射頻前端（rffe， Radio FrequencyFront-End）芯片是實(shí)現(xiàn)手機(jī)與各種移動(dòng)終端通信功能的核心組件，全球市場(chǎng)超過數(shù)百億美元。過去十年本地手機(jī)的總體崛起為本地射頻前端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了扎實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)。2G在中國的首次商業(yè)化和全球貿(mào)易環(huán)境的變化為當(dāng)?shù)氐纳漕l行業(yè)增加了兩捆柴火。我國的rf前端芯片產(chǎn)業(yè)已有15年以上的歷史。創(chuàng)新和企業(yè)家活動(dòng)非?；钴S。有數(shù)十家各種類型的公司，這也是市場(chǎng)和資產(chǎn)親密關(guān)切的領(lǐng)域。本文的著者很幸運(yùn)進(jìn)入rf芯片行業(yè)已有11年。從5G時(shí)代到今天的5g，他還曾在外國公司，私營公司和國有公司工作，并直接開發(fā)并批量生產(chǎn)了每種類型的rf產(chǎn)品。本文總結(jié)了近年來著者與一些行業(yè)朋友之間的討論，試圖梳理射頻模組產(chǎn)品的技術(shù)市場(chǎng)和業(yè)務(wù)邏輯。同時(shí)，本地射頻已經(jīng)發(fā)展了十多年，競(jìng)爭(zhēng)是行業(yè)的主線，合作與情誼是非常稀缺的資源。本文將著重討論共享有關(guān)“模塊化”的學(xué)問，并希望更多的本地制造商通過“合作”來共享模塊化的巨大機(jī)遇。

介紹

根據(jù)魏少軍教授在“2020年全球ceo峰會(huì)”上刊載的“人間正道是滄桑-關(guān)于大變局下的戰(zhàn)略性定力”主題演講，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說明，中國公司高度倚賴美國市場(chǎng)（根據(jù)收益計(jì)算）份額）如下圖所示。我們可以見到SKYWORKS，Qualcomm，Qorvo，Broadcom這四家美國rfgiant（其中SKYWORKS和Qorvo主要是Broadcom；Qualcomm和射頻業(yè)務(wù)包括射頻業(yè)務(wù)）剛好占據(jù)前4名。

射頻前端的國際形勢(shì)

射頻前端技術(shù)主要集中在濾波器（Filter），功率放大器（PA，Power Amplifier），低噪聲放大器（LowNoise Amplifier），開關(guān)（RFSwitch）。目前，引言中提到的四大主要rf巨頭美國射頻公司Skyworks，qualcomm，Qorvo，Broadcom和日本Murata占領(lǐng)了全球rf市場(chǎng)。

五個(gè)rf巨頭在PA和LNA上保有超過90％的市場(chǎng)份額。就濾波器而言，主要有兩種技術(shù)：表面聲波（SAW，Surface AcousticWave）和體積表面波（BAW，Bulk AcousticWave）過濾。目前，SAW濾波器市場(chǎng)被Murata占據(jù)一半，Skyworks約占10％，Qorvo約占4％，其余被孫玉典占據(jù)。，TDK等。大廠瓜分。BAW濾波器市場(chǎng)被美國企業(yè)90％市場(chǎng)占據(jù)。

可以看出，射頻前端是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，可以容納五家國際巨頭的不停發(fā)展。國際巨頭技術(shù)范圍廣，模塊化能力強(qiáng)；模塊化產(chǎn)品是國際競(jìng)爭(zhēng)的主要途徑。每個(gè)巨頭都使用BAWtechnology或其替代產(chǎn)品。

射頻前端的國內(nèi)情況

關(guān)于rf前端的國內(nèi)情況的文章很多。我在這里不做詳盡介紹，僅給出一些共識(shí)性結(jié)論：

1.本土公司通常以分立器件為主要方向；分立器件是當(dāng)前本地競(jìng)爭(zhēng)的主要軌跡。

2.本土公司缺失先進(jìn)的過濾器技術(shù)和產(chǎn)品，并且模塊化能力通常較弱。

5g模塊化挑戰(zhàn)和機(jī)遇的來源

PCB入門級(jí)手機(jī)已經(jīng)遭遇布線空間和rf調(diào)試時(shí)間的挑戰(zhàn)，這為家用模塊芯片的迭代升級(jí)道路開啟了大門。

射頻模組chip不是新產(chǎn)品系列。其實(shí)，rf模塊芯片的使用幾乎與LTE商業(yè)化相吻合。在過去的十年中，各種復(fù)雜的射頻模塊已普遍用以各種品牌的旗艦手機(jī)中。同時(shí)，在大量入門級(jí)手機(jī)中，分立設(shè)備解決方案可以全然滿足所有要求。因此，在過去的十年中，出現(xiàn)了兩個(gè)不同的市場(chǎng)：旗艦機(jī)型的模塊化解決方案和入門級(jí)機(jī)型的離散解決方案。該模塊解決方案要求“高度集成和高性能”，因此價(jià)格很高。盡管分立解決方案需要“中低集成度和中等性能”，但價(jià)格相對(duì)較低。兩種解決方案之間存在巨大的技術(shù)和市場(chǎng)差別。我們可以將其稱之為4g時(shí)代的“模塊差距”。

4G時(shí)代的“模塊鴻溝”

5g的到來徹底改變了這種情況。

與4g入門級(jí)手機(jī)的2?4個(gè)天線相比之下，5G入門級(jí)手機(jī)的天線數(shù)量增加到8?12個(gè)；在4g的基礎(chǔ)上，需要支持的頻段和頻段組合也大大增加。眾所周知，射頻元器件的數(shù)量與天線和頻段的數(shù)量親密相關(guān)，這意味著同時(shí)，由于構(gòu)造設(shè)計(jì)要求，5G手機(jī)留下rf前端的PCB面積無法增加，因此分立解決方案的面積大大大于了可用范圍PCB區(qū)域。這是空間帶來的約束。

另一個(gè)挑戰(zhàn)來自調(diào)試時(shí)間，使用分立器件解決方案的4g射頻調(diào)試時(shí)間通常在一周之內(nèi)，隨著5Grf復(fù)雜度的顯著增加，假設(shè)使用分立解決方案，則調(diào)試時(shí)間可能會(huì)增加3?5次；從成本的角度來看，它還需要耗費(fèi)更高昂的5G測(cè)試設(shè)備，熟知5Gtest工程師資源。如果使用模塊，則大多數(shù)調(diào)試是在模塊設(shè)計(jì)過程中在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的，調(diào)試工作量將更多地轉(zhuǎn)移到軟件方面，因此調(diào)試效率大大提高，這是時(shí)間的限制。

時(shí)間和空間的約束是強(qiáng)大而廣泛的。因此，在入門級(jí)5g手機(jī)中，對(duì)“中，低性能和高集成度”模塊的需要自然而然，該模塊已與旗艦手機(jī)的“中，高性能和高集成度”模塊形成了管腳統(tǒng)一。由于需要高集成度模塊，但指標(biāo)要求不同，因此家用模塊芯片可以從“中低性能”（5g入門級(jí)手機(jī)）發(fā)展到“中高性能”（5g旗艦手機(jī)）。因此，“模塊空隙”已被掃除。

一切都有兩個(gè)方面。填補(bǔ)“模塊鴻溝”后，離散市場(chǎng)的空間也將遭遇高風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于本地分立芯片公司來說，要在模塊產(chǎn)品中找到自己的位置，還需要巨大的資源和實(shí)力。否則，突破將在不久的將來進(jìn)入瓶頸階段。

在5g的早期階段，混合解決方案也已出現(xiàn)在市場(chǎng)上，即使用離散組件和模塊開展混合和匹配的解決方案。該藍(lán)圖的出現(xiàn)有許多合理緣故，包括歷史上形成的“模塊差距”。該方案是妥協(xié)的產(chǎn)物，自我犧牲了一些關(guān)鍵指標(biāo)和面積上的讓步。如果并未專注于國產(chǎn)模塊的芯片公司，就不會(huì)有優(yōu)秀的國產(chǎn)模塊芯片。如果從未優(yōu)秀的國產(chǎn)模塊芯片，模塊解決方案的價(jià)格將永遠(yuǎn)很高。

濾波器技術(shù)簡介分類

BAW濾波器：即體聲波濾波器，具有插入損耗小，帶外衰減大，對(duì)溫度變化不敏感的優(yōu)點(diǎn)。BAW濾波器的尺寸會(huì)隨著頻率的增加而縮小，因此特別適用于1.7ghz以上的中高頻通信。在5g和@中，nz@的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

SAWfilter：即聲表面波濾波器。由石英晶體，鈮酸鋰，壓電陶瓷等壓電材料制成的特別過濾器及其壓電效應(yīng)和表面波傳播的物理特性。SAW濾波器性能安定，易于使用，帶寬等優(yōu)勢(shì)，是1.6ghz以下頻率應(yīng)用的主流。但是，在處置高頻信號(hào)時(shí)，存在插入損耗大，發(fā)熱疑問嚴(yán)重等弱點(diǎn)，因此在處置高頻信號(hào)時(shí)適用性較差。1.6ghz以上的頻率信號(hào)。

LC型濾波器：即電感電容型濾波器。LC濾波器通常由濾波電容器，電抗和電阻的合適組合形成。電感和電容器一同形成lc濾波電路。

射頻模塊的簡短分類

rf前端模塊將兩個(gè)或多個(gè)分立器件（例如射頻開關(guān)，低噪音放大器，濾波器，雙工器和功率放大器）集成到一個(gè)模塊中，從而提高了集成度和性能，并使尺寸變小了。根據(jù)不同的集成方式，主天線rf鏈路可以分成：FEMiD（集成了射頻開關(guān)，濾波器和雙工器），PAMiD（集成多模式多頻帶PA和FEMiD），LPAMiD（LNA，集成多模式多頻帶PA和FEMiD）等；分集天線的射頻鏈路可以分成：DiFEM（集成了LFEM和濾波器），射頻開關(guān)（集成了rf開關(guān)，低噪音放大器和濾波器）。

主天線射頻鏈接

分集天線射頻鏈路

射頻前端的“值密度”

由于5G手機(jī)PCB區(qū)域是受限制的資源，我們需要將更多的rf功能設(shè)備“壓縮”到5g手機(jī)中，因此，當(dāng)我們?cè)u(píng)估每種類型的rf設(shè)備時(shí)，我們需要成立一個(gè)參數(shù)以統(tǒng)一描述，作為體現(xiàn)其價(jià)值和PCB所占面積的綜合指標(biāo)。

ValueDensity=（平均售價(jià)ASP）/（芯片封裝尺寸）

接下來，我們使用工具VD值分析三種類型的產(chǎn)品：濾波器，功率放大器和rf模塊。

1.濾波器@@@的值

首先，由于濾波器通常需要一個(gè)外部匹配電路，因此具體的VD值低于設(shè)備的VD值，讓我們忽視這個(gè)因素，基于以上數(shù)據(jù)，我們可以得出一些結(jié)論：LTCC到quadrature，vd值繼續(xù)增加，從1.2到10.0，增加速度相對(duì)較快。

2.功率放大器的VD值

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，您還可以見到：

a）從2G到4g，vd值從0.6增加到1.5。

b）對(duì)于4g微型產(chǎn)品發(fā)展到CAT1，高功率HPUE發(fā)展到Phase5N或PA，vd值增加到大概2。

3.rf模塊的VD值

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們可以觀察到：

a）接收模塊的一般vd值約為5；

b）接收模塊H/M/L LFEM中的小包裝VD值非常突出，大于10；

c）發(fā)送模塊（FEMiD除外），vd值在4?6之間；

d）FEMiD具有較高的啟動(dòng)模塊FEMiD值，因此，當(dāng)VD與vd值較低的MMMBPA混合時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)合理的PCB布圖效率。

在匯總表的同時(shí)，我們還添加了技術(shù)本地化率和市場(chǎng)本地化率的參考數(shù)據(jù)。一般來說，對(duì)于市場(chǎng)本地化率較低或技術(shù)本地化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本地化數(shù)量的子類型價(jià)格，VD值將會(huì)更高。在相應(yīng)產(chǎn)品的本地市場(chǎng)份額增加之后，將來會(huì)有更多的降價(jià)空間。

吳中山射頻發(fā)射模塊

傳輸1：PA和LC型濾波器的集成，主要應(yīng)用于新添加的3g至6ghz的5g頻段。典型產(chǎn)品為n77，n79PAMiF或LPAMiF。這些新頻段的5GPA設(shè)計(jì)非常具有挑戰(zhàn)性，但是由于新頻段的頻帶相對(duì)“清潔”，因此濾波器的要求不高，因此lc型濾波器（IPD，LTCC）可以勝任。整體而言，此類產(chǎn)品是具有挑戰(zhàn)性但不復(fù)雜的產(chǎn)品，其技術(shù)和成本均由PA操縱。

披露2：PA和BAW（或高性能SAW）集成，典型產(chǎn)品是n41PAMiF或Wi-Fiifem產(chǎn)品，頻帶在2.4ghz左右。的產(chǎn)品是通用頻段，PA的技術(shù)基準(zhǔn)有些挑戰(zhàn)但不高，因?yàn)樗?.4ghz附近工作并且頻段非常擁擠，典型產(chǎn)品需要集成高性能BAW濾波器才能實(shí)現(xiàn)共存。由于此類產(chǎn)品的過濾器功能并不復(fù)雜，因此PA仍具有技術(shù)控制權(quán)；但就成本而言，過濾器可能會(huì)超過PA。通常，此類產(chǎn)品是具有挑戰(zhàn)性但并不復(fù)雜的產(chǎn)品，PA具有一定程度的控制力。

啟動(dòng)3：LowBand啟動(dòng)模塊。LB（l）PAMiD通常集成1ghz以下的4G/5G頻段（例如B5，B8，B26，B20，B28，等），包括高性能功率放大器和幾個(gè)低頻雙工器；在不同的方案中，也可以將GSM850/900和DCS/PCS中的2gTC-SAW集成在一起以更進(jìn)一步提高集成度。低頻雙工器通常需要使用LB技術(shù)來實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的系統(tǒng)指標(biāo)。解決方案中，如果在PAMiDLNA的基礎(chǔ)上集成低噪音放大器（LB），則這種類型的產(chǎn)品叫作LPAMiDPA?？梢钥闯鲞@種產(chǎn)品的復(fù)雜性已經(jīng)很高：2GPA，它需要集成高性能4g/5gpa，有時(shí)還需要集成大功率CoreWLP；對(duì)于過濾器，通常使用晶圓級(jí)封裝（TC-SAW）3?5PA/LNA雙工器。從總成本（假設(shè)需要集成2gpa）的角度來看，占比基本相當(dāng)。LB部分和過濾器部分PAMiD（l）PA需要具有相對(duì)抵消的技術(shù)能力，因此第三步出現(xiàn)在pa和Filter的連接處。

披露4：雙工器/多工器。此類產(chǎn)品通常包括從低頻到高頻的各種濾波器/PA，以及主信道的天線開關(guān)；FEMiD未集成。LTCC產(chǎn)品通常需要集成I.H.PSAW，SOI開關(guān)。村田公司，tc-saw，baw（或等效的PAMiD）和三星來概念此類產(chǎn)品，并且在過去8年中，他們占領(lǐng)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。華為，日本村田和其他手機(jī)制造商已經(jīng)在高端手機(jī)中使用或正在使用大量此類產(chǎn)品。如上所述，有競(jìng)爭(zhēng)力的MMMB供應(yīng)商主要是集中在北美區(qū)域；由于供應(yīng)鏈的多樣化，某些出貨量很大的手機(jī)型號(hào)可能會(huì)考慮使用Multi-Mode（PA）MMMB加PA的體系結(jié)構(gòu)。FEMiDLTCC的及格供應(yīng)商是在北美，中國，韓國和SAW中普遍分布的femid容量非常大（主要在FEMiD和saw中）。如上所述，femid的VD值非常高，整個(gè)解決方案的空間利用率也在合理范圍內(nèi)。

發(fā)射5：m/h（l）巔 峰mid。這種類型的產(chǎn)品是rf前端具有較高市場(chǎng)價(jià)值且也很難集成的領(lǐng)域。它是rf前端市場(chǎng)的FDDLTE。m/h通常遮蓋的頻率范圍是1.5ghz?3.0ghz。該頻段是移動(dòng)通信的金子頻段。前4個(gè)TDD頻段band1/2/3/4在此范圍內(nèi)，前4個(gè)LTETDS頻段b34/39/40/41在此范圍內(nèi)，并且所有商貿(mào)頻段在此范圍內(nèi)，早期的商貿(mào)運(yùn)營商聚合解決方案（Carrier Aggregation）也出現(xiàn)在此范圍內(nèi)（由B1+B3四工器實(shí)現(xiàn)），GPS，Wi-Fi2.4g，Bluetooth等最主要的非蜂窩網(wǎng)communications也可以在此范圍內(nèi)工作。可以想象，這個(gè)大頻率范圍的特性是“擁擠”和“干擾”，這也是高性能BAW濾波器發(fā)揮其技巧的遼闊舞臺(tái)。由于該頻率范圍的商用時(shí)間較長，因此該頻率范圍內(nèi)的pa技術(shù)相對(duì)早熟，核心挑戰(zhàn)來自濾波器組件。

先說明了為什么這個(gè)頻率是移動(dòng)通信的金子頻率。在長達(dá)的發(fā)展過程中，移動(dòng)通信的驅(qū)動(dòng)力來自于移動(dòng)終端的普及率，而移動(dòng)終端普及化的核心挑戰(zhàn)在于性能。頻率過高（例如高于3ghz和高于10ghz）會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體晶體管的特性很快下滑，從而難以實(shí)現(xiàn)高性能。而太低的頻率（例如低于800mhz和低于300mhz）則需要非常大的天線尺寸。用以rf匹配的電感值和電容值也將非常大。在終端尺寸的限制下，超低頻段的射頻性能很難達(dá)到系統(tǒng)指標(biāo)。簡而言之，從有源器件（晶體管）的性能啟程，希望頻率更低；從無源器件（電容器，電感器和天線）的性能角度來看，我希望頻率更高。從有源器件和無源器件之間的本質(zhì)沖突到應(yīng)用程序方面的妥協(xié)以及模塊內(nèi)部的集成就像兩個(gè)強(qiáng)大的冷，暖洋流集聚在全人類移動(dòng)通信雄偉的主通道上，在1.5?3ghz。終端的頻帶已經(jīng)形成了一個(gè)金色的漁場(chǎng)，具有復(fù)雜而有價(jià)值的終端射頻：m/hb（l）pamid。多么美麗！

目前這類高端產(chǎn)品的市場(chǎng)主要由Broadcom，Qorvo和RF360等美國制造商占領(lǐng)。下圖是Qorvo公司在其官方大眾賬戶上提供的芯片開盤分析?？梢钥闯鲞@類產(chǎn)品包括10個(gè)以上的BAW，2?3GaAsHBT，3?5SOI和1CMOS控制器，它們具有很高的rf產(chǎn)品技術(shù)復(fù)雜度。產(chǎn)品通常需要集成vd值超高的設(shè)備，例如四工器或五/六工器。