5G RF前端對先進封裝技術的依賴超乎想像

2020-12-03 硬派網

5G RF前端對先進封裝技術的依賴超乎想像

來源：與非網 • 2020-05-09 17:39:12

在智慧型手機電子設計領域，5G RF 前端複雜功能的出現對系統設計提出了一系列新挑戰。

在智慧型手機的有限空間內，對多個 5G 頻率、TDD 和 FDD 的需求，甚至多個毫米波天線模塊的需求，都促使業界尋求解決方案，以解決這種複雜性問題。

5G 設計中應用的主要技術不僅專注在最基礎的矽晶片上，還關注封裝和組件緻密化的進步。在這裡，我們分析一下具有代表性的第二代 5G 智慧型手機，以觀察 RF 組件行業在多大程度上依靠 5G RFFE 的高級封裝和組件集成。

三星 Galaxy S20 系列代表了最新、最複雜的 5G RF 前端設計。射頻不僅支持傳統的 2G/3G/4G，而且還支持 6 GHz 以下和毫米波 5G。集成的功率放大器模塊是在深入研究了數據機和 RF 收發器之後的主要 RFFE 組件，展示了後期 5G 設計的 RF 緻密程度和複雜性。高通X55 數據機在這裡開放了 FDD 5G 支持，因為全球運營商以低頻段提供必要的信號覆蓋範圍來大規模部署 5G。

此外，中高頻段 LTE 的 PAMiD 在 5G 設計中將 LTE 部分模塊化至關重要。由於大多數 5G 部署都是基於 NSA 的，因此存在錨定 LTE 信號至關重要。在三星 Galaxy S20 中發現了來自 Qorvo 的中高頻段 PAMiD。

而 5G 的真正好處最終會在越來越高的頻率下實現。在這裡，我們有適用於 Galaxy S20 的 TDD 頻段 n41(2.5GHz)的 Qualcomm QPM6585 PAMiF(具有集成濾波器的功率放大器模塊)。n41 頻段支持北美市場，實際上被認為是「中高頻段」頻率。全球大多數 5G 部署都處於 n78(3.5GHz)的超高頻段(UHB)頻率。由於 5G 提供了更大的帶寬覆蓋範圍，因此需要單獨的 PAMiF。

到目前為止，我們已經研究了 Sub-6GHz 5G / 4G RFFE 組件。隨著 5G 的成熟，預計將需要毫米波頻率(24GHz 或更高)來繼續滿足對無線寬帶和容量不斷增長的需求。在新一代 Samsung Galaxy S20 Ultra 5G 智慧型手機中，除 Sub-6 GHz 的 RFFE 外還包括 mmWave 天線模塊。與 Sub-6 GHz 的 RFFE 相比，mmWave 天線模塊是 RFFE系統集成的終極產品。三星內部的 Qualcomm QTM525 天線模塊包含從相控陣天線一直到 RF 收發器的所有內容。高集成度的原因與 mmWave 衰減的性質有關。因此，要捕獲這些非常微弱的信號，必須縮短整個 mmWave RFFE 鏈，以確保連接鏈路預算內的信號完整性。

5G 即將進入發展的第二年。對於設備製造商來說，在 5G 設備中沒有其他功能區域會比 RFFE 更複雜。RFFE 組件行業一直在為這種可能性做準備，並且通過高度依賴先進的封裝技術，OEM可以繼續在市場所需的同一智慧型手機外形尺寸中添加越來越多的無線連接支持。

相關焦點

  • 5G對先進封裝技術的需求主要體現在哪些方面?
    力成（PTI）第三季度的營收雖然達到6.47億美元，年增9.6%，但是其存儲器封測需求不如預期，力成逐步開展改革計劃，以降低長期對於存儲器封裝需求的依賴，並出售或關閉了一些獲利較差的子公司。 先進封測技術可以提高封裝效率、降低成本、提供更好的性價比。目前來看，先進封裝主要包括倒裝（Flip Chip）、凸塊（Bumping）、晶圓級封裝（Wafer level package）、2.5D封裝、3D封裝（TSV）等技術。
  • 5G手機的關鍵技術-RF射頻前端
    5G手機相較於4G手機，5G手機必須設計為符合3GPP新無線電（NR）版本15，並且還需要兼容傳統的4G接入技術。因此設備廠家第一階段，一般都會採用5G手機支持非獨立（NSA）協議棧的技術路徑。此外，最新的5G手機將支持藍牙，WIFI和基於NFC的短距離無線技術。同時其還包含了更多的傳感器，例如接近傳感器，光傳感器，氣壓計，磁力計，加速度計，陀螺儀，溫度計，雷射掃描儀等。從硬體角度出發，5G手機相較於4G手機，其最大的區別在於，RF射頻前端方案及天線的差異。
  • 臺積電(TSM.US)的先進封裝技術
    美股 臺積電(TSM.US)的先進封裝技術 2020年5月2日 15:25:32 半導體行業觀察
  • 系統級封裝、晶圓級封裝、3D封裝……先進封裝技術帶來市場增量
    但也需看到，在先進封裝領域，我國企業與國際龍頭仍存在較大差距，且在臺積電、三星等晶圓和IDM廠商持續加碼先進封裝的情況下，圍繞先進封裝技術的爭奪會更加激烈。我國企業需要卡位先進封裝，把握市場機遇，提升在中高端市場的競爭力與國際話語權，推動我國封測產業的高質量、高端化發展。
  • 藍箭電子目前的先進封裝技術水平如何?
    FC技術在先進封裝市場中佔比最大，2017年FC市場規模200億美元左右，佔先進封裝市場規模超過80%；2017到2023年，預計全球先進封裝中FC等技術的市場年複合增長率將達7%以上。 值得注意的是，中國先進封裝市場產值全球佔比不斷提升。隨著我國消費類電子、汽車電子、安防、網絡通信等市場需求增長和國內領先封測廠商在先進封裝領域取得不斷突破，我國先進封裝產值不斷提升。
  • 先進IC封裝,你需要知道的幾大技術
    先進集成電路封裝技術是「超越摩爾定律」上突出的技術亮點。在每個節點上，晶片微縮將變得越來越困難，越來越昂貴，工程師們正在把多個晶片放入先進的封裝中，作為晶片縮放的替代方案。然而，雖然先進的集成電路封裝正在迅速發展，設計工程師和工程管理人員必須跟上這一關鍵技術的步伐。首先，讓我們了解高級IC封裝中不斷出現的基本術語。
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  • 原來晶片的先進封裝是這麼玩的!
    廠商重點布局先進封裝隨著摩爾定律面臨諸多瓶頸、先進工藝逼近物理極限，業界普遍認為，先進封裝會成為下一階段半導體技術的重要發展方向。臺積電、英特爾、三星三大半導體龍頭企業均提早布局先進封裝技術。專業封測代工(OSAT)廠商對先進封裝同樣極為重視。長電科技技術市場副總裁包旭升在接受採訪時表示：「目前我們重點發展幾種類型的先進封裝技術。首先是系統級封裝(SiP)，隨著5G的部署加快，這類封裝技術的應用範圍將越來越廣泛。
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    使用「混合結合」技術的測試晶片已在2020年第二季度流片。專業封測代工(OSAT)廠商對先進封裝同樣極為重視。長電科技技術市場副總裁包旭升在接受採訪時表示：「目前我們重點發展幾種類型的先進封裝技術。首先是系統級封裝(SiP)，隨著5G的部署加快，這類封裝技術的應用範圍將越來越廣泛。
  • 晶片巨頭決戰先進封裝技術
    半導體業界亦同，當摩爾定律所預言的製程微縮曲線開始鈍化，將不同製程性質的晶片，透過多晶片封裝包在一起，以最短的時程推出符合市場需求的產品，就成為重要性持續水漲船高的技術顯學。 而這些先進晶片封裝也成為超級電腦和人工智慧的必備武器。
  • 先進封裝技術WLCSP和SiP的發展現狀和趨勢
    先進封裝技術WLCSP和SiP的發展現狀和趨勢 工程師曾玲 發表於 2018-07-12 14:34:00 關於先進封裝工藝的話題從未間斷，隨著移動電子產品趨向輕巧、多功能、低功耗發展，高階封裝技術也開始朝著兩大板塊演進
  • 先進封裝技術的發展背景介紹
    伴隨著晶片技術的發展，封裝技術不斷革新。封裝互連密度不斷提高，封裝厚度不斷減小，三維封裝、系統封裝手段不斷演進。隨著集成電路應用多元化，智慧型手機、物聯網、汽車電子、高性能計算、5G、人工智慧等新興領域對先進封裝提出更高要求，封裝技術發展迅速，創新技術不斷出現。 　　於大全博士在分享中也指出，之前由於集成電路技術按照摩爾定律飛速發展，封裝技術跟隨發展。高性能晶片需要高性能封裝技術。
  • 莫大康:加強晶片先進封裝技術突破是當務之急
    因此未來發力先進封裝技術可能是個合理的選擇。推動先進封裝進步的動力隨著摩爾定律減緩，而最先進的工藝不再適用於許多模擬或射頻IC設計，SiP會成為首選的集成方法之一，尤其是異質集成將是「超越摩爾定律」的一個關鍵步驟，而SiP將在不單純依賴半導體工藝縮小的情況下，可以實現更高的集成度。
  • 臺積電先進封裝深度解讀
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  • 臺積電先進封裝技術再升級
    晶圓代工龍頭臺積電持續擴大整合型扇出晶圓級封裝（InFO WLP）應用，繼去年完成整合型扇出暨基板（InFO_oS）、整合型扇出暨記憶體及基板（InFO_MS）等先進封裝技術認證及進入量產階段，臺積電再針對高效能運算（HPC）晶片推出InFO等級的系統單晶圓（System-on-Wafer，SoW）技術，能將HPC晶片在不需要基板及PCB情況下直接與散熱模組整合在單一封裝中
  • 傳統封裝日漸式微,先進封裝蒸蒸日上商的差距?
    相較於傳統封裝，先進封裝能夠保證更高性能的晶片連接以及更低的功耗。國內一流封測廠商均將重點放在集成電路封測技術研發上，目前已掌握多項先進封裝技術。長電科技、通富微電、華天科技等在先進封裝領域擁有較強的封裝工藝能力，能夠緊跟行業發展趨勢，在先進封裝領域掌握FC、SIP、Bumping、MEMS、Fan-out等多項先進封裝技術，封測技術覆蓋分立器件、數字電路、模擬電路和傳感器等多個領域。 而藍箭電子目前還是以傳統封測技術為主。
  • 先進封裝的江湖紛爭
    但當先進位程進入到了10nm時代後，摩爾定律的發展遇到了瓶頸，攻克下一代先進工藝的成本成為了很多企業的壓力。這也意味著，集成電路依賴先進工藝而實現性能提升的路受到了阻礙。先進封裝由於能夠以更低的成本獲得更高的性能，滿足了集成電路市場的需求，而受到了業界的關注。至此，先進封裝的價值被釋放了出來。
  • 湖南將再添一座集成電路封裝廠 國創越摩先進封裝項目開工
    紅網時刻株洲9月29日訊（記者 聶千川 通訊員 陳風宇）先進封裝技術已成為半導體行業發展的必然趨勢，是未來低功耗、高性能、小型化終端應用的必然選擇。9月29日，國創越摩先進封裝項目正式開工。副省長吳桂英宣布開工。株洲市領導毛騰飛、陽衛國、何劍波、羊貴平、何朝暉、楊勝躍出席開工儀式。
  • 晶圓廠向先進封裝業務進擊
    半導體行業正處於一個轉折點，隨著CMOS規模的放緩，後摩爾時代，先進封裝技術已經成為高性能晶片的必選項，也被視作延續摩爾定律生命周期的關鍵，市場對IC封裝技術的需求正以肉眼可見的速度襲來。因此，先進封裝技術已進入其最成功的時期。