射頻前端是塊肥肉，高通、聯(lián)發(fā)科搶食
隨著(zhù)4G通信制式的普及以及向5G技術(shù)的演進(jìn)，PA在手機中的地位越來(lái)越重要。特別是隨著(zhù)云服務(wù)、VR/AR等應用的興起，智能移動(dòng)終端開(kāi)始需要更大的數據傳輸速度與更大的帶寬，為了增加帶寬，發(fā)展了載波聚合技術(shù)，還有MIMO（多路輸入輸出）藍牙技術(shù)。這些新的技術(shù)使得射頻的復雜度提高了，對于射頻芯片要求也提高了。
目前全球射頻前端芯片產(chǎn)業(yè)擁有較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，歐美IDM大廠(chǎng)技術(shù)領(lǐng)先，規模優(yōu)勢明顯，臺灣企業(yè)則在晶圓制造、封裝測試等產(chǎn)業(yè)鏈中下游占據重要地位。5G對射頻前端芯片的更高要求催生出BAW濾波器、毫米波PA、GaN工藝PA 等新的技術(shù)熱點(diǎn)，形成新的產(chǎn)業(yè)驅動(dòng)力。
日前，高通和TDK宣布合資公司開(kāi)始運營(yíng)后，火速推出一系列全面性的射頻前端（RFFE）解決方案，包括，除原本CMOS制程PA組件外，首度推出砷化鎵（GaAs）多模功率放大器（MMPA）模塊，與首款支持載波聚合（Carrier Aggregation，CA）的動(dòng)態(tài)天線(xiàn)調諧解決方案。供應鏈消息稱(chēng)，全球最大GaAs晶圓廠(chǎng)臺灣穩懋簽下高通PA及RF組件的代工大單。聯(lián)發(fā)科也宣布旗下旭思投資再度收購功率放大器（PA）廠(chǎng)商絡(luò )達股權，以期待盡快完成此次并購。銳迪科GSM射頻器件累計出貨20億顆，建廣資本成立新公司Nexperia整合前端后端產(chǎn)線(xiàn)。此外，射頻大廠(chǎng)Qorvo、Skyworks紛紛發(fā)布射頻前端新產(chǎn)品及增加濾波器產(chǎn)能。
數據顯示，手機射頻（RF）前端模塊和組件市場(chǎng)發(fā)展迅猛，2016年其市場(chǎng)規模為101億美元，預計到2022年將達到227億美元，復合年增長(cháng)率為14%。這樣的高速增長(cháng)，惹得其它半導體市場(chǎng)中的廠(chǎng)商羨慕不已。
手機芯片向多模方向發(fā)展以及支持頻段數量指數性增加，導致手機射頻前端模塊數量快速增長(cháng)，預計到2019年，全球移動(dòng)通信終端的總出貨數量可達28億臺。手機芯片毛利率持續下滑，高通、聯(lián)發(fā)科、展訊向射頻+芯片一體方案延伸，橫向拓展切入產(chǎn)業(yè)，搶食大蛋糕。
但是，各種手機射頻前端組件的增速不一，如天線(xiàn)調諧器（Antenna tuners）的復合年增長(cháng)率為40%，濾波器（Filters）的復合年增長(cháng)率為21%，射頻開(kāi)關(guān)（Switches）的復合年增長(cháng)率為12%，而射頻功率放大器和低噪聲放大器（PAs & LNAs）的復合年增長(cháng)率僅為1%。
2016~2022年手機射頻前端模塊和組件市場(chǎng)
濾波器是射頻前端市場(chǎng)中最大的業(yè)務(wù)板塊，其市場(chǎng)規模將從2016年的52億美元增長(cháng)至2022年的163億美元。濾波器市場(chǎng)的驅動(dòng)力來(lái)自于新型天線(xiàn)對額外濾波的需求，以及多載波聚合（CA）對更多的體聲波（BAW）濾波器的需求。
功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）是射頻前端市場(chǎng)中第二大的業(yè)務(wù)板塊，但是其增長(cháng)乏力。高端LTE功率放大器市場(chǎng)的增長(cháng)將被2G和3G市場(chǎng)的萎縮所平衡。由于新型天線(xiàn)的出現和增長(cháng)，低噪聲放大器市場(chǎng)將穩步前行。
LNA LMM和LNA RDM
開(kāi)關(guān)是射頻前端市場(chǎng)中第三大的業(yè)務(wù)板塊，其市場(chǎng)規模將從2016年的10億美元增長(cháng)至2022年的20億美元。該市場(chǎng)將主要由天線(xiàn)開(kāi)關(guān)業(yè)務(wù)驅動(dòng)而增長(cháng)。
天線(xiàn)調諧器是射頻前端市場(chǎng)中最小的業(yè)務(wù)板塊，2016年市場(chǎng)規模約為3600萬(wàn)美元，預計2022年將達到2.72億美元。該市場(chǎng)的主要增長(cháng)原因是調諧功能被添加到主天線(xiàn)和分集天線(xiàn)中。
兩位數增長(cháng)帶來(lái)“甜蜜的煩惱”
部署和接入3G和4G LTE網(wǎng)絡(luò )加速智能手機的發(fā)展，人們可享受更多的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，包括即時(shí)消息、音樂(lè )、照片、電影、視頻聊天等。高品質(zhì)的視頻下載和上傳是對增強帶寬和峰值數據速率的“無(wú)限”驅動(dòng)。
iPhone智能手機支持的頻段數量
移動(dòng)數據的這種持續性增長(cháng)已經(jīng)導致需要使用更多的無(wú)線(xiàn)電頻譜。在移動(dòng)通信中，隨著(zhù)用戶(hù)數量和技術(shù)種類(lèi)的激增，無(wú)線(xiàn)電頻譜成為稀缺資源。
為了應對上述的這種過(guò)度需求，手機必須滿(mǎn)足復雜的要求，例如：
•支持區域和全球漫游的多頻帶；
•支持多種蜂窩模式，包括2G、3G、4G、WiFi、藍牙（Bluetooth）、近場(chǎng)通信（NFC）、全球定位系統（GPS）；
•利用多輸入多輸出（MIMO）改善通信質(zhì)量，使得數據速率提高和有效范圍增加；、
•利用智能天線(xiàn)技術(shù)（如波束成形或分集）來(lái)增強單個(gè)數據信號的性能；
•載波聚合（CA）支持更寬的帶寬，提升帶寬體驗，如提供更高的峰值數據速率、更大的總體網(wǎng)絡(luò )容量和更低的延遲等。
所有這些要求（頻帶從低頻到高頻）給手機射頻前端架構、設計和制造帶來(lái)了巨大的挑戰。
因此，手機射頻前端產(chǎn)業(yè)對“創(chuàng )新”求賢若渴，其創(chuàng )新主要體現在三個(gè)方面：
•材料：開(kāi)發(fā)新的射頻SOI襯底，如SOITEC公司的e-Si襯底，以減少襯底漏電或減小寄生電容；
•設計：新型內部組件設計，如ACCO公司的功率放大器，可以提高基于SOI的功率放大器性能，并可以與用于中低頻帶的砷化鎵（GaAs）功率放大器展開(kāi)成本競爭；
•架構：將三個(gè)雙工器（duplexer）集成到六工器（hexaplexer）中，或者構建多模多帶功率放大器模塊，可以工作于所有的低頻帶、高頻帶或中頻帶；
手機射頻前端的創(chuàng )新之處
四家廠(chǎng)商壟斷九成市場(chǎng)，新玩家如何突圍？
博通（Broadcom）、Skyworks、Qorvo和村田（Murata）已經(jīng)確立了在手機射頻前端市場(chǎng)中的領(lǐng)先優(yōu)勢。而新廠(chǎng)商必須能夠大批量供應滿(mǎn)足手機行業(yè)需求的產(chǎn)品，同時(shí)還要獲得大客戶(hù)的支持。
另一方面，一旦新技術(shù)落地，可能在五年內占領(lǐng)市場(chǎng)，并改變制造商和供應商的產(chǎn)業(yè)格局。
舉個(gè)例子，在天線(xiàn)射頻開(kāi)關(guān)（RF-switch）中，SOI開(kāi)關(guān)從2010年的不到20%市場(chǎng)份額增長(cháng)至2016年的95%市場(chǎng)份額，Peregrine等公司從藍寶石上硅（Silicon-on-Sapphire, SOS）切換至SOI。
當創(chuàng )新發(fā)生時(shí)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈將改變，廠(chǎng)商要么努力適應，要么黯然離開(kāi)。襯底供應商和代工服務(wù)商將受到這種快速技術(shù)變革的深刻影響。
射頻前端產(chǎn)業(yè)的整合并購歷史 射頻前端產(chǎn)業(yè)的整合并購歷史
領(lǐng)先的廠(chǎng)商和潛在的“顛覆性技術(shù)”廠(chǎng)商
短期內，類(lèi)似Cavendish Kinetics擁有低損耗RF MEMS xPxT開(kāi)關(guān)的廠(chǎng)商可以實(shí)現射頻前端架構的創(chuàng )新，且無(wú)需昂貴的雙工器和多路復用器。
從長(cháng)遠來(lái)看，潛在的技術(shù)創(chuàng )新甚至可以顛覆手機射頻產(chǎn)業(yè)。例如，Seamless Waves公司正在開(kāi)發(fā)基于CMOS的可調諧模數轉換器和可調諧數模轉換器，其可以主動(dòng)地聚焦于特定頻率，并調整帶寬，從而僅轉換輸入信號的所需部分。如果這項技術(shù)設法實(shí)現智能手機所需的低功耗和小尺寸，將很有可能改變射頻前端產(chǎn)業(yè)，并衍生出更多的創(chuàng )新發(fā)展。
未來(lái)在現有產(chǎn)品線(xiàn)市場(chǎng)高速增長(cháng)的同時(shí)，對于國內產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)來(lái)說(shuō)，在BAW濾波器、GaN PA和毫米波PA等領(lǐng)域將產(chǎn)生全新發(fā)展機遇。
設計方面，唯捷創(chuàng )芯（Vanchip）的3G/4G射頻前端方案已實(shí)現穩定出貨，營(yíng)收逐年增長(cháng)，銳迪科在與展訊合并為紫光展銳后，對PA事業(yè)部投入巨大，迅速在多條產(chǎn)品線(xiàn)推出新產(chǎn)品；代工方面，三安光電與老牌砷化鎵、氮化鎵化合物半導體晶圓制造代工廠(chǎng)商GCS成立合資公司，GaAs產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現小規模量產(chǎn)，GaN產(chǎn)線(xiàn)試產(chǎn)中；封測方面，長(cháng)電科技擁有的SiP和Flip-chip封裝工藝是提高射頻前端芯片集成度的核心技術(shù)。
國內方面，濾波器產(chǎn)品的國產(chǎn)替代化同樣取得一定進(jìn)展，利用2016年手機元器件整體缺貨的機會(huì )，無(wú)錫好達電子的SAW濾波器產(chǎn)品成功進(jìn)入中興、金立、魅族等手機供應鏈。另一方面，國內功率放大器設計廠(chǎng)商如紫光展銳等，也認識到了濾波器技術(shù)在未來(lái)射頻前端芯片中的重要性，成立MEMS研發(fā)團隊，力爭在濾波器、雙工器等領(lǐng)域取得突破。
