打通5G射頻前端任督二脈 MIPI第三代RFFE介面登場
2020-07-06Jim RossVictor WilkersonLalan Mishra
5G技術擁有比4G超過1,000倍的資料流量處理能力，勢必將為無線通訊開啟全新世代。這項技術不僅可提供更豐富又無處不在的沉浸式多媒體體驗，還將改變工業和汽車應用的通訊和控制方式。
自駕車革命已經準備好使用5G作為其支柱。透過搭配全新類型的物聯網(IoT)裝置，使用分散式無線感應和共享人工智慧(AI)，自駕車產業已開始駕馭5G的力量。5G無線技術的真正潛力遠超我們的想像。其應用範圍沒有極限。在5G無邊能力的背後潛藏著無線科技的複雜功能，而MIPI RF前端控制介面(MIPI RFFE)規格是關鍵推動力(圖1)。
對5G而言，幾乎沒有什麼比RF前端(RFFE)控制基礎架構更為重要。任何影片資料、任何應用程式資料(基本上以無線方式傳輸或接收的任何內容皆然)都仰賴RFFE來控制RF前端模組(FEM)或子系統，包含所有功率放大器、天線調諧器、濾波器、低雜訊放大器(LNA)、交換器等等，這些子系統均連結至數據機基頻和/或射頻積體電路(RFIC)收發機。
MIPI RFFE自2010年推出以來，已逐步取代了好幾代通常為點對點的專有獨立前端元件介面，從而簡化了日益複雜的RF前端設計、配置和整合。MIPI RF前端控制工作組在研發已於2020年5月推出的3.0版介面時，刻意將通訊協定簡化和最佳化，並高度專注於讓製造商能在不斷發展的5G時代中充分發揮現實世界裡的機會。
觸發器是關鍵
5G將帶來涉及上行和下行通訊的RF頻帶數量的爆炸性成長，並相應縮小RF封包間的子載波間距(SCS)。另一項不斷發展的需求，則是要縮短在各頻段和頻段組合間切換的延遲時間。傳統上RFFE主要是部署在手機中，但隨著5G的推出，無線通訊的控制需求也擴展到汽車、物聯網和其他使用案例上，這也影響了現況。有鑑於此，開發MIPI RFFE v3.0的目的在於讓使用案例不僅局限於行動裝置，並針對當今3GPP 5G標準中定義的更高計時精準度和更短延遲時間，滿足一些前所未有的需求。
為了因應5G的需求，在更短時間內完成動態配置更改，最新推出的v3.0為介面的觸發器提供了多項增強措施。各種觸發器可用於讓RF子系統能夠在極嚴時間控制下配置多部RF裝置，以及在一部從屬裝置內或跨多部裝置間同步暫存器設定變更：
・定時觸發器(Timed Trigger)：
可為無數使用中的載波聚合組態提供更嚴格的同步時間控制(圖2)。
讓多項控制功能可重新映射至特定的延伸觸發器(圖3)。
增加RF控制系統中可用的獨特觸發器的數量。延伸觸發器的數量在RFFE v3.0中有所增加，帶來比以往更加複雜的無線電基礎架構。
觸發器會交互作用，為5G不斷擴展的所有頻帶範圍快速設定並靈活地重新設定RF前端。舉例而言，對於連續(Back-to-back)觸發器操作，MIPI RFFE v3.0將計時精準度改善了20倍。如此一來，新版規格的設計目的便在於提升通量效率，減少封包延遲和錯誤，協助確保5G裝置能夠在關鍵顧客和商業功能的核心提供高效能RF功能。
此外，有了v3.0帶來的靈活度，設計系統時也能減少RF面板上的RFFE匯流排數量。介面的可映射觸發器會啟動動態重新映射，以觸發作業來處理隨著逐步增加的潛在RF頻帶數量而增加的上行和下行載波聚合組數量。頻道已經過最佳化，提升了裝置的使用率。另外，所有控制皆集中在單一匯流排內，插腳便被保留在主要基頻收發機上。由於需要協調的不同RFFE匯流排數量變少，軟體因此也可能獲得簡化，進而全面節省成本。
實際標準
5G的實踐是個過程，現今仍僅在非常早期的階段。MIPI RFFE v3.0推出的功能，目的在於讓RF系統設計師能夠把握5G帶來的第一個主要效益，也就是6GHz以下網路頻段的頻率範圍1(FR1)。v3.0讓人們能夠快速、靈活、半自動化和全面地控制多種獨立RFFE子系統，為主流RF市場提供了所需功能，推動當今5G部署的蓬勃發展。
v3.0也相容於先前的RFFE版本，因此系統設計師無需更改MIPI RFFE之實體層。
這是一項關鍵特色，因為RFFE規格廣受仰賴，市場上早有一個龐大的採用者和裝置生態系。RFFE確實已成為RF產業的明確主力。回顧2008年，MIPI RF前端控制工作組開始研發工作時，各裝置仍使用多種方法來管理前端。然多虧過去十年將MIPI RFFE作為中心實際標準，RF技術再也不是一盤散沙。 工作組會持續努力增加新功能，讓使用者社群脫穎而出，收穫益處。事實上，下一代RFFE規格已開始研發，以支援極具時效性的RF前端控制需求，配合5G的大規模多輸入多輸出(MIMO)、在毫米波(24.25GHz至56GHz)頻段中運行的5G新無線電(NR)頻率範圍2(FR2)以及全球正在進行的下一階段5G部署，做好充足準備。
附圖：圖1 5G手機射頻前端設計
圖2 定時觸發器操作概覽
・可映射觸發器(Mappable Trigger)：
圖3 可映射觸發器應用範例
・延伸觸發器(Extended Trigger)
資料來源：https://www.2cm.com.tw/2cm/zh-tw/tech/97EE654D60D24D2FB5CA11FC933F8B2D?fbclid=IwAR0o6Cgpz7ME1Z23M_MPZPJvDEAWEy6Dt0c9ACMc-y1S7d_OZ91EmNJ0-n0
rfic應用 在 [討論]RFIC行業十幾年的滄海桑田，都經歷了些啥- 看板Tech_Job 的推薦與評價
連結 :
https://www.hksilicon.com/articles/1143600
作者是UCLA博士生，高通（射頻組）實習工程師
本文有點長 所以我濃縮一下
太過專業的就刪掉 要看完整板可以自己點進去看
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最近，一個高通的資深技術經理在和我聊天的時候感嘆射頻集成電路在這十幾年裡的起起
落落。他說在美國念博士期間（上世紀九十年代末）甚至還沒有一本完整的RFIC（射頻集
成電路）教科書，那時候怎麼做射頻電路全靠自己摸索。他畢業后就來了高通，見證了
RFIC行業在十年前的盛景，然後轉眼間RFIC就成了明日黃花，願意做這行的新人越來越少
，老人則都在擔憂會不會被裁員。「太快了，也就是十幾年的事情」，他感嘆道。
RFIC行業在這十幾年裡的變化確實是滄海桑田。
時間回到上世紀九十年代，那時候大哥大在中國還要一萬多塊錢一個，當時的消費者根本
不會想到今天我們能用上價廉物美的小米手機。
當時手機里的射頻電路還是用昂貴的分立器件搭的，很少有人能料到不久以後我們就可以
用便宜的CMOS工藝實現RFIC從而把所有的器件都集成在一片芯片上。CMOS RFIC掀起了一
場革命，價廉物美的手機從此進入了千家萬戶，並推動了半導體和通信業界的繁榮。
時至今日，RFIC業界的前輩仍然會津津樂道當時的盛景。在美國，二十一世紀初正值互聯
網泡沫破滅，那時候無數碼農一邊上班一邊自學電路想要轉行做模擬/射頻電路（「模擬/
射頻電路越老越吃香，coding則是吃青春飯」的說法正是那時候出現的），
那時候電路設計公司野蠻成長，極度缺人。在那個時候，大家對於未來的預期是樂觀的。
通訊標準的定期更新（2G->3G->4G……）會推動對滿足新標準RFIC的需求，而隨着CMOS特
徵尺寸縮小，RFIC的性能會越來越好，從而開拓新的應用市場。因此，RFIC行業完全可以
和CPU一樣按照摩爾定律發展，市場會越來越大，RF工程師則會隨着年齡增大經驗越來越
豐富從而越來越吃香。
然而，現實並沒有像預想的那樣美好。RFIC的性能雖然一直在進展，但是利潤率卻越來越
低。高通、博通、美滿等業界巨頭為了節約成本紛紛合併裁員。RFIC工程師的日子是越來
越難過了，許多人更是一邊上班一邊刷題想轉行做程序員。業界巨頭聯發科毛利率趨勢，
毛利率50%+的時代是回不去了
消費者的需求很多時候是藏在地下需要挖掘的。
一個很好的例子是觸摸屏手機 ，在蘋果推出iPhone之前沒有人會想到消費者對觸摸屏有
如此大的需求，而在蘋果推出iPhone以後，整個行業都發生了一場革命，從上游的軟件行
業到下游的觸摸屏硬件（包括屏幕和驅動IC）都飛快地擁抱了這種嶄新的人機交互模式並
且獲利頗豐，可謂挖掘消費者需求有錢大家賺的典範。
然而，在無線通訊相關領域，上下游企業並沒有形成合力，上下游企業各存小心思有時甚
至會互相掣肘。
比如，在4G剛剛推出的時候，新聞報道說4G可以實現50Mb/s的高速連接，可是新聞下面最
熱門的評論既不是在讚歎科技的發展，也不是在盼望早日能用上4G，而是在擔心一旦用上
了4G會不會一個月的流量瞬間就用完了！自然而然地，app開發者會在設計app的時候避免
需要高網絡帶寬的內容，而用戶因為app不需要很大的網絡流量所以也意識不到一款支持
高速無線上網的手機有什麼意義。
這樣導致的結果就是，RFIC對應的無線通訊模塊在手機裡面顯得不那麼重要，只要你能實
現打電話，能上4G-LTE就行，至於你可以支持LTE是category 1（10Mb/s）還是category
3（100Mb/s）都不在乎，有時候你把支持的連接速度弄得太高消費者反而擔心流量走太快
！
所以目前市場上主流的手機跑分沒有跑無線連接速度的，也極少有手機廠商會以上網速度
快為賣點，RFIC就這樣被邊緣化。
相形之下，同樣是芯片，Application Processor(AP)就要幸運地多。手機的操作系統、
app等等都圍繞着AP打轉，消費者對手機最關注的指標「快不快」也由AP決定，因此AP也
就成了各種跑分競賽中的關鍵模塊，也是手機最大的賣點。就在各個手機廠商大肆搞跑分
競賽，炒作「核戰爭」，曬情懷的時候，RFIC被無情地遺忘在角落，甚至手機邊角是否圓
潤在廠商和消費者看來都比RFIC要重要！
在消費者由於種種原因不怎麼在乎無線通訊性能的情況下，廠商對RFIC的性能要求就是夠
用就好，「60分萬歲多一分浪費」。你千辛萬苦把接收機的靈敏度改善了3dB，結果人家
消費者並不在意，用你芯片的手機廠商也不會以「手機信號好」來吸引消費者。
這時候芯片設計者唯一能做的就是cost down。這年頭各種三教九流毫無技術背景的人（
做殺毒軟件的，做視頻網站的，教英語的）都可以做手機，而這些半路出家的老闆雖然不
懂什麼芯片指標，但是人民幣畢竟還是認的。
可是，cost down之路是異常殘酷而且很難回頭的。為了佔據市場份額不惜降價降低利潤
率的做法歸根到底就是傷敵一千自傷八百，希望在自己流血致死之前能把競爭對手趕出目
標市場。更可怕的是，在這場戰爭中，下游手機廠商已經習慣了低價的芯片，想要指望在
把對手都趕走之後再提價提升利潤率幾乎是不可能的（面板廠商WinTek就是一個陷入紅海
后無法自拔的極好例子）。
目前，聯發科，展訊等廠商已經在這場割喉戰里打得不可開交，現在連高通都意圖加入低
端市場的競爭，手機RFIC的紅海只會越來越殘酷。
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教主以前也做過RFIC 不知道這篇釣不釣得到??
教主果然厲害 一眼就看出RFIC日後會GG
跑去做CPU
你看 連高通的資深技術經理 都不看好RFIC的未來前景了
以買手機而言 跑安兔兔比規格比性能的 都是圍繞CPU打轉啊
Snapdragon S650啦 Helio X20啦
有誰在講收發器型號??
收發器好跟壞 只有系統廠RF工程師有感
消費者誰鳥你?
靈敏度3dB的差異 對消費者來說 根本無感
既然RFIC不是手機品牌決一死戰的戰場
做太好沒啥屁用 但賣太貴就該死了
難怪高通會哭哭 枉費它聚集了全世界的RFIC Designer好手
所以高通會跟大疆會籌備合資公司 攻佔無人機晶片市場
發哥跟四維圖新策略合作 布局車用電子及車聯網市場
展訊.......不知道 不過人家背後有政府撐腰 錢燒不完的 沒事兒
手機RFIC這邊真的殺到見骨 血流成河了 變成一片紅海
不過2000年初 米國竟然是做IC Design的比CS吃香??
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標題 [討論] IC Design 最神人的領域?
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