”
無疑，在5G更高頻段中，由于所對應天線尺寸的相對縮小，可以把足夠多的天線塞入設備當中以保證通信的穩定可靠性，把多根天線進行合成，減少天線連接器，建立低成本、低損耗的互聯電路，同時對供應鏈的優化，對架構以及產品、工藝技術的升級都可以有效改善成本結構。
天線的不斷增多固然能夠保證5G信號的穩定接收，但這也帶來了一個矛盾，持續增加的射頻前端數量和PCB板可用面積趨緊之間的矛盾，這促使了射頻前端模塊組化的發展。以三星手機為例，從歷代三星手機的拆解中就可以發現，手機內部射頻元件密度不斷上升，但射頻區域占PCB板的面積卻持續縮減。
面對當前產生的矛盾，Anson Zhang表示：“在5G時代，布板面積確實是一個很大的挑戰。模塊化的實現將會是5G射頻前端的發展趨勢，集成包括功率放大器，濾波器，射頻開關，低噪聲放大器等等。不斷縮小的單個晶圓尺寸，包括功率放大器和濾波器，以及晶圓級封裝技術都將推動高集成模塊化的設計。Qorvo一直致力于射頻前端的模塊化發展并不斷推動各個功能模塊的集成，無論是技術和產品都一直走在前列。Qorvo擁有功放、濾波器、開關等所有的工藝和技術，這也為集成方案打下了非常扎實的基礎。”
技術的發展有時是趨同的，MACOM對于此矛盾的解決方案與Qorvo保持一致，Walter Honcharenko認為：“MACOM敏銳地意識到5G基站給硬件設計人員帶來了規格限制的挑戰。在設計射頻前端時，必須考慮有限的PCB封裝、散熱、功率和重量目標等因素。這些限制的本質將促使行業轉向更高效、集成度更高的小尺寸模塊發展。MACOM擁有廣泛的器件產品組合，均可集成到各頻段模塊中。MACOM 為某些頻段和用例提供定制設計服務，同時也供應其他標準類模塊產品。”
5G技術的發展帶動了通信行業的快速發現，智能化自動化，類似我司的基于5G通信的設備也是不斷研究完善。
高通是通過提供集成化的射頻模組，來解決目前天線與布局之間的困境，克里斯蒂安諾·阿蒙表示：“我們致力于讓OEM廠商在打造5G智能手機的外形方案時，擁有更廣闊的想象空間和設計自由，而這正通過Qualcomm Technologies在5G新空口毫米波模組小型化方面的突破性創新得以實現。最新推出的毫米波天線模組，比2018年7月發布的首批QTM052毫米波天線模組小25％，旨在滿足計劃在2019年推出5G新空口智能手機和移動終端的制造商對于終端尺寸的嚴苛要求。借助這些更小型的天線模組，OEM廠商可以更從容地設計天線布局，更自如、靈活地打造他們的5G毫米波產品。”
集成化成為目前大多數廠商解決設備內部空間與天線數量增多矛盾的技術發展方向，把眾多射頻器件放在一起形成射頻模組也是未來主流的方案，同時射頻器件集成模塊化也帶來了器件的需求數量和復雜程度提升，這也帶動射頻前端器件市場快速增長。
（作者：黃山明）