射頻器件的材料創新只有一種方法嗎？當然不是。現在暫時無需考慮專業問題，但是當任何事情被認為是唯一的解決方法時，這一點值得懷疑和討論。
因此，關於射頻設備的未來創新，我們不妨討論一下。
射頻設備概述
射頻設備是無線連接的核心，是實現信號發送和接收的基本部分，具有廣泛的應用範圍。射頻設備包括射頻開關和LNA，射頻功率放大器，濾波器，天線調諧器和毫米波FEM等，其中濾波器約佔射頻設備市場價值的50％，射頻功率放大器約佔30％。 ，而RF開關和LNA約佔10％。其他約佔10％。可以看出，濾波器和功率放大器是射頻設備的重要組成部分。 PA負責傳輸通道的信號放大，濾波器負責過濾發送器接收的信號。
目前，射頻設備的主要市場如下：手機和通信模塊市場，約佔80％；手機和通信模塊市場約佔80％。 WIFI路由器市場約佔9％；通信基站市場，約佔9％； NB-IoT市場約佔2％。
現在，隨著5G技術的成熟，商業化正在加速。 5G需要支持新的頻段和通信標準。作為無線連接的核心，諸如RF前端中的濾波器，功率放大器，開關，天線和調諧器之類的核心設備已成為當前市場的焦點。
分析人士預測，到2023年，射頻前端市場的規模將超過352億美元，複合年增長率為14％。快速增長的市場使該行業看到了機會。新的射頻公司不斷湧現。國內射頻製造商已成為獨立的射頻供應鏈。許多製造商都追求這種情況。但是，目前的情況表明差距仍然很明顯。
著眼於國內市場，在當地射頻製造商的共同努力下，2G射頻設備的更換率高達95％，3G的更換率達到85％，4G的更換率僅為15％， 5G RF領域的替代率基本上為零。
此外，RF設備的製造，包裝和測試可以由國內製造商完成。從設計到晶圓代工，再到封裝測試，國內射頻芯片產業鏈已基本成熟，已形成完整的產業鏈。但是，就國際競爭力而言，國內射頻設計水平仍處於低端。與大型國際製造商相比，上述射頻設備製造商在銷售和市場份額上仍存在較大差距。可以看出，國內製造商仍處於起步階段，增長空間仍然很大。
縱觀國際射頻產業的市場佈局，根據相關機構的統計，在聲表面波濾波器中，村田（典型濾波器：SF2433D，SF2038C-1，SF2037C-1等）佔全球市場份額的80％， TDK（濾波器典型產品：DEA162690LT-5057C1，DEA165150HT-8025C2，DEA252593BT-2074A3），太陽誘電（RF設備：D5DA737M5K2H2-Z，AH212M245001-T等），等等.4G / 5G中使用的BAW濾波器被佔用。 Broadcom和Qorvo擁有95％的市場空間，超過90％的PA芯片市場集中在Skyworks，Qorvo和Broadcom手中。
除了佔領大部分市場外，上述射頻製造商還基本完成了整個射頻前端產品線的佈局，擁有專用的製造和包裝鏈，並使用IDM模型鞏固了設計的巨大優勢。容量，產品性能和容量控制。同時，獲得專利的技術儲備也使RF巨頭有了更寬廣的護城河，這使得後來者很難在短期內超越。
射頻設備的挑戰與創新
在從4G到5G的演進過程中，RF設備的複雜性逐漸增加，產品將在設計，工藝和材料上進行不斷的變化。同時，射頻前端仍面臨許多技術問題，例如功耗，尺寸，天線數量，芯片設計，溫度漂移，信號干擾以及不同類型信號的和諧共存。如何解決這些問題已成為業界關注的焦點，也是射頻器件的創新焦點。
隨著半導體材料的發展，由RF襯底材料如Si，GaAs，GaN，陶瓷，玻璃和其他封裝襯底材料的改變帶來的功耗，效率，發熱問題，尺寸和其他方面的改善自然地重要。為發展射頻設備而創新。但是，除了材料創新之外，RF設備還有哪些其他創新方式？
製造過程
目前，射頻器件涉及的主要工藝是GaAs，SOI，CMOS，SiGe等。
砷化鎵GaAs具有良好的電子遷移率，適用於距離長，通訊時間長的高頻電路。 GaAs器件的電子遷移率比Si高得多，因此它們使用特殊的工藝。早期，它們是MESFET金屬半導體場效應晶體管，後來演變為HEMT（高速電子遷移率晶體管），pHEMT（界面應變型高電子遷移率晶體管），目前是HBT（異質結雙載流子晶體管）。
GaAs的生產方法與傳統的硅晶片生產方法有很大的不同。 GaAs需要使用外延技術製造。該外延晶片的直徑通常為4-6英寸，比12英寸的硅晶片小得多。外延晶片需要特殊的設備，砷化鎵的原材料成本遠高於硅的成本，最終導致GaAs成品IC的成本相對較高。
所以我：SOI工藝的優勢在於它可以集成邏輯和控制功能，而無需其他控制芯片。
CMOS：CMOS工藝的優點是高度集成，可以將射頻，基頻和存儲組件結合在一起，同時降低組件成本。
簽名E：近年來，SiGe已成為最有價值的無線通信IC工藝技術之一。從材料特性來看，SiGe具有良好的高頻特性，良好的材料安全性，良好的導熱性，成熟的工藝，較高的積分和較低的成本優勢。 SiGe不僅具有硅技術的積分，產量和成本優勢，而且具有3至5類半導體（如砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP））的速度優勢，只需添加金屬和電介質通過堆疊層以減少寄生電容和電感，SiGe半導體技術可用於集成高質量無源組件。
SiGe工藝與硅半導體VLSI中的幾乎所有新工藝技術兼容，這是未來的趨勢。但是，SiGe需要繼續在擊穿電壓，截止頻率，功率等方面做出努力，以替代砷化鎵的狀態。
RF PA採用的技術是GaAs，SOI，CMOS和SiGe。射頻開關採用SOI和GaAs技術； LTE LNA採用的技術是SOI和CMOS。
在5G時代，Sub-6GHz和毫米波級中各種RF組件的材料和技術可能會發生變化。 SOI可能會成為一種重要的技術，具有製造各種組件的潛力，同時它將促進集成。
解決天線問題
以手機為例，由於5G技術的特殊要求，從智能手機系統架構的角度來看，5G需要更高的數據速率和更多的天線。這些天線包括多頻帶載波聚合，4x4 MIMO和Wi-Fi MIMO。這給天線調諧，放大器線性度，功耗和其他系統干擾帶來了挑戰。同時，天線數量的增加留下了越來越少的天線空間。因此，RF製造商可以共享與GPS，WiFi，IF，HF和UHF相同的RF天線，從而可以減少天線數量並節省空間。
當今毫米波天線的主流成熟解決方案是AiP（封裝天線）的模塊化設計。 AiP解決方案主要是由於其RFIC與毫米波天線陣列非常接近，並且具有低路徑損耗的優勢。許多學者和專家進行了深入的研究和設計。
目前，AiP封裝天線技術正在沿著兩條技術道路發展。一種稱為扇出封裝天線技術（FO-AiP），另一種稱為倒裝芯片封裝天線技術（FC-AiP）。兩者之間的區別在於，一個具有襯底（襯底），一個沒有襯底。
積分
將來，諸如濾波器之類的RF設備將顯示出朝著小型化，改進的設備形式以及組合方向發展的趨勢。
就像十年前的4G一樣，LTE連接建立在現有3G技術的基礎上。早期的5G功能是通過在現有LTE設計中添加單獨的芯片組來實現的，這意味著5G組件的外觀基本上像螺栓一樣，是插入智能手機的設計中，而不是集成到核心芯片組中，但對芯片有一定的影響尺寸，性能和功耗。
例如，獨立於現有LTE RF鏈路的單模5G調制解調器，5G RF收發器和單頻段5G RF前端。這種第一代5G調制解調器設計需要其他支持組件。
因此，隨著行業的成熟，提高射頻器件積分是必然的發展方向，業界將期待核心電路設計的進一步優化。一個高度集成和緊湊的射頻架構用來在一個設備中同時支持Sub 6GHz和毫米波段5G將成為人們的期待。
包裝方式
在5G時代，RF製造商越來越關注RF前端解決方案中的封裝創新，例如更緊湊的組件佈局，雙面安裝，保形/區域屏蔽，高精度/高速SMT等。
5G頻段分為毫米波和6G以下。頻段越高，對小型包裝的要求越高。這種新的包裝形式逐漸實現了小型化，批量生產，低成本，高精度和設備包裝的集成。 。
為了集成用於5G移動通信的天線元件和RF組件，市場上已經提出了各種具有不同架構的封裝解決方案。基於成本和成熟的供應鏈，扇出型WLP / PLP封裝受益於更高的信號性能，低損耗和減小的外形尺寸。這是一個很有前途的AiP集成解決方案，但它需要雙層佈線層（RDL）。除少數製造商外，大多數OSAT都不準備使用該技術進行批量生產。
在系統級封裝（SiP）部分中，它分為各種RF設備的主要封裝，例如芯片/晶圓級濾波器，開關和放大器，以及在表面安裝（SMT）階段進行的二次SiP封裝。將該器件與無源器件一起組裝在SiP襯底上。
SiP提供了所需要的小尺寸、更短的信號路徑和更低的損耗。同時由於不斷增加的功能對積分有了更高要求，市場對SiP封裝方法也提出了更多需求。
可以看出，近年來對RF器件封裝的理想解決方案進行了許多研究，他們致力於在成本，體積和性能要求之間尋求平衡。將來，它還將成為射頻設備的創新方式之一。
結論
追趕和替換射頻設備需要國內製造商有決心和毅力來“坐在板凳上”。它還需要政府和投資機構給予企業更多的耐心。在5G和物聯網的大趨勢下，搶佔射頻器件的新突破設計，新工藝，新材料，新包裝等都將市場機遇作為趕上持續創新的機會。
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