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5G华为的P50却没了5G,深度解析被“卡脖子”的射频模块
在下陈近南
小韭菜
2021-07-30 17:22:40
财联社7月30日讯,中共中央政治局召开会议,会议要求,要强化科技创新和产业链供应链韧性,加强基础研究,推动应用研究,开展补链强链专项行动,加快解决“卡脖子”难题,发展专精特新中小企业。


转发一篇深度解析华为P50为何没有5G的文章:


因为没有它,华为手机有5G基带也不支持5G,海思做了,但没完全做 https://xw.qq.com/amphtml/20210729A08MYW00


因为没有它,华为手机有5G基带也不支持5G,海思做了,但没完全做

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看到文章的标题,相信有不少朋友已经知道了,这个影响华为5G基带发挥的“它”,就是手机的射频模块。

当华为正式上架集成5G基带,但仅支持4G的旗舰机后,网上就有声音指出,这是因为华为在射频模块上缺货所致。

手机的通讯系统除了有天线和基带外,还有连接基带和天线的射频子系统,只有所有模块都支持5G后,手机才能支持5G,缺一不可。这也是为什么华为部分旗舰机型明明有5G基带但不支持5G网络的原因。

在射频子系统上,海思做了,但没完全做。华为产品的射频子系统上的部分元器件来自华为海思,但也有一些核心模块来自“不合规”企业。

射频子系统

简单理解

手机的无线通讯系统=天线+射频子系统+基带。

射频子系统=RFIC(射频芯片)+射频前端。

手机的通讯过程

参考图

发送:

基带RFIC(射频芯片)射频前端天线

手机要发送的原始信号会先到达数字基带,进行编码调制使原始信号变成基带数字信号,这样才可以发送到RFIC上。

RFIC会把要发射出去的信号进行射频调制,调高信号的频率,并为其选择合适的信道。之后信号就会到达射频前端,准备“起飞”。

在射频前端,由于调制后的射频信号功率较小,所以要先经过功率放大器放大。之后射频信号经过滤波器、天线开关就可以到达天线“起飞”了。

具体路径:

基带信号转化,RFIC射频调制,功率放大,滤波,天线

接收:

天线射频前端RFIC基带

具体路径与发送刚好相反:

天线,滤波,低噪声放大,RFIC射频解调,基带信号转化

4G、5G射频系统变化

一款配置较高的4G手机,频段约有17-30个,射频前端单机价值量16-20美元。

而到了5G时代,5G设备对射频硬件提出了更高的要求。如今5G手机频段数达到50个,射频前端单机价值提升到25-40美元。

过去华为手机的射频子系统里的元器件有意识的选择了日本供应商、国产供应商以及海思自研。而在以后的华为5G机型中,一些已经被替代的美国企业又回到了供应名单上。

具体原因不得而知,但有人认为这是因为元器件无法满足华为部分5G机型对无线连接性能的需求。

华为Mate30Pro 5G拥有21根天线,是手机中天线数最多的,过去这被认为是华为良心。而现在再想想,这可能是因为射频前端的性能不足,华为只能通过堆其它硬件来弥补不足。

射频子系统——射频前端

射频前端

射频前端可分为:

1、功率放大器,PA(发射端射频信号放大)、

2、滤波器,filter(发射、接收端信号滤波)、

3、低噪声放大器,LNA(接收端信号放大,降低噪声)、

4、开关,switch(不同通道切换)、

5、双工器,duplexer(信号选择,实现滤波匹配)、

6、调谐器,tuner(天线信号通道阻抗匹配)等

……

目前这射频前端市场主要被日美的企业占据,其中包括日本的村田,美国的博通、高通、Skyworks、Qorvo等。

当然了,射频子系统的部分元器件厂商是可以被国产供应商代替的,比如射频开关、功率放大器等。

在手机的射频前端中,较难做的是滤波器,市场份额由美日企业主导。

射频子系统——射频前端——滤波器

滤波器是射频前端中重要的分立器件,难度也是较高的。顾名思义,它的作用就是使信号中特定频率成分通过,极大衰减其他频率成分,从而提高信号的抗干扰性及信噪比。

按照结构类型,射频滤波器可分为:

分立式电感电容型滤波器、

多层陶瓷滤波器、

单体式陶瓷滤波器、

空腔滤波器、

声学滤波器等。

而目前在手机射频模块中主要采用声学滤波器。

射频子系统——射频前端——滤波器——声学滤波器

声学滤波器,根据制造工艺的不同,可分为:

1、声表面波滤波器(SAW,Surface Acoustic Wave)

2、体声波滤波器(BAW,Bulk Acoustic Wave)

SAW滤波器:制作工艺比BAW滤波器简单,性价比高,主要应用于GHz以下的低频滤波。在4G时代占据大部分的手机滤波器市场份额。

SWA滤波器由村田、太阳诱电、TDK等日本企业主导,其中村田市场份额最多,技术实力最强。村田还推出TC-SAW和IHP-SAW等产品以适应5G需求。比如村田的IHP-SAW滤波器的工作频率达到3.5GHz,兼具BAW滤波器温度特性和高散热优点,可部分替代BAW滤波器。

BAW滤波器:插损低,性能优秀,可以适用于高频滤波,但工艺较为复杂,因此价格也高。但随着5G技术的普及,BAW滤波器优异的性能和对高频的支持,将使其成为手机中的主流,尤其是以后5G信号频率更高的毫米波时代(中国现在,Sub—6)。

BAW滤波器的市场份额,主要被美国企业博通所主导。

目前,国内做射频前端的公司不少,像华为海思、紫光展锐这两大国内知名的芯片设计公司都有涉及。最复杂的滤波器也有公司在做,上面说的SAW和BAW都有。

但套用描述芯片领域的一句话,国内企业起步晚,一些中、低端产品可以实现国产替代,但高端部分还是被国外企业主导。

最后附上国内做滤波器的企业名单,有兴趣的可以去了解一下。

好达电子、德清华莹(中电55所)、卓胜微、麦捷科技、信维通信、天津诺思、开元通信、中科汉天下、大富科技、武汉凡谷、左蓝微电子、超材信息、紫光展锐……





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