『這個知識不太冷』系列，旨在幫助小伙伴們喚醒知識的記憶，將挑選一部分Qorvo劃重點的知識點，結合產業現狀解讀，以此溫故知新、查漏補缺。本篇推文繼續談5G射頻~
5G愿景的真正實現，還需要更多創新。網絡基站和用戶設備（例如：手機）?變得越來越纖薄和小巧，能耗也變得越來越低。為了適合小尺寸設備，許多射頻應用所使用的印刷電路板（PCB）也在不斷減小尺寸。因此，射頻應用供應商必須開發新的封裝技術，盡量減小射頻組件的占位面積。再進一步，部分供應商開始開發系統級封裝辦法（SiP），以減少射頻組件的數量，盡管這種辦法將會增加封裝成本。
系統級封裝辦法正在被用于射頻前端，而射頻前端包含基站與天線中間的所有組件。
一個典型的射頻前端由開關、濾波器、放大器及調諧組件組成。這些技術設備的尺寸不斷減小，并且相互集成度不斷加大。結果，在手機、小蜂窩、天線陣列系統、Wi-Fi等5G應用中，射頻前端正在變成一個復雜的、高度集成的系統封包。
不管怎樣，5G愿景的實現都需要射頻技術和封裝技術的顛覆性創新。
氮化鎵（GaN）是一種二進制III/V族帶隙半導體，非常適合用于高功率、耐高溫晶體管。氮化鎵功率放大器技術的5G通信潛力才剛剛顯現。氮化鎵具有高射頻功率、低直流功耗、小尺寸及高可靠性等優勢，讓設備制造商能夠減小基站體積。反過來，這又有助于減少5G基站信號塔上安裝的天線陣列系統的重量，因此可以降低安裝成本。另外，氮化鎵還能在各種毫米波頻率上，輕松支持高吞吐量和寬帶寬。
氮化鎵技術最適合實現高有效等向輻射基站功率（EIRP），如下圖所示。美國聯邦通信委員會定義了非常高的EIRP限值，規定對于28GHz和39GHz頻帶，每100MHz帶寬需要達到75dBm功率。因此帶來了哪些挑戰？相關設備的搭建既要滿足這些目標，又要將成本、尺寸、重量和功率等保持在移動網絡運營商的預算范圍內。氮化鎵技術是關鍵；相比于其他技術，氮化鎵技術在達到以上高EIRP值時，使用的元件更少， 并且輸出功率更高。
半導體技術與EIRP需求的適應性比較
對于高功率基站應用，相比于鍺硅（SiGe）或硅（Si）等其他功率放大器技術，在相同EIRP目標值下，氮化鎵技術的總功率耗散更低，如下圖所示。氮化鎵減少了整體系統的重量和復雜性，同時還仍保持較低功耗，因此更適合塔上安裝系統的設計。
氮化鎵減少了基站設計的復雜性，降低了成本
由于新增頻帶和載波聚合，再加上蜂窩通信必須與許多其他無線標準共存的事實，干涉問題比以往更加嚴重。要減少頻帶與標準之間的干涉，濾波器技術是關鍵。
表面聲波濾波器和體聲波濾波器具有占位面積小、性能優異、經濟適用等優勢，在移動設備濾波器市場上居于主導地位。
體聲波濾波器最適合1GHz至6GHz的頻段，表面聲波濾波器最適合1GHz以下的頻段。因此，體聲波的5G “甜蜜點”是低于7GHz的頻段。
體聲波和表面聲波能夠減少LTE、Wi-Fi、自動通信以及新的7GHz以下5G頻率的干涉，同時又能滿足制造商嚴格的體積和性能標準。
對于智能手機設計者， 5G的推出對于電池壽命和主板空間又是一個挑戰。隨著每代產品推陳出新，集成的壓力和縮小體積的壓力不斷增加。在較高頻率下工作，意味著功率放大器效率降低，同時天線和線路的損耗增加。另外，5G手機還需要增加射頻開關，因此帶來更多鏈路預算損失。（所謂“鏈路預算”，是指在電信系統中，從發送器經由電纜、走線等直至接收器，在這一過程中產生的所有增益與損失的總和。）
