芯片組制造商，網絡基礎設施公司，設備OEM和測試測量公司多年來一直積極參與5G的研究和開發過程以及標準工作，隨著5G設備的開始，這項工作正在取得成果。從5G支持的路由器和移動熱點到物聯網設備，今年5G市場、消費者智能手機和各種其他設備都在涌現。

但這只是第一波5G芯片組--5G的發展仍處于早期階段。為了更詳細地了解5G芯片組前端的情況，RCR Wireless News與射頻芯片供應商Qorvo聯系，與該公司5G移動業務開發總監Ben Thomas進行電子郵件問答。 Qorvo在2月底宣布，其用于5G的集成前端模塊正在大規模生產，以支持今年正在增加的設備和基礎設施生態系統。以下問答已經過輕微編輯和濃縮。

RCR：您如何描述此時5G芯片組的一般開發狀態？

托馬斯（Thomas）：就手機專用芯片組而言，它的進展順利。第一套芯片組實際上基于預發布的Release 15協議假設開發的，正在幫助到今年年底的手機試驗。然后在2020年，我們將擁有來自多個供應商的良好，符合Release 15標準的芯片組。我會看到我們行業的三個主要移動平臺驅動因素：高通，三星和海思。也就是說，至少在我們看到2021年中檔手機機型的上升之前，隨著該數量開始增加，其他移動芯片組將會出現。

5G協議的演進

RCR：5G半導體芯片組開發和生產中有哪些挑戰，包括毫米波和6 GHz以下頻段的芯片？

Thomas：對于與芯片組相關的挑戰，當我們與客戶一起完成RF前端架構時，我只會輕輕觸及我所知道的內容。其中包括：

- 收發信機的影響實際上是約為100兆赫茲（MHz）的載波信號帶寬，以及所需波形（DFT-S和CP-OFDM）的良好吞吐量，特別是在256QAM調制工作時的高吞吐率要求。與LTE相比，雙上行鏈路（UL-MIMO）要求也是最大的變化。

5G NR的新頻段

- 對于調制解調器，處理EN-DC LTE錨點和新無線電（NR）也是一個挑戰。這是從2019年到2020年的重大變化。在2019年，我們將看到所謂的第2類UE--即從芯片組驅動的那些手機，其中LTE實際上不知道NR側正在做什么。這有其自身的一些局限性。這在2020年的第1類芯片組中得到了解決。此外，管理往返LTE和EN-DC 5G之間的切換的協調可能在這個早期階段并不順利，但在2020年會有所改善。

- 最后，[sub-6 GHz] FR1和[毫米波] FR2在完全獨立的RF鏈上運行，一直通過TCVR。支持EN-DC FR1是一項巨大的挑戰，但是通過相同的調制解調器支持FR2 - 并且所有這些調制解調器運行良好 - 將是一場直到2020年需要完成的戰斗。...

- 其他挑戰包括新的RF組件，更寬的帶寬，以及要測試的波形的指數增長。在大多數情況下，一個額外的設計當然需要考慮，但最大的挑戰是驗證整個手機的大量應用組合。然后，一旦合規，選擇優化的地方：全功率PC2用于改善覆蓋或CP 256QAM用于更短距離的高數據速率MIMO應用。這些都受到運營商和OEM要求的驅動，因此設計的變化本身就會帶來復雜性。

- Qorvo歷史上曾幫助過的一個領域是ETIC（包絡跟蹤芯片）的應用：對這些RF前端內部的[功率放大器]進行包絡跟蹤電源管理。根據不同的用例和特點，包絡跟蹤（ET）已成為處理發送端RF前端不同需求的標準方法。但是，我們在5G早期遇到了障礙。大多數公司的ET，以及該ET的芯片組集成，對于帶寬達到100兆赫（MHz）的帶寬信號尚未準備好迎接黃金時段。這將需要到2020年才真正解決所有問題，但回歸ET對于幫助有效管理所有這些用例和發射功率水平非常重要。那么，他們現在在使用什么？平均功率跟蹤（APT）和ET的混合。這留下了更復雜的，不是最優化的PA和RF前端模塊。

Qorvo的100MHz ET

- 最后是mmW（毫米波）。當我們升級到像28和39 GHz這樣的毫米波5G頻段時，我們應該認識到這是由一個非常不同的應用場景，與sub-6GHz頻段驅動的應用完全不同。由于傳播和較短覆蓋距離等挑戰，毫米波頻譜的目標之一是在高密度環境中增加網絡容量。從射頻的角度來看，這是手機的全新應用場景;這是一個系統解決方案，而不是像早期的sub-6GHz頻段標準sub-6GHz頻段那樣購買分立元件，mmW（毫米波）頻段需要前端供應商和芯片組供應商的密切合作。很多東西要玩雜耍般地去定位開發。

- 然后將mmW（毫米波）裝入已經是空間受限的手機形狀因子的尺寸挑戰。到目前為止，它導致這些手機設計人員犧牲最佳性能（更大的毫米波陣列天線尺寸和位置），而用于注重尺寸的方法。這反過來又導致需要非常高性能的mmW（毫米波）前端解決方案。坦率地說，這不是這個行業最初所料想到的，當他們開始走這條道路時他們并沒有想到會遇到這么多問題。大型基于硅芯片的解決方案根本不適用于手持設備，就像它們在[客戶端設備即CPE(customer premise equipment)]或基站中一樣（現在也看到更傳統的GaAs或基于GaN的解決方案那樣有利）。

RCR：就5G RF前端產生而言，Qorvo在哪里？你認為從第一代到第二代5G的發展有多快會發生什么？尚未實施的5G規范有哪些功能，它們有哪些機會？

Thomas：Qorvo是第一個實現我們的5G Band n77 RF前端模塊量產的芯片供應商。我們擁有完整的射頻前端和組件組合。我們已經為此做了一段時間的準備。實現在3.3-4.2 GHz頻率范圍內支持100兆赫載波信號帶寬的PA同時滿足5G嚴格的射頻要求是一項挑戰。我們從該解決方案中學到了很多東西，我們將在2020年看到我們的第二輪，旨在提高我們在2019年支持5G試驗的第一輪理解和努力。那些2020年的產品將帶領我們，直到2021年中期，當我們看到面向中檔的5G前端模塊時。也許[會有]略微傾向于更注重成本，[但]這些中檔5G前端仍將是高性能。低性能并不是Qorvo的選擇...... 5G標準要求它！

天線Tuner

此外，在2021年，我們可以看到與2020年3GPP第16版（Release）會批準相關的更新。由于第16版主要側重于擴展到其他非移動市場，我們不會看到手機相關產品規格的許多根本性變化。但是，我們將看到更多的EN-DC甚至NE-DC頻段組合，以應對RF前端的整體架構。我認為最早到2022年前不會看到5G穩定的RF前端。在這一點上，一如既往，可以專注于優化性能改進或降低成本，具體取決于您正在處理的手機部分的市場定位。

在整個時間表中，Qorvo的機會是多方面的。我們的高功率，超線性GaAs HBT PA工藝將成為那些需要PC2高功率工作的頻段的基準。它將成為我們的一個差異化因素。由于這種能力，UHB（3.5和4.5 GHz）是理想的候選產品。重載[載波聚合]要求適用于我們的中/高頻段S-PAD，它們使用高階多路復用濾波器即多工器以降低損耗，同時要求高抑制方式處理這些復雜的頻段組合。在合并創建Qorvo之前，我們一直在努力研發的技術非常適合5G挑戰。

[此外]，DRx或接收多樣性 - 在中頻通過UHB是強制性的4DL - 當然有望為我們提供機會。在LTE中，Rx分集甚至MIMO被視為“檢查盒（check the box）”的功能。然而，在5G中，我看到來自移動運營商/運營商的真正新聞同時要求高性能和多頻帶CA接收多樣性。這些需求是與Qorvo的差異化能力是一致的。

最后，由于需要高性能mmW（毫米波），Qorvo可能有機會提供RF前端解決方案。稍微遠一點的時間，因為大量生產的mmW（毫米波）需要稍微遠一點時間，但機會正在變得很好。

RCR：如何獲得5G的參考設計？您能否告訴我們將5G芯片組推向市場所需的基本流程和時間表，以及Qorvo在此過程中收集的任何經驗教訓？

托馬斯（Thomas）：在Qorvo的幫助下我們的客戶是今天率先組裝這些設計的客戶。 Qorvo在整個行業中已有一段時間（特別是對我們的客戶）而聞名，作為幫助咨詢新RF前端架構的完整系統設計的“首選”公司。為什么？因為這是我們在指定RF前端時開始的地方。不只是一塊一塊的規格。我們采取整體觀點。

5G 手機射頻前端的挑戰

您可以看到5G的復雜性 - 現在考慮到這些手機OEM的時間表沒有改變！它仍處于不斷的12個月創新周期中。更糟糕的是，今年有望發布5G試用手機，當時規格本身直到去年年底才被鎖定的。

速度沒有變化，但復雜性呈指數級變得更加困難。沒有從系統視圖開始，客戶甚至供應商實際上都不能希望按時發布滿足規格并提供客戶及其用戶所需的高性能的產品。

隨著我們向前邁進，以及增加一點呼吸空間，我們正試圖提前開始 - 例如，發布前18個月開始考慮整體需求架構 - 這意味著我們已經在考慮2021手機的需求。但正如我所說，由于Release 16的鎖定要到2020年，我們根本不會很快看到5G穩定，這樣我們才能真正提前工作。盡管我們希望繼續努力，但我們還需要繼續保持敏捷。對規范，運營商需求和OEM實施變化的快速響應將是至關重要的。

因此，將5G無縫地引入普通用戶中還有很長的路要走。但是，盡管面臨所有這些挑戰，5G的未來仍然是光明的！