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琦箴昝
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1 恩智浦智能天线解决方案互联设备的 RF 前端方案 FTF-MHW-N2319

2 议程日益增长的 RF 手机的演进恩智浦 RF 技术无折无扣的 RF 集成互联设备的 RF RF 连接一切 RF 应用领域结论 1 1

3 日益增长的 RF 2

4 手机演进 2010:2G-3G 智能手机带 WiFi 连接和触摸屏手机改变了市场除了 PA,CMOS 实现 RF More antennas appearing iphone 4 3 Samsung Wave

5 手机演进 2016: 带通话功能的手持计算机时刻连接着云端的设备 4G 引爆专有 RF 前端 4 HTC One M9

6 越来越复杂的 4G 和 MIMO 驱动射频的需求高数据速率要求更先进的调制技术 4G 和 MIMO MIMO 的多天线要求有效利用最小物理空间外置 LNA 和 PA 补偿 PCB 损耗并增加手机设计的自由度组合天线 ( 如 LTE 和 WLAN) 产生共存问题需要高线性度 LNA 可以避免交调不断增多 LTE 频段要求增加从天线到收发器 RF 路径射频复杂度大幅提高专用射频制程工艺简化射频复杂度和提升性能 5

7 RF 技术 6

8 Performance 恩智浦独特的 SiGe 技术 : QUBiC QUBiC 允许集 PA, LNA, 开关和数字控于一体的 RF 前端 generation technology ft [GHz] applications NF GEN6 SiGe 35 5 GHz GHz GEN7 SiGe:C GHz GHz GEN8 SiGe:C Ghz GHz GEN9 SiGe:C GHz GHz QUBiC GEN10 适合 PA 应用的更高输出功率改进开关性能 7

9 恩智浦智能 RF 解决方案的优势一种元件级的完全垂直集成技术技术制造解决方案 QUBiC, 一流的 SiGe:C BiCMOS 技术集独特的低噪声, 高 RF 开关性能和高功率于单一芯片自主研发和优化的自有技术世界领先的制造能力自有 2 个 8 英寸晶圆厂优化的组装与测试先进的射频封装规模生产和质量管控提供最佳的性能分布高性能射频放大器端对端解决方案优化全球射频能力中心本地应用和工程支持专家型射频销售团队完整垂直集成解决方案加上年产量超过 600 亿片的生产规模让我们以最小经营成本提供最高 RF 性能和产品品质 8

10 互联设备的 RF 9

11 未来趋势 : 互联设备随时随地的互联网连接手机家庭连接车内连接可穿戴设备物联网车对车通信 10

12 未来趋势 : 互联设备随时随地的互联网连接手机家庭连接车内连接可穿戴设备物联网车对车通信 11

13 RF 应用领域 12

14 恩智浦针对互联设备的 RF 产品种类众多的 LNA 和 LNA+ 开关, 从窄带到宽带低功耗可以优化电池续航时间通过旁路开关可以在有利的接收条件下降低功耗低噪声系数可以优化接收灵敏度高增益可以补偿走线和 RF 器件的插入损耗高线性度可以改善各种系统的共存性能集成开关可以减少板上器件数量多种中功率放大器支持宽带或特定 (WLAN) 应用高线性度支持复杂调制格式 ( 如 OFDM) 高效率优化电池续航时间 PA + LNA + SW 的 FEIC 可以节省板子的空间 13

15 2G/3G/4G Transceiver Cellular Baseband Application processor Connectivity Baseband BT Wifi TxRx 简化的手机框图 BT WiFi 2.4GHz Cellular main 3G-4G 5-6GHz BT WiFi 2.4GHz Cellular diversity 2G GNSS 5-6GHz GPS 14

16 Baseband processor 物联网 (IoT)range extenders: LNA & PA E-metering LNA ISM band PA 15

17 Micro processor sensor Micro processor Baseband processor 汽车 (Automotive) Remote Keyless Entry carside Sharkfin Antenna External antenna LNA driver PA Internal antenna LNA PA driver LNA Tire Pressure Monitoring System Remote Keyless Entry Keyfob PA MPA 16

18 家庭互联 Home connectivity Smart TV Cable modem & set-top boxes AP-router 17

19 结论 1 18

20 结论在众多高速无线连接需求的推动下, 射频市场的需求超过通用半导体市场的 3 倍对 RF 频率和性能需求越高, 市场对恩智浦 QUBiC SiGe:C 技术认可就越大恩智浦 RF 的价值定位 : 以独特的高效能单芯片提供最先进的 RF 性能 19

21 恩智浦射频前端解决方案从 4G 演进到 5G

22 议程 5G 系统综述 5G 毫米波 (mmwave ) NXP 的 5G 射频前端解决方案结论 21 21

23 5G 系统综述 22

24 基站的演进 ( 提高数据吞吐量 ) 今天 : LTE 未来 : mmimo + LTE WiFi offloading 2020 年后 : mmimo + 5G Massive MIMO 用于宏基站现有频谱 + Sub 6 GHz 新频段使 LTE 和现有手机支持更多数据尽管增加了设备成本, 但仍是提高吞吐量的最低成本方案微波和毫米波频率 >6 GHz,WRC-2019 议程 GHz 级带宽可承载大量数据存在传播和楼宇穿透问题, 因此要求采用小基站部署方案吞吐量大幅增加预计将从 2020 年开始使用 23

25 无线接入网的演进 Macro BTS LTE, MIMO 2-8 Tx Watt per PA GHz Macro BTS LTE, massive MU MIMO (fully digital) Tx 1-10 Watt per PA GHz Macro BTS 5G, massive MU MIMO (fully digital) 2-64 Tx 1-40 Watt per PA GHz Small Cells LTE, MIMO 2 Tx mw per PA GHz Small Cells LTE, MIMO 2-8 Tx mw per PA GHz cm & mm-wave Small Cells 5G, beam forming, MIMO (hybrid beamforming) up to 256 Tx (perhaps more) up to double digit mw per PA > 6 GHz + < 6 GHz anchor 宏基站和小基站部署, LTE 向 5G 发展, 2020 年之后有新的部署原有的频段会保持, 更高频率上会新增更多的频段, 在更高的频率上可以实现更大的信号带宽天线单元持续增加单个单元功率更低更高的集成度 24

26 Source: Qualcomm 5G 毫米波和 5G Sub6GHz 接入 25

27 目前 NXP 参与的阵列系统 : 射电天文台 26

28 目前 NXP 参与的阵列系统 : L-band 雷达 27

29 NXP 的 5G 28

30 Ethernet/CPRI Ethernet Ethernet NXP 5G 技术能力 Filtenna Analog beamforming sub array mmwave Up/Dn conv Sub6GHz Transceiver VM REF VM PLL TxRx #n T/R module #n,m Antenna Processing (vector processor) User processing (HW accelerator) Control/ L2/ NPU T/R module #n,m Up/dn converter #n TxRx #n 29

5G 毫米波 TX: Ka IQ mod with LO POVM in CSP package A5 VCC_5V A4 SPI_CLK A3 SPI_DATA A2

xpd VCO VGA SPI LOPOVM N Icp A1 BB_Q+ B1 BB_Q- C1 GND D1 BB_I+ E1 BB_I- 10 GHz Q VGA A6

PFDCP Power_on_TP Loop filter LOPOVM -1 0 1 VCO 40 GHz 0 45 90 135 Poly Phase Filter /2

31 5G 毫米波 TX: Ka IQ mod with LO POVM in CSP package A5 VCC_5V A4 SPI_CLK A3 SPI_DATA A2 SPI_POR B2, C2, D2, E2, B3, C3, D3, E4, B4, B5, C5, D5, E5 ON-CHIP SUPPLY Tx Path LO gen xpd VCO VGA SPI LOPOVM N Icp A1 BB_Q+ B1 BB_Q- C1 GND D1 BB_I+ E1 BB_I- 10 GHz Q VGA A6 VCC_3V3_PA B6 GND_RF C6 RFout D6 GND_RF1 XO F1 GND F3 REF- F2 REF+ 10 GHz I Icp LD BUF PFDCP Power_on_TP Loop filter LOPOVM VCO 40 GHz Poly Phase Filter /2 /2 N 10 GHz I Q /2 裸片 + 焊球的照片焊接后的芯片 F4 LD BUF DIVIDER VCO LDO F5 LF E6 LDO VCO F6 GND VCO 系统框图 30 评估板

32 Ethernet/CPRI Ethernet Ethernet NXP 的 5G 之路 Filtenna Analog beamforming sub array mmwave Up/Dn conv Sub6GHz Transceiver VM REF VM PLL TxRx #n T/R module #n,m Antenna Processing (vector processor) User processing (HW accelerator) Control/ L2/ NPU T/R module #n,m Up/dn converter #n TxRx #n Frequencies GHz GHz GHz GHz GHz GHz 31

33 结论 32

34 新 NXP 你理想的 5G 合作伙伴 Wireless HW acceleration ARM+NPU Signal converters Vector Processors Digital Tx/Rx Power Amplifier Low Noise Amplifiers Voltage Control Amplifiers T/R switches Modules Base Band Processor Digital Front-End, Antenna Processor < 6 GHz Radio, multi-user mmimo > 6 GHz Radio, hybrid beamforming/ mmimo Hybrid beamforming (analog + digital) Vector modulators PAs, LNAs. Up and down conversion from cm/ mm-wave frequency 宏基站 (< 6 GHz ), multi-user massive MIMO 小站 (> 6 GHz ) 波束成形, MIMO 以及 (< 6 GHz ) multi-user massive MIMO 33

36 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. 35

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