射频器件的材料创新只有一种方法吗？当然不是。现在暂时无需考虑专业问题，但是当任何事情被认为是唯一的解决方法时，这一点值得怀疑和讨论。
因此，关于射频设备的未来创新，我们不妨讨论一下。
射频设备概述
射频设备是无线连接的核心，是实现信号发送和接收的基本部分，具有广泛的应用范围。射频设备包括射频开关和LNA，射频功率放大器，滤波器，天线调谐器和毫米波FEM等，其中滤波器约占射频设备市场价值的50％，射频功率放大器约占30％。 ，而RF开关和LNA约占10％。其他约占10％。可以看出，滤波器和功率放大器是射频设备的重要组成部分。 PA负责传输通道的信号放大，滤波器负责过滤发送器接收的信号。
目前，射频设备的主要市场如下：手机和通信模块市场，约占80％；手机和通信模块市场约占80％。 WIFI路由器市场约占9％；通信基站市场，约占9％； NB-IoT市场约占2％。
现在，随着5G技术的成熟，商业化正在加速。 5G需要支持新的频段和通信标准。作为无线连接的核心，诸如RF前端中的滤波器，功率放大器，开关，天线和调谐器之类的核心设备已成为当前市场的焦点。
分析人士预测，到2023年，射频前端市场的规模将超过352亿美元，复合年增长率为14％。快速增长的市场使该行业看到了机会。新的射频公司不断涌现。国内射频制造商已成为独立的射频供应链。许多制造商都追求这种情况。但是，目前的情况表明差距仍然很明显。
着眼于国内市场，在当地射频制造商的共同努力下，2G射频设备的更换率高达95％，3G的更换率达到85％，4G的更换率仅为15％， 5G RF领域的替代率基本上为零。
此外，RF设备的制造，包装和测试可以由国内制造商完成。从设计到晶圆代工，再到封装测试，国内射频芯片产业链已基本成熟，已形成完整的产业链。但是，就国际竞争力而言，国内射频设计水平仍处于低端。与大型国际制造商相比，上述射频设备制造商在销售和市场份额上仍存在较大差距。可以看出，国内制造商仍处于起步阶段，增长空间仍然很大。
纵观国际射频产业的市场布局，根据相关机构的统计，在声表面波滤波器中，村田（典型滤波器：SF2433D，SF2038C-1，SF2037C-1等）占全球市场份额的80％， TDK（滤波器典型产品：DEA162690LT-5057C1，DEA165150HT-8025C2，DEA252593BT-2074A3），太阳诱电（RF设备：D5DA737M5K2H2-Z，AH212M245001-T等），等等.4G / 5G中使用的BAW滤波器被占用。 Broadcom和Qorvo拥有95％的市场空间，超过90％的PA芯片市场集中在Skyworks，Qorvo和Broadcom手中。
除了占领大部分市场外，上述射频制造商还基本完成了整个射频前端产品线的布局，拥有专用的制造和包装链，并使用IDM模型巩固了设计的巨大优势。容量，产品性能和容量控制。同时，获得专利的技术储备也使RF巨头有了更宽广的护城河，这使得后来者很难在短期内超越。
射频设备的挑战与创新
在从4G到5G的演进过程中，RF设备的复杂性逐渐增加，产品将在设计，工艺和材料上进行不断的变化。同时，射频前端仍面临许多技术问题，例如功耗，尺寸，天线数量，芯片设计，温度漂移，信号干扰以及不同类型信号的和谐共存。如何解决这些问题已成为业界关注的焦点，也是射频器件的创新焦点。
随着半导体材料的发展，由RF衬底材料如Si，GaAs，GaN，陶瓷，玻璃和其他封装衬底材料的改变带来的功耗，效率，发热问题，尺寸和其他方面的改善自然地重要。为发展射频设备而创新。但是，除了材料创新之外，RF设备还有哪些其他创新方式？
制造过程
目前，射频器件涉及的主要工艺是GaAs，SOI，CMOS，SiGe等。
砷化镓GaAs具有良好的电子迁移率，适用于距离长，通讯时间长的高频电路。 GaAs器件的电子迁移率比Si高得多，因此它们使用特殊的工艺。早期，它们是MESFET金属半导体场效应晶体管，后来演变为HEMT（高速电子迁移率晶体管），pHEMT（界面应变型高电子迁移率晶体管），目前是HBT（异质结双载流子晶体管）。
GaAs的生产方法与传统的硅晶片生产方法有很大的不同。 GaAs需要使用外延技术制造。该外延晶片的直径通常为4-6英寸，比12英寸的硅晶片小得多。外延晶片需要特殊的设备，砷化镓的原材料成本远高于硅的成本，最终导致GaAs成品IC的成本相对较高。
所以我：SOI工艺的优势在于它可以集成逻辑和控制功能，而无需其他控制芯片。
CMOS：CMOS工艺的优点是高度集成，可以将射频，基频和存储组件结合在一起，同时降低组件成本。
签名E：近年来，SiGe已成为最有价值的无线通信IC工艺技术之一。从材料特性来看，SiGe具有良好的高频特性，良好的材料安全性，良好的导热性，成熟的工艺，较高的积分和较低的成本优势。 SiGe不仅具有硅技术的积分，产量和成本优势，而且具有3至5类半导体（如砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP））的速度优势，只需添加金属和电介质通过堆叠层以减少寄生电容和电感，SiGe半导体技术可用于集成高质量无源组件。
SiGe工艺与硅半导体VLSI中的几乎所有新工艺技术兼容，这是未来的趋势。但是，SiGe需要继续在击穿电压，截止频率，功率等方面做出努力，以替代砷化镓的状态。
RF PA采用的技术是GaAs，SOI，CMOS和SiGe。射频开关采用SOI和GaAs技术； LTE LNA采用的技术是SOI和CMOS。
在5G时代，Sub-6GHz和毫米波级中各种RF组件的材料和技术可能会发生变化。 SOI可能会成为一种重要的技术，具有制造各种组件的潜力，同时它将促进集成。
解决天线问题
以手机为例，由于5G技术的特殊要求，从智能手机系统架构的角度来看，5G需要更高的数据速率和更多的天线。这些天线包括多频带载波聚合，4x4 MIMO和Wi-Fi MIMO。这给天线调谐，放大器线性度，功耗和其他系统干扰带来了挑战。同时，天线数量的增加留下了越来越少的天线空间。因此，RF制造商可以共享与GPS，WiFi，IF，HF和UHF相同的RF天线，从而可以减少天线数量并节省空间。
当今毫米波天线的主流成熟解决方案是AiP（封装天线）的模块化设计。 AiP解决方案主要是由于其RFIC与毫米波天线阵列非常接近，并且具有低路径损耗的优势。许多学者和专家进行了深入的研究和设计。
目前，AiP封装天线技术正在沿着两条技术道路发展。一种称为扇出封装天线技术（FO-AiP），另一种称为倒装芯片封装天线技术（FC-AiP）。两者之间的区别在于，一个具有衬底（衬底），一个没有衬底。
积分
将来，诸如滤波器之类的RF设备将显示出朝着小型化，改进的设备形式以及组合方向发展的趋势。
就像十年前的4G一样，LTE连接建立在现有3G技术的基础上。早期的5G功能是通过在现有LTE设计中添加单独的芯片组来实现的，这意味着5G组件的外观基本上像螺栓一样，是插入智能手机的设计中，而不是集成到核心芯片组中，但对芯片有一定的影响尺寸，性能和功耗。
例如，独立于现有LTE RF链路的单模5G调制解调器，5G RF收发器和单频段5G RF前端。这种第一代5G调制解调器设计需要其他支持组件。
因此，随着行业的成熟，提高射频器件积分是必然的发展方向，业界将期待核心电路设计的进一步优化。一个高度集成和紧凑的射频架构用来在一个设备中同时支持Sub 6GHz和毫米波段5G将成为人们的期待。
包装方式
在5G时代，RF制造商越来越关注RF前端解决方案中的封装创新，例如更紧凑的组件布局，双面安装，保形/区域屏蔽，高精度/高速SMT等。
5G频段分为毫米波和6G以下。频段越高，对小型包装的要求越高。这种新的包装形式逐渐实现了小型化，批量生产，低成本，高精度和设备包装的集成。 。
为了集成用于5G移动通信的天线元件和RF组件，市场上已经提出了各种具有不同架构的封装解决方案。基于成本和成熟的供应链，扇出型WLP / PLP封装受益于更高的信号性能，低损耗和减小的外形尺寸。这是一个很有前途的AiP集成解决方案，但它需要双层布线层（RDL）。除少数制造商外，大多数OSAT都不准备使用该技术进行批量生产。
在系统级封装（SiP）部分中，它分为各种RF设备的主要封装，例如芯片/晶圆级滤波器，开关和放大器，以及在表面安装（SMT）阶段进行的二次SiP封装。将该器件与无源器件一起组装在SiP衬底上。
SiP提供了所需要的小尺寸、更短的信号路径和更低的损耗。同时由于不断增加的功能对积分有了更高要求，市场对SiP封装方法也提出了更多需求。
可以看出，近年来对RF器件封装的理想解决方案进行了许多研究，他们致力于在成本，体积和性能要求之间寻求平衡。将来，它还将成为射频设备的创新方式之一。
结论
追赶和替换射频设备需要国内制造商有决心和毅力来“坐在板凳上”。它还需要政府和投资机构给予企业更多的耐心。在5G和物联网的大趋势下，抢占射频器件的新突破设计，新工艺，新材料，新包装等都将市场机遇作为赶上持续创新的机会。
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