来源:内容转载自公众号「慧智微电子」,谢谢。
2011年巴塞罗那举行的世界移动大会(MWC 2011)中,时任中国移动董事长王建宙表示,2011年将是4G TD-LTE商用元年。4G两大通信标准TD-LTE和FDD-LTE在2011年全面正式商用。
到了2021年,通信协议10年一变,5G成为代表未来的通信标准。在正式商用两年之后,5G即达到了超过4亿的连接数。5G生态逐渐形成,蓬勃发展。
在过去十年中,无论对于已经基本固化的4G通信协议,还是仍在演进中的5G协议,射频前端方案都在不断演进。射频前端的“十年一大变,两年一小变”,演变出看似复杂的多种方案。MMMB PA、TxM、L-PAMiD、L-FEM……各种简写名词层出不穷。本文对过去10年手机射频前端方案做一个整理,和大家一起回顾射频前端方案的过去,讨论射频前端方案可能的未来。
射频前端方案演进
“Phsase X”系列的出现
现在谈到手机射频前端方案,无不例外都会提到“Phase2方案”、“Phase7方案”、“Phase7LE方案”等名词,这些方案是怎么出现的呢?
一般射频前端方案由器件厂商、平台厂商及终端厂商三方共同定义开发完成。
图:参与射频前端方案定义的厂商
在2010年左右之前,手机平台方案并不像当前这么集中。除了MTK、高通及展讯外,ADI、TI、Agere、Infineon、Philips、Freescale、Renesas、Skyworks等公司,都提供过手机平台解决方案。由于当时平台方案分散,射频方案这个细分方向对射频技术要求高,所以并没有平台厂商可以将射频方案统一起来。在这个时期,射频方案定义的主导权主要在射频器件厂商,由射频器件厂商发起定义、平台适配和客户推广。
在2010年之后,MTK、高通、展讯及海思平台崛起,手机平台方案越来越集中。越来越集中的还不止是平台厂商,随着山寨机的没落,终端厂商也逐渐向头部聚集。平台厂商、终端厂商及器件厂商,都对射频前端器件“生态”的形成更加重视,能否形成器件统一的“生态”是新方案定义中非常重要的考虑点:
平台厂商:
平台厂商不断积累射频前端的定义能力,并期待将射频前端方案统一纳入到方案规划中,统一向客户提供一站式“turn-key”解决方案。
射频前端愈加复杂,新的射频前端方案必须要完成复杂的平台适配才能完成应用,使得平台厂商在射频前端方案定义的话语权进一步增加。
终端厂商:
期待实现不同供应商器件之间的灵活替换,降低供应风险。
方案统一可以降低应用时的适配难度。
器件厂商:
收敛统一的方案可降低多个方案带来的巨额开发和维护费用,降低生产成本。
方案的统一降可低新器件的开发风险。
由于以上考虑,MTK发起定义的“Phase X”系列射频前端方案受到终端厂商、器件厂商的支持,成为公开市场过去近10年主流的射频前端方案。MTK的“Phase X”系列方案伴随了整个4G的发展,占据整个4G市场约80%的市场份额,并且在5G时代依然是公开市场最为主流的方案。以下将对Phase系列方案进行详细讨论。
以上为公开市场方案定义的变化,还有一部分射频前端方案是直接由终端厂商发起定义的,这种方案出现在头部终端厂商中。如苹果iPhone手机、三星和华为的自研手机中所用的射频前端方案。自定义射频前端方案全年出货比例约占整体射频前端方案的20%以下,并且比较闭环。本文将主要讨论公开市场中通用的射频前端方案演进。
Phase1:史前时代
严格来说,并没有Phase1方案的定义。
MTK的射频前端定义是从2014年的Phase2开始的。在Phase2推出之前,TD-LTE/FDD-LTE已经全面商用3年了,在这三年出现的方案一般称为Phase1方案。
Phase1方案并不统一,一般来说是最大程度的复用射频前端厂商3G时代的产品定义:与原来2G/3G重合的频段复用原来的pin脚;4G的新频段用单独分立的通路进行覆盖;再用天线开关将所有频段合并到同一根天线上。
下图为典型的射频前端方案,发射部分主要由三款芯片构成:
图:荣耀6X射频前端方案框图(来源:
Navian RF Devices / Modules For Cellular, 2016)
除了以上型号,在同一时期的Sky77621、Sky77753、RF7378等,都属于“Phase1”时代的芯片方案。这些方案主要由Skyworks、RFMD(现Qorvo)厂商定义开发。
Phase2:顺应时代,成就经典
Phase2方案是MTK由2014年定义的第一代归一化4G射频前端方案,7年过去回头来看,Phase2方案的定义依然经典。用现在时髦的一句话说:Phase2方案,YYDS(永远滴神)。
如前文所述,在2G/3G时代,射频前端的方案并不统一,Skyworks、RFMD(现Qorvo)等公司时常会有缺货发生。不少国内创业公司在2011年前后,依靠RF9810、Sky77590等芯片缺货挖掘到了第一桶金。缺货对国内创业公司是机会,但对终端及平台厂商却是灾难:射频前端的缺货会影响到平台出货和终端生产。于是,MTK在2012到2013年左右开始着手定义Phase2方案。
Phase2方案的定义不仅仅考虑到了当前方案的统一,还考虑到了方案生态的可达成性、未来协议的演进、4G三模/五模的共存等等。Phase2对于Phase1的改动主要如下: