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渝腾孙
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1 用于蜂窝基站的射频功率 AirFast 解决方案 FTF-NET-N2334 SONG di CHINA APPLICATION manager RF power NXP Semiconductors 2016 年 9 月

2 来自 Arizona 的问候 1

Chicago 设计成都设计, 应用 Austin, Texas LDMOS Fab 吉隆坡制造工厂上海

3 NXP 射频功放部门的全球分布 Eindhoven, the Netherlands NXP 总部首尔 / 东京市场, 应用 Chandler, Arizona 射频功放总部设计, 市场, 应用, 模型, 系统 Chicago 设计成都设计, 应用 Austin, Texas LDMOS Fab 吉隆坡制造工厂上海 / 北京市场, 应用 Toulouse, France 设计, 市场, 应用, 模型, 系统天津制造工厂 2

4 NXP 射频功放部门 : 2 条产品线服务于 8 个市场基站中继器蜂窝功率放大器蜂窝产品线微微蜂窝驱动新型功放元件射频小信号激光等离子刻蚀医疗粒子加速器工业加热手持车载 ISM ( 工业, 科学, 医疗 ) 地面无线电台非蜂窝产品线 FM 调频 VHV TV UHF TV 测距脉冲应答机 L/S 频段航管雷达广播商业航空微波炉微波烹饪雷达通信电子战军事和防御 3

5 蜂窝产品方案 4

2014 Airfast 分立器件 Airfast ICs Airfast VHVs Airfast GaN 高达 50%

6 Airfast 时间轴 Airfast 三代 5 Airfast 初代 2012 在所有蜂窝无线通信频段均有最好的性能 Airfast 分立器件 Airfast 高电压器件 Airfast 二代高增益 IC 高效率器件推出蜂窝 GaN 产品 2014 Airfast 分立器件 Airfast ICs Airfast VHVs Airfast GaN 高达 50% 的链路效率减少了解决方案的尺寸超宽带更好的热性能 2016 Airfast 分立器件 Airfast ICs Airfast VHVs Airfast GaN

7 Airfast 第三代射频功率解决方案射频性能的显著提升产品包括 VHV (48V LDMOS), IC, 分立器件和 GaN ( 氮化镓 ) 多频带方案目标覆盖 700~3500MHz 频段业界最好的高增益 Doherty 高达 18dB 的增益史无前例的 LDMOS 效率高达 53% 热性能上的创新性能提升达 25% 封装技术的革新开创性的使用基于铜法兰的气腔塑料封装高性能产品超宽带, 小尺寸的解决方案高效率小体积 Airfast 3 良好的热性能超宽带 6

8 Airfast 三代和智能连接无线基础设备 A3T18H450W23S A3T21H450W23S 效率 :51% 效率 :49.5% 智能家居智能城市增益 :17.2 db 增益 :15.5 db 峰值功率 :57.4 dbm 峰值功率 :57.4 dbm 封装 :ACP-1230S-4L2S 封装 :ACP-1230S-4L2S 智能设备 A3T18H360W23S 效率 :53% 增益 :17.5 db 峰值功率 :55.9 dbm 封装 :ACP-1230S-4L2S A3T26H200W24S 效率 :50% 增益 :16.3 db 峰值功率 :54.4 dbm 封装 :NI-880XS-4L2L 蜂窝基站智能网络智能汽车 7

9 NXP 2016 年 Airfast 产品集中于 : 宏蜂窝 1GHz 以及以下频段 Macro 宏蜂窝 Cells 1.8GHz 以及以上频段 and Above Micro 微蜂窝 Cells All 所有频段 Bands 技术聚焦 : 48V LDMOS 驱动和末级 28V LDMOS Airfast 产品 : 针对 40/80W 以及 60W 的功放及其解决方案技术聚焦 : 28V Airfast 和 AFIC 48V GaN( 氮化镓 ) 产品 : 针对 20W,40/80W 以及 60W 的功放及其解决方案技术聚焦 : 28V AFIC 产品 : 针对 1W 到 5W 的功放及其解决方案封装在一起的两级对称 / 非对称的产品 8

10 产品简介 2015 发布的 23 种产品 : 产品名称 A2T18S160W31S (GS) A2T18S162W31S (GS) AFT18S260W31S A2T18H410-24S A2T18H450W19S A2T20H330W24S MD7IC1812N AFT23H160-25S (GS) A2T23H300-24S A2T09VD250N A2T09VD300N A2I08H040N A2T18H160-24S A2T21S160-12S A2T21S260-12S A2T21H450W19S A2T21H410-24S AFT09S220-02N A2I20H060N A2T23H160-24S A2I25H060N A2T26H165-24S A2T26H300-24S 封装 NI-780S-2L2LA NI-780S-2L2LA NI-780S-2L2LA NI-1230S-4L2L NI-1230S-4S4S NI L2L TO-270 WB-14 NI-880XS-4L4S NI-1230S-4L2L TO-270 WB-6A TO-270 WB-6A TO-270 WB-15 NI-780S-4L2L NI-780S-2L2L NI-780S-2L2L NI-1230S-4S4S NI-1230S-4L2L OM-780-2L TO-270WB-15 NI-780S-4L2L TO-270 WB-17 NI-780-4L2L NI-1230S-4L2L 频率 AFT20S015N MRF8P26080H P1dB 功率 AFT: Airfast 第 1 代晶体管 A2T: Airfast 第 2 代晶体管 AFV: Airfast 50V 供电晶体管 A2I: Airfast 第 2 代 IC P or D: 推挽式 / 双路式 S: 单端 H: 非对称的 Doherty 结构 (HiP) N: 塑封 W: 良好的 VBW S: 引脚无耳 2016 已经即将发布多于 23 种产品 ( 所有 RF 产品, 请详见 9

11 GaN( 氮化镓 ) 产品发布 48V 基于 SiC 的 GaN 量产流程已经通过, 第一批产品发布 A2G22S160-01S 发布于 15 年 3 月设计用于 GHz 平均功率 40W 的方案 A2G26H281-01S 发布于 15 年 12 月设计用于 2.6GHz 平均功率 25W 的方案 A2G22S251-01S 发布于 16 年 5 月设计用于 GHz 平均功率 30W 的方案 A2G35S200-01S 发布于 16 年 5 月设计用于 3.5GHz 平均功率 40W 的方案 A2G35S160-01S 发布于 16 年 5 月设计用于 3.5GHz 平均功率 40W 的方案 NI400 NI780 10

12 GaN 用于末级性能展示天线端口功率驱动末级频段输出功率 (dbm) 峰值功率 (dbm) 最低频率 (MHz) 最高频回退点率 (db) (MHz) 增益 (db) 效率 (%) 邻道功率比 (dbc) 器件状态 A2G22S160-01S x 已生产 30W AFT27S010N x2 A2G35S160-01S + A2G35S200-01S 已生产 A2G26H281-04S 已生产 40W A2I22D050N A2G30S025-01N A2T26VD020N A2G22S160-01S x 已生产 A2G26S160-01N x 样片 A2G26S160-01N x 样片 11

13 VHV (48V) 覆盖 575~965MHz 6 种针对 40W 和 60W 平均功率解决方案的末级功放 A2T09VD250N 已量产 A2T09VD300N 已量产 AFV09P350N 已量产 A2V09H300-04N 已量产 A2V09H400-04N 样片可申请末级 A2V07H525-04N 样片可申请 OM OM L 驱动针对 40/80W BTS( 基站收发信台 ) 解决方案的 20W 双路 IC 驱动 A2T08VD020N 发布于 2015 年 12 月 PQFN 8x8 的封装针对 40-60W BTS( 基站收发信台 ) 解决方案的 30W 双路 IC 驱动所有的 VHV 芯片都是采用注塑封装 (OMNI, TO, PQFN) NXP 独一无二的产品线比 28V LDMOS 更高的功率密度 ( 约 1.5 倍 ) 更高的增益 A2I09VD030N TO270WB-15 的封装样片可申请 12

14 宽带多载波解决方案 A2V09H300-04N ( 已量产 ) 基于平均功率 40W 的 BTS 应用频段 : MHz; 频谱带宽 : 90 MHz 峰值功率 :400W, 增益 :19 db, 效率 : OBO A2V09H400-04N ( 样片可申请 ) 基于平均功率 60W 的 BTS 应用频段 : MHz; 频谱带宽 : 90 MHz 峰值功率 :500W, 增益 :19 db, 效率 : OBO 1GHz : 48V LDMOS GHz : 48V GaN 3xA2G22S251-04S ( 已量产 ) 基于平均功率 80W 的 BTS 应用频段 : MHz; 频谱带宽 :365MHz 峰值功率 :670W, 增益 :15.5 db, 效率 :48%@7.5 OBO A2V07H525-04N ( 样片可申请 ) 基于平均功率 80W 的 BTS 应用频段 : MHz; 频谱带宽 : 90 MHz 峰值功率 :500W, 增益 :19 db, 效率 : OBO 13

15 VHV 用于末级时性能 (1GHz) 天线端口功率驱动末级频段平均输出功率 (dbm) 峰值功率 (dbm) 最低频率 (MHz) 最高频率 (MHz) 回退点 (db) 增益 (db) 效率 (%) 邻道功率比 (dbc) 器件状态 20W AFT27S006N A2T27S007N A2T07D160W04S 已生产 A2V09H300-04N 已生产 40W AFT27S010N x2 MW7IC915N A2T09D400-23N 已生产 A2V09D250Nx 已生产 A2T07H310-24S 已生产 60W A2T08VD020N AFV09P350N 已生产 A2V09H400-04N 样片 80W A2I08H040N AFT08V020N x2 AFT09S282N x 已生产 A2V07H525-04N 样片 AFT09S200W02N+AFT09S282N 已生产 14

16 3.5GHz 产品线的扩张 28V LDMOS 新产品驱动 A2T27S006N 和 A2T27S010N 已生产末级 5W 解决方案 : A2I35H060N 已生产 10W 解决方案 : A2T35H080 样片可申请 48V GaN 新产品驱动 A2G30S040-01N 样片可申请末级 40W 解决方案 : A2G35S160 + A2G35S200 已生产 20W 解决方案 : A2G35H250 样片可申请 10W 解决方案 :2*A2G35S040 样片可申请 15

新的 TDD 解决方案 TD F+A 15/20W Airfast 1 到 Airfast 2 对称到非对称效率提升 4% 相同的封装 TD F+A 15/20W AFT20P140-4WN A2T20H160W04N 技术 Airfast 1 Airfast 2 架构对称 Doherty 非对称 Doherty P3dB 52.3dBm 53dBm 效率 (8.

17 新的 TDD 解决方案 TD F+A 15/20W Airfast 1 到 Airfast 2 对称到非对称效率提升 4% 相同的封装 TD F+A 15/20W AFT20P140-4WN A2T20H160W04N 技术 Airfast 1 Airfast 2 架构对称 Doherty 非对称 Doherty P3dB 52.3dBm 53dBm 效率 (8.0dB OBO) 8dB OBO OBO 增益 (db) TD F+A 30W 封装从 NI1230 变为 OMNI1230 成本降低能承受更大的功率容量保持上一代的性能指标频段 MHz MHz 发布状态 - 生产中 TD F+A 30W A2T20H330W24S A2T20H330W24N 技术 Airfast 2 Airfast 2 结构非对称 Doherty 非对称 Doherty P3dB 55.8dBm 55.6dBm 效率 (8.0dB OBO) 8dB OBO OBO 增益 (db) 频段 MHz MHz 发布状态

18 微蜂窝 RFIC 解决方案 NXP 研制的针对户外小基站的高效率超宽带集成的 RFIC 解决方案能够满足未来智慧城市对 HETNET( 异构网络 ) 的需求 NXP 能够满足小蜂窝基站所有频段 (700MHz 3600MHz) 和功率等级 (2W-5W) 的要求包括两级对称和非对称 RFIC 在内的产品都能在紧凑的 TO270WB 封装上实现 17

19 NXP 小型基站产品线 : 两级非对称 IC A2I08H040N/GN A2I20H060N/GN A2I25H060N/GN A2I35H060N/GN NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝非对称 IC 5W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 30.7 db 效率 : 46% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-15 生产中 NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝非对称 IC 5W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 28.5 db 效率 : 44% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-15 生产中 NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝非对称 IC 5W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 27.5 db 效率 : 41% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-17 生产中 NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝非对称 IC 5W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 24 db 效率 : 33% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-17 生产中 18

NXP 小型基站产品线 : 两级对称 IC A2I20D020N/GN A2I20D040N/GN A2I25D025N/GN A2I25D012N/GN NXP 在 1400-2300 MHz 频段的两级蜂窝对称 IC 2W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 29.

20 NXP 小型基站产品线 : 两级对称 IC A2I20D020N/GN A2I20D040N/GN A2I25D025N/GN A2I25D012N/GN NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝对称 IC 2W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 29.7 db 效率 : 43% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-17 生产中 NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝对称 IC 5W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 29.7 db 效率 : 46% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-17 生产中 NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝对称 IC 5W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 29.1 db 效率 : 40% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-15 生产中 NXP 在 MHz 频段的两级蜂窝对称 IC 5W 小型基站方案中末级的最佳选择在 Doherty 电路中增益 : 27.7 db 效率 : 40% at 8 db OBO 封装 :TO-270WB-15 生产中 19

21 新型 RFIC 驱动频段 (MHz) NXP IC 编号 PA 工作状态封装 P3 (dbm) 增益 ** (db) 效率 ** (%) 样片 A2I20D020N Class AB TO-270WB 已生产 A2I20D040N Class AB TO-270WB 已生产 A2I22D050N Class AB TO-270WB 已生产 A2I25D025N Class AB TO-270WB 已生产 A2I25D012N Class AB TO-270WB 已生产 MD7IC1812N Class AB TO-270WB 已生产 MD7IC925N Class AB TO-270WB 已生产 MD7IC2012N Class AB TO-270WB 已生产 **Class AB 在饱和功率回退 10dB 时的测量结果 20

22 用在微蜂窝末级的 RFIC 天线端口功率末级频率 (MHz) 输出功率 (dbm) 峰值功率 (dbm) 最小频率 (MHz) 最大频率 (MHz) 回退点 (db) 增益 (db) 效率 *(%) 邻道功率比 (dbc) 器件状态 5W A2I08H040N 已生产 5W A2I20H060N 已生产 5W A2I25H060N 已生产 5W A2I35H060N 已生产 * 指 Doherty 电路中的效率 21

23 NXP 针对小型基站射频功放的 IC 解决方案 ( 链路设计建议 ) MMG20241H A2I08H040GN MMG20241H A2I20H060GN MMG20241H A2I25H060GN MMG30271B A2I35H060GN 5W MMG20241H A2I20D040GN 在 50x70mm² 内实现高效率的射频链路解决方案 2.5W MMG20241H A2I20D020GN MMG20241H A2I25D025GN 高效率超宽带 1GHz 2GHz 2.5GHz 3.5GHz 22

24 小型基站 IC 驱动 : 宽带驱动一览 AFT27S006N AFT27S010N AFT20S015N 频段 : MHz 封装 :PLD-1.5W 6W 峰值功率输出 0.7W 平均功率增益 : 22 db (2600MHz) 漏极效率 : 21.2% (2600MHz) 频段 : MHz 封装 :PLD-1.5W 10W 峰值功率输出 1.3W 平均功率增益 : 20.9 db (2600MHz) 漏极效率 : 22.6% (2600MHz) 频段 : MHz 封装 :TO 17W 峰值功率输出 3.7W 平均功率增益 : 17.4 db (2100 MHz) 漏极效率 : 32% (2100 MHz) 生产中生产中生产中 23

25 5G: 未来的无线通信网络 24

26 5G 的发展史标准 4G Rel 13 Pre 5G Rel 14 5G Rel 15 5G Rel 应用场景 RAN( 无线接入网络 ) 的发展移动宽带先进型移动宽带增强型移动宽带增强型移动宽带 + 低时延高可靠 + 海量连接载波聚合大规模 MIMO 频谱扩展致密网络网络驱动的发展更好的性能和应用能力移动高清视频最后一英里的连接互联汽车增强现实实时控制机器与机器的连通 RAN( 无线网络接入 ) 技术的发展单用户大规模 MIMO: 先进的带有波速控制的天线用来提升用户体验多用户大规模 MIMO: 使用相同的频谱资源给多个用户传数据智能连接 : 4G 和 5G 资源的覆盖保证了智能和有效的数据路由减小延时 : 减小网络连接时间以保证实时通讯扩展频谱 : 频谱扩展到 mm/cm 波段 25

功放传输功率 (W) 5G 频段功率放大器 2020 2010 2000 1990 * 5G 4G 3G 2G 更高的频段几乎所有 4G 通信频段都低于 3GHz LTE 增强技术驱使系统工作频率高达

1 0.01 2G 3G 4G 5G 1990 2000 2010 2020 * 标准要求的扩展范围更低的传输功率 ( 大规模 MIMO 和小型基站 ) FDD LTE 的产业标准是 40-80W 的功放 TDD

27 功放传输功率 (W) 5G 频段功率放大器 * 5G 4G 3G 2G 更高的频段几乎所有 4G 通信频段都低于 3GHz LTE 增强技术驱使系统工作频率高达 6GHz(2 倍 ) 5G 技术将会扩展最高频段到 60GHz(20 倍 ) 不同的全球频谱分配要求供应商搭建覆盖全频段的通信系统频率 (GHz) G 3G 4G 5G * 标准要求的扩展范围更低的传输功率 ( 大规模 MIMO 和小型基站 ) FDD LTE 的产业标准是 40-80W 的功放 TDD LTE 的产业标准是 10-20W 的功放对 LTE 增强技术来说, 大规模 MIMO 概念的提出显著降低了功放和天线的功率 (1-5W) 5G 系统里将会出现数量更多的天线和基站收发信台, 以及功率更低的功放和天线射频功放供应商目前的关注范围

28 功率放大器的需求发展 2G 线性 3G 线性 5G 系统需要更加关注更宽的信号带宽尺寸 / 成本带宽功率效率尺寸 / 成本带宽功率效率随着无线通信的多样性显著提高, 减小系统尺寸越来越关键 - UI 级的无线通信集成尺寸 / 成本 4G 线性效率尺寸 / 成本 5G 线性效率 - 基础设施对线性和效率的要求 - 每天线的输出功率降低, 整个系统的功率增长带宽功率带宽功率 27

29 4.5G 和 5G 的无线通信解决方案 NXP 正在为下一代无线通信系统积极开发一整套解决方案 ; 行业领先的功放技术 : Si-LDMOS, Gallium Nitride( 氮化镓 ), Gallium Arsenide( 砷化镓 ), SiGe( 锗化硅 ) BiCMOS, RF-CMOS 行业领先的射频封装技术 : 高功率射频封装, 单片集成和非单片集成, 针对 cm/mm 波段的晶元封装射频系统技术专长 : 信号预调, 功放线性化, 效率增强技术, 功率管理, 无线通信算法 NXP 正在建立针对 5G 技术频率 / 功率的结合性的产品路标解决方案因用户需求不同而不同, 旨在以最有竞争力的成本为客户提供最好的性能 28

30 5G 技术中的功放集成典型的 3G / 4G 功率放大器 5G 射频前端解决方案 15 倍的功率减少 150 倍的尺寸减小面临的挑战保持效率和可靠性热性能管理更宽的带宽对输入输出相互干扰和耦合的处理器件的实用性更广的产品线需求 29

31 功放平均功率 NXP 射频技术一览表 80W 40-60W LDMOS 28V & 48V GaN & LDMOS 28V GaN GaN 10-20W LDMOS 28V GaN & LDMOS 28V GaN 1-5W LDMOS 28V IC <1W LNA SW SiGe & RFCMOS GaAs (HBT, phemt) < 1000 MHz 2.0 GHz 2.6 GHz 3.5 GHz 4-10 GHz GHz 正在使用的频谱资源超过 $350B 的全球投资新的频谱资源 30

32 5G 发展概要应用的多样性一种尺寸不再适用于多种模型传统的 LTE/ 多标准无线通信系统满足了最好的覆盖率和 MTC 需要宽频带 / 多频带的高功率功放在更低的频段范围内使用高阶的 MIMO 应用于 LTE 增强技术和 5G 技术频率和功率的范围持续扩展 5G 功率放大器大量的解决方案需求 (4G 和 5G) 尺寸和成本将成为下一代无线通信系统中的主导因素研发最高集成度的产品需要对系统更深入的理解半导体供应商需要提供一体化的完整供应链解决方案 31

34 ATTRIBUTION STATEMENT NXP, the NXP logo, NXP SECURE CONNECTIONS FOR A SMARTER WORLD, CoolFlux, EMBRACE, GREENCHIP, HITAG, I2C BUS, ICODE, JCOP, LIFE VIBES, MIFARE, MIFARE Classic, MIFARE DESFire, MIFARE Plus, MIFARE FleX, MANTIS, MIFARE ULTRALIGHT, MIFARE4MOBILE, MIGLO, NTAG, ROADLINK, SMARTLX, SMARTMX, STARPLUG, TOPFET, TrenchMOS, UCODE, Freescale, the Freescale logo, AltiVec, C 5, CodeTEST, CodeWarrior, ColdFire, ColdFire+, C Ware, the Energy Efficient Solutions logo, Kinetis, Layerscape, MagniV, mobilegt, PEG, PowerQUICC, Processor Expert, QorIQ, QorIQ Qonverge, Ready Play, SafeAssure, the SafeAssure logo, StarCore, Symphony, VortiQa, Vybrid, Airfast, BeeKit, BeeStack, CoreNet, Flexis, MXC, Platform in a Package, QUICC Engine, SMARTMOS, Tower, TurboLink, and UMEMS are trademarks of NXP B.V. All other product or service names are the property of their respective owners. ARM, AMBA, ARM Powered, Artisan, Cortex, Jazelle, Keil, SecurCore, Thumb, TrustZone, and μvision are registered trademarks of ARM Limited (or its subsidiaries) in the EU and/or elsewhere. ARM7, ARM9, ARM11, big.little, CoreLink, CoreSight, DesignStart, Mali, mbed, NEON, POP, Sensinode, Socrates, ULINK and Versatile are trademarks of ARM Limited (or its subsidiaries) in the EU and/or elsewhere. All rights reserved. Oracle and Java are registered trademarks of Oracle and/or its affiliates. The Power Architecture and Power.org word marks and the Power and Power.org logos and related marks are trademarks and service marks licensed by Power.org NXP B.V. 33

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NXP Powerpoint template confidential 16:9 Widescreen QN9080 在超低功耗可穿戴设备中的应用况丽丽 Sr. Product Manager, SMC FTF-MHW-N2333 Sept 29, 2016 AGENDA 可穿戴设备发展状况 QN9080 简介智能支付手环解决方案 1 1 可穿戴设备新品迭出 Huami Amazfit watch @8/30 fitbit charge 2 & flex 2 @8/30 Xiaomi band 2