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5G将如何影响手机射频前端这一关键组件的技术开发和市场格局？RF前端器件的价值会有什么变化呢？5G时代的来临将对射频前端市场竞争格局带来怎样的影响？《电子工程专辑》分析师团队将通过国金研究报告为大家揭示5G终端射频前端这一细分产业的动态变化和市场格局发展趋势。
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高通近日宣布从TDK手中买下双方合作企业RF360的剩余股份，以便将RF射频前端（RFFE）产品纳入公司统一的内部开发团队，从而让高通拥有从RF前端到基带的完整5G解决方案。TDK所占RF360的股份权益价值为11.5亿美元，再加上高通前期投资和合作企业债务，高通花费在RF360上的总投资高达31亿美元。长期来看，高通的投资回报也相当丰厚。将RF360的研发团队、技术产品和业务整合到高通5G业务，将使高通能够为5G手机OEM客户提供完整的端到端5G解决方案。RF360的sub-6GHz和毫米波器件包括功率放大器(PA)、滤波器、多路复用器、天线调谐器、低噪声放大器(LNA)、开关和包络跟踪(envelope-tracking)等产品。
虽然高通一直是5G的积极推动者和技术领头羊，但真正进入5G时代才发现自己的领先优势已经不像以前那么明显了。华为自己研发的应用处理器和5G芯片对高通直接发起了挑战，三星也不甘落后自行研发AP和5G芯片。即便苹果因为缺失5G芯片而不得不与高通合作，但也不会甘心一直使用高通的5G芯片。此外，5G对射频要求比3G/4G更为严格，使得RF前端成为高价值和强化竞争优势的关键器件。从市场竞争和消费者需求来看，5G通信器件与AP应用处理器的集成也是大势所趋。综合以上因素，高通花大价钱从TDK手中买下RF360全部股份也就顺理成章了，毕竟合作开发需要协调双方利益，会影响开发效率和产品面市。
那么5G将如何影响手机的射频前端这一关键组件的技术开发和市场格局呢？RF前端器件的价值会有什么变化呢？5G时代的来临将对射频前端市场竞争格局带来怎样的影响？《电子工程专辑》分析师团队将通过《国金研究报告》为大家揭示5G终端射频前端这一细分产业的动态变化和市场格局发展趋势。一、终端射频前端: 5G手机加速渗透，带动射频前端高增长
1. 射频前端：终端通信核心组成
射频前端介于天线和射频收发之间，是终端通信的核心组成器件。手机通信模块主要由天线、射频前端、射频收发和基带构成，其中射频前端是指介于天线与射频收发之间的通信元件，包括滤波器、低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、开关和天线调谐器。[li]滤波器：用来滤除消除噪声，干扰和不需要的信号，从而只留下所需频率范围内的信号。[/li][li]双工器、三工器、四工器和多路复用器通常采用多个滤波器的组合，手机中使用的滤波器主要采用SAW(表面声波)和BAW(体声波)两种技术制造。[/li][li]PA：在发射信号时通过PA放大输入信号，使得输出信号的幅度足够大以便后续处理。PA质量和效率对手机的信号完整性和电池寿命至关重要。用于放大接收信号的称为低噪声放大器(LNA)。[/li][li]开关：开关在打开和关闭之间切换，允许信号通过或不通过。可分为单刀单掷、单刀双掷、多刀多掷开关。[/li][li]天线调谐器：天线调谐器位于天线之后但在信号路径的末端之前，使得两侧的电特性彼此匹配以改善它们之间的功率传输 。由于实现匹配的方式因信号频率而异，因此该设备必须是可调的。[/li]
从具体信号传输路径来说:[li]信号接收路径：天线(接收信号)-开关&滤波器-LNA(小信号放大)-射频收发-基带。[/li][li]信号发射路径：基带-射频收发-PA(功率放大器)-开关&滤波器-天线(发射信号)。[/li]
2. 通信技术升级，射频前端价值量倍增
每一代蜂窝技术都会带来新技术和新的射频前端价值量。回顾从2G到4G技术的发展，每一代蜂窝都带来了新的技术，从2G到3G增加了接收分集；3G到4G增加了载波聚合、更高的频段和WiFi的2x2 MIMO(Multi-input Multi- output)；4.5G的进一步升级又增加了超高频、4x4 MIMO和更多的载波聚合。更多的频段、更多的技术带来了相应的射频前端元器件的价值量不断增加。
从价值量来看：1）2G到4G，射频前端单机价值量增长超10倍；2）4G到5G，射频前端单机价值量增长有望超三倍。[li]2G：平均成本<1 美金，结构简单，只需要1个PA搭配一组滤波器及天线开关就可运行。[/li][li]3G：平均成本2.6美金，增加了接收线路，相应的元件用量增加。[/li][li]4G：平均成本7.2美金，频段数量不断增加，元件数量与复杂度远较2G/3G终端更大。[/li][li]4.5G：平均成本16.35美金，更多载波聚合增加了更多的元件。[/li][li]5G：平均成本>50美金，频段更提升至6GHz及毫米波段，带来更多射频元件以及更多高价值量的射频元件。[/li]
3. 5G网络分步演进，终端芯片走向集成
网络端，从NSA(非独立组网)到独立组网(SA)。5G网络建设分两步，早期5G部署将会使用非独立组网的方式，即利用4G的核心网络进行5G的覆盖，同时兼容4G，该架构将逐渐升级到独立组网(SA)。
为了节省成本、空间和功耗，5G SoC和5G射频芯片的集成将会是趋势，而5G智能型手机设计有三个演进阶段：[li]第一阶段：初期5G与4G LTE数据的传输将以各自独立的方式存在。5G技术多来自 LTE-Advanced Pro 的演进发展，但 4G 和 5G 两者的编码方式不同，且使用的频段各异，因此，初期 5G 与 4G 数据的传输将以各自独立的方式存在。智能型手机部分将是 1 个 7 纳米(nm)制 程的 AP 与 4G LTE(包含 2G/3G)基频芯片的 SoC，并配置一组射频芯 片(RFIC)。而支持 5G 数据 传输端则完全是另一个独立配置存在，包括一个 10nm制程、能同时支持Sub-6GHz 及毫米波段的 5G 基频芯片，前端配置 2 个独立的射频元件，包括一个支持 5G Sub-6GHz 射频 IC，另一个支持毫米波射频前端天线模块。[/li][li]第二阶段：5G 智能型手机市场仍处于早期阶段，加上制程良率与成本等考量，主流配置仍会是一颗独立 AP 与一个体积更小的 4G/5G基带芯片。[/li][li]第三阶段：将会实现 AP 与 4G/5G 基频芯片 SoC 的解决方案，LTE 与 Sub-6GHz 射频 IC 也可望进一步集成。而毫米波射频前端仍必须以独立模块存在。[/li]
4. 2019年是5G手机元年，2020年有望加速渗透
2019年是5G手机元年，sub-6G手机2020年开始加速渗透。在营运商网络部署初期，毫米波手机使用效益相对较低，同时由于成本与体积问题的存在，预计2019-2022 年将以 Sub-6G为主。
为什么看好2020年5G加速渗透?[li]需求端：2019 年下半年的换机需求有一部分会递延到明年购买 5G 手机。[/li][li]供给端：2019 年下半年的去库存和明年补库存。2019 年下半年手机厂商一定会大规模的去4G手机的库存，因为到明后年这部分机型很难卖出去了。同时，到明后年，5G手机相对成熟，又要开始一波补库存。[/li][li]价格端：5G手机售价往中低端渗透推动 5G手机加速渗透，华为Mate 20 X 5G手机售价六千多价格低于预期，我们认为这是一个很好的信号，预计国内5G手机的渗透到 2020年中有望到3000元以上的机型，到2020年底2021年将渗透到2000元以上的机型。[/li]
尽管手机整体市场增长放缓，但由于射频元件随着网络升级是累加的，随着 LTE-A Pro 复杂度的提升和 5G射频元件的增加，射频前端市场仍然会持续高增长。
在中性假设下，假设 5G手机渗透率与4G 同步，2020年全球的5G手机销量1.8-1.9 亿部，国内至少8000 万以上。乐观假设下:参考目前国内各厂商的forecast和假设苹果三款 5G手机，国产品牌 2020 年5G手机加总超过 1.5 亿部，乐观情况下，2020 年全球的 5G手机销量将接近 2.5 亿部，5G baseband/ap和射频前端半导体， 有可能准备2.8-3.0亿颗。
二、5G射频前端:变化中的机会
1. 5G核心技术：CA、MIMO、调制方案
5G 技术变化比较多，我们会听到很多相关名词，比如载波聚合、massive MIMO，高阶 QAM(正交振幅调制)等等。事实上整个通信技术的升级都是围绕着香农定理，而 相关的技术升级也是围绕香农公式提高系数123信道容量C，具体来说:[li]增加系数1的物理含义是：增加MIMO 数和增加基站密度(超密集组网);[/li][li]增加系数2的物理含义是：增加频谱宽度，一种是使用新的频段，比如增加 sub-6G和毫米波段的新频谱，或者是CA(载波聚合)的方式提升频谱使用效率。[/li][li]增加系数3的物理含义是：提高信噪比，主要是通过更高阶的QAM 调制方式。[/li]
2. sub-6G：核心技术给射频前端带来的变化
(1)MIMO：增加独立射频通道，增加天线调谐和天线开关
MIMO：是一种使用多根天线发送信号和多根天线来接收信号的传输技术。实现在相同频带内的同一载波上传输不同的信息。这种技术又被称为空间复用，每个天线单独馈点。5G-Sub 6G将增加更多的MIMO，4x4下行链路MIMO将是5G的强制要求。
对射频器件的影响: [li]需要更多的天线和更多的独立射频通道，相应射频前端元件同步增加。[/li]
5G sub 6G 手机端，4x4下行链路 MIMO 将是强制要求，可能会是 1T4R(NSA)或者 2T4R(SA)，这对已经支持可选下行 4x4 LTE MIMO 的手机设计，这种改变并不明显，对于其他许多手机需要大幅 增加射频器件(LNA，开关、滤波器等)、信号路 由复杂性和天线带宽， 需要 4 根天线和 4 个独立的射频通道。如果考虑上行 MIMO，增加的元器件更多(PA，开关，滤波器等)。[li]高性能的天线调谐(antennatuner)和天线转换开关用量增加。[/li]
更多的MIMO需要增加更多的天线，但是由于手机空间有限，单台手机可装载的 天线数量有限， 因此需要使每根天线能够高效地支持更宽的频率范围，将天线数量保持在可承受范围内。1更多的 antenna tuner 来提高辐射效率;2由于增加的天线数量有限，需要高性能天线转换开关能够最大化信号连接的数量，因此天线开关的数量也会增加。
(2)更多的CA和更高的频段：频段数不断增加
根据本章第 一小节的分析，提升频谱宽度能提高信道容量，进而提升传输速率。而提升频谱宽度有两种方式，一种是通过载波聚合(C A)提高频谱使用效率;另一种是发展新的频谱。
载波聚合(CA)提升频谱使用效率。CA 是将多个载波聚合成一个更宽的频谱，同时可 以把不连续的频谱碎片聚合到一起，提高传输速率和频谱使用效率。可分为：带间载波聚合、带内载波聚合(连续/不连续)。[li]载波聚合带来频段数的大幅增加。从 4G LTE4G 到 4G LTE-Advanced Pro， 载波聚合组合的数量呈指数级增长，频段数也快速增加，从4G LTE 的 66 个增加到 4G LTE-Advanced Pro 1000多个，5G 将带来更多的载波聚合，预计总频段数将超过 1 万个。[/li]
载波聚合对射频前端的影响:
由于载波聚合带来了频段数量的大幅度增加 ，但是不会带来天线数量的增加，因此天线开关数量会增加。
滤波器的数量会大幅增加， 因为载波聚合会带来频段数的增加 ，而增加一个频段需要增加至少 2-3 个滤波器。PA和 LNA不一定会增加，其他开关数也会增加。因为 PA 和 LNA 带宽比较宽，可以多个频段共用，用开关切换，因此相应的 PA、LNA 的开关数也会增加。
发展新频谱使用资源
发展新频谱使用资源是通信技术发展的持续推动的方向。例如 2G 仅使用 900MHz、1800MHz 两个频段，3G 新增 1.9GHz、2.1GHz、2.6GHz 等几个主要频段，而 4G 通讯发展至今已定义多达 60 多个频段。5G NR 已定义的频谱范围则提高至 6GHz(FR1)，及过去蜂巢式行动网络从未使用过的毫米波段 (FR2)。
新的频谱资源开发有朝更高频段、更大频谱使用范围发展的趋势，5G 通讯使用更高的频段，一方面是寻求更多可作为全球通讯使用的频段， 二方面是高频段拥有更宽广的频谱资源，能提供 Gbps 级传输应用服务。如 4G LTE 移动通信技术使用频段从 700MHz 横跨至 3.5GHz，而在 Rel.15 版本的 5G NR 已定义的频谱范围则提高至 6GHz(FR1)，及过去蜂巢式行动网络从未使用过的 毫米波段(FR2)。
5G 新频谱对射频前端的影响:
1）更多更高的频段:
更多的频段带来射频元件的同步增加。
滤波器：BAW/FBAR用量的增加。由于 SAW 只支持 2G 以内的频段，因此 5G-sub 6G 将带来适合 2G 以上高频段的 BAW/FBAR 用量的增加;
2）更大的带宽:最大单通道带宽由 4G 的 20 MHz 变为 5G sub6 的 100 MHz。在一定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC(低温共烧陶瓷，Low Temperatrue Co-fired Ceramic)陶瓷滤波器。带宽变得越 宽，滤波 器的一 致性难度 提升， 温漂问题 难度增大 ，在一 定情况下需要使用适合大带宽的 LTCC 陶瓷滤波器。PA性能提升，需要覆盖更大的带宽。
3)更高阶的QAM 调制：射频前端性能提升
QAM 调制又叫正交幅度调制，把多进位与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。更高阶的QAM 调制可以提升传输速率，256QAM 调制的速 度是 64QAM 调制的 1.3 倍。5G 将会使用更高阶的 QAM 调制。
更高阶的QAM 调制对射频前端的影响:
PA等射频器件需要更高线性度等性能。
QAM 调制点的数量越多，发送的信息越多，频谱效率越高。但点数越 多，它们在载波上的幅度越接近，信号越可能受到噪音或干扰。RF 组 件的性能必须提高。比如 QAM256 调制将需要更高的 PA 线性度。此 外满足这些 PA 性能要求可能会带来功耗上的挑战。
3. 毫米波：革命性的变化
毫米波射频前端和天线整合成毫米波(mmWave)天线模块。毫米波射频 模块不仅可以集成 PA，滤波器，开关和 LNA，还可以集成天线和天线调谐器， 最终通过 AiP 或 AoP 技术封装成毫米波天线模组，在这个模组内把天线预先整 合好，提前做 好天线的 调整工作 ，让所有 器件都能 更智能地 协同工作 ，从而很 容易形成波束，保障信息传输质量。
毫米波带来工艺和材料升级。滤波器:由于 BAW 目前一般支持频段 6G 以内，因此毫米波段有望使用 IPD 或者陶瓷等技术 A&LNA&开关:毫米波 段的应用将会采用更多advanced SOI 技术。
4. 射频前端半导体：模块化是必然趋势
射频前端半导体模块化是趋势。由于智能型手机空间有限，而元件增加， 射频前端元件模块化是必然趋势。4G 时代集成度不同的射频前端模组种类较多， 比如 ASM，FEMiD，PAMiD 等等。目前模组化程度最高的是 PAMiD，由于 PA 使用 GaAs HBT，LNA 和射频开关使用的 RFSOI 等，滤波器采用 MEMS 工艺， 因此滤波器的集成是难点。
复杂度提升，空间有限，促进模块化趋势
随着通信技术的升级，手机射频前端的复杂度不断提升。如下图 iPhone 和 Android LTE RFFE 的设计演变。LTE 演进的下一步功能更高设备中引入更 高阶调制(256QAM)，将 3x20MHz 系统的最大理论吞吐量推至 600mbps 或 速度提高 33%。此外，不久之后实施了 4x4 MIMO 天线布局。同样，这些进步 增加了 RFFE 整体的复杂性。
分配给射频前端的 PCB 板面积没有增加，模块化成必然趋势。尽管射频 前端的用量和复杂性急剧增加，但分配给该功能的 PCB 空间量却不断下降，通 过模块化提高前端器件的密度成为趋势。
目前射频组件中模块占市场的 30%，未来比例会逐渐上升。根据 Navian 估计模块现在占 RF 组件市场的约 30%，在模块化趋势下，该比率将在未来逐 渐上升。从村田滤波器出货来看，模块中滤波器出货占比目前超过了50%，预 计未来比例也将逐步增加。
苹果，三星，华为，小米等大部分手机都有不同程度的模块化。按面积来看，以 iPhone X为例，模块化射频器件的面积占比接近了百分之五十。以三星 为例，2012 年三星 Galaxy SIII 中只有 6%的主要射频元件集成在模块中，而这些元件占射频前端 BOM 成本的26%(不包括RF收发器)。相比之下，模块化组件占三星 Galaxy S8 Plus 中射频前端BOM的 87%。
不同材料的模块化以及减少射频器件之间的干扰是难点 。射频前端器件总体分为两种工艺，一种是半导体工艺(PA/LNA/开关)，另一种是 MEMS 工艺(滤波器)。由于 PA 使用 GaAs HBT，LNA 使用 GaAs/SiGe，射频开关使用 RF SOI 都是属于半导体工艺，而滤波器采用 MEMS 工艺，因此滤波器的集成是难点。
3G/4G 会是分立式和模块式并存，5G 增量部分大部分都是模块
3G/4G 时代射频前端集成度取决于设计和性价比，分立式和模块并存。出 于空间的考虑，4G 高端机需要部分射频器件采取模块形式，但是射频前端模块 成本相对会高，因此低端机主要是分立式的。一般来说射频集成度与其他类似 设计和定价的智能手机中的射频部分的成本是直接相关的。
5G 时代新增的大部分是模块，且集成度将不断提升。[li]模块化趋势，5G 新增大部分是 PAMiD、 PA+FEMiD、DRM 模块。 由于手机空间有限，而 5G 需要增加大量的射频前端器件，因此，对于 5G 频段新增的射频前端器件，主要是模块形式，除了一部分 antenna plexer，小开关，天线调谐开关等之外，大部分的增量都是 模块。[/li][li]射频模块里的集成度也在不断提升。最开始用于低(大约<1GHz)， 中(~1-2GHz)和高频(~2-3GHz)频率的射频器件被封装在三个单 独的模块中。之后低频段模块扩展到 600MHz，中频和高频模块合二为一。模块中集成的器件也越来越多，超高频(~3-6GHz)模块将会 支持现有的 LTE 频段和 5G 带来的新频段。毫米波将是颠覆性的变化， 将天线和射频前端集成在一个模块当中。[/li]
PA 模块 skyworks 占领先，avago 在高端 PA 模块中保持着强势地位， 接收分集模块村田出货最大。由于 PA 市场主要是由 Qorvo，Avago， skyworks 占据，因此 PA 模块这三家占比最高，其中 skyworks 中低频模块出货量较大，而 avago 则在中高频高端 PA 模块市场占据强势地位，而接收分集模块村田出货最大。
三、4G到5G射频前端空间测算：结构性的增长
1. 整体高增长：元件数量+复杂度大增，市场空间翻倍增长
全球射频前端市场空间到 2022 年将超 300亿美元，复合增速高达14%。 正如我们前一章讨论的，5G 技术的升级和变化带来射频前端行器件数量和价值量的提升，全球射频前端市场将由 2017 年的 151 亿美元，增加到 2023 年的 352 亿美元，年复合增速高达 14%。
2、 结构性：滤波器>LNA/开关/调谐>A
射频前端价值量增长具有结构性，滤波器、开关等未来增速最快 。射频前端器件虽然整体是高增长的，但是不同的射频前端器件增长 也是结构性的。其中滤波器由于跟频段数相关，增加频段就 要增加滤波器，因此滤波器 未来几年复合增速高达19%，而 PA 由于是化合物半导体工艺，带宽较宽，因此可以多个频段共用一个 PA，数量上增速相对缓慢。
(1) 滤波器：增速最快，贡献了射频前端 70%的增量
声学滤波器 SAW 和 BAW 滤波器目前是主流，SAW 成本低占据 73%市场， BAW 更高频率。手机端的滤波器主要以声学滤波器为主，包括 SAW，TC- SAW(温度性能改进的 SAW)，BAW/FBAR 等。在 SAW 和 BAW 之间，成本 和高频性能是两个主要参考因素， BAW 因为在高频下具有更好的隔离度和插 损，因此高频性能较好，SAW 由于成本更低价格更便宜，目前仍然占据滤波器 市场的大部分，根据 Resonant 的预测数据，SAW 滤波器目前占终端滤波器市 场高达 73%。
Avago 等美系厂商占比 90%以上 BAW 的市场，SAW 则由村田为代表的 日系厂商主导。在供应格局方面，BAW 滤波器领域 Avago 是龙头，市占率 60% 左右，其次是 Qorvo 占比 30%。而 SAW 滤波器领域，村田是龙头占据了 50% 的份额，另外两家日本供应商 Taiyo Yuden 和 TDK 紧随其后。
5G sub 6G增量:sub 6G主要以 LTCC和 BAW为主要的增量。5G新频 段有两个特点，一个频率更高，另一个带宽更宽，因此对于 5G 新增滤波器， BAW / FBAR 滤波器可以处理高达 6GHz 的频率，具有低损耗特性，带外抑制 好，适用于相 邻的频谱 之间的滤 波。而传 统的声学 滤波器目 前不适应 极宽的带 宽，需要更宽带宽的情况下 LTCC 滤波器将会是选择方案。
核心驱动：CA+频段增加，滤波器用量跟频段线性相关， 一个频段对应至少 1-2 个以上的滤波器。滤波器不论从数量和价值量上来看都是增长最快的。1从价值量上来看，滤波器增长强劲，双工器和多工器占比提升，整个滤波器价值量将由 2018 年的 92 亿美金增加到 2025 年的 280 亿美金，2025 年将占射频市场的 70%。2从量上来看，增长也非常快，出货量将占2025 年射频市场的 72%。
5G 毫米波增量：IPD 和陶瓷滤波器将可能会是选择。Skyworks 在其 5G 白皮书中有提 到类似观 点，并不 认为声学 滤波器也 可以解决 毫米波的 问题，将 无源器件集成到硅，玻璃或陶瓷衬底中的 IPD(集成无源器件)滤波器将会是 选择。
(2) PA：整体增长相对平缓
PA 数量增加有限，价值量有提升。PA 主要是对发射的射频信号进行功率 放大，因此 5G 增加信号发射链路就需要增加 PA，但是因为 PA 带宽较宽，可 以多个频段共用，比如采用多模多频的 PA，因此，1从量上来看，PA 没有什 么增长，主要多模多频 PA 的整合程度提高以及低端手机市场(2G 手机)的减 少。2整体价值量有一定增长，因为多模多频 PA 价值量更高，PA 的价值量将 由 2018 年的 44.5 亿美金增加到 2022 年的 50 亿美金。
Skyworks，Avago，Qorvo 是 PA 的三大玩家。PA 是属于射频前端中的 有源器件，设计制造难度较大，目前 skyworks 是全球第一大供应商，Avago 和 Qorvo 位列二三，三家公司占据了全球手机 PA 市场的 80-90%，成为寡头 垄断。
GaAs 将仍然是高端 PA的首选技术，毫米波可能采用 SOI PA。目前砷化 镓 PA 依然是主流，随着 LTE Pro 和 5G Sub 6G 的要求的提升，GaAs 渗透率 也将提升。虽然 CMOS PA 越来越成熟并有集成的优势但是因为参数性能的影 响，它只适用于低端市场，而毫米波可能会采用SOI PA。
5G 对 PA 提出了新的要求。为了支持 5G Sub 6G 新技术，需要新增超高频的 PA，比如 2T4R 中 2x2 的上行 MIMO 就需要增加额外的 PA，5G 更大的带宽对 PA 提出了新的功耗要求，同时需要更高的线性度，PA 的功耗控制，结构封装中的热管理也变得更加重要。
(3) 开关：快速增长，SOI 是首选技术
手机中天线开关用量非常多， 种类也很多，按结构可以分为单刀双掷，单刀多掷，多刀多掷开关，按用途可以分为 Tx-Rx 开关，Atenna Cross 开关， Rx 开关等。
射频开关将迎来强劲的增长，无论是仅用于 Rx还是用于 Rx / Tx。不论是 价值量和数量，射频开关都将迎来高增长，全球射频开关市场空间将由2018 年的 14.5 亿美金增加到 2025 年 23 亿美金，其中 Rx / Tx 开关的增长将来自 MIMO 的分集天线处的 Tx 使用和由于 CA 和更多频段带来的天线切换数增加。
SOI 仍然是射频开关的首选技术，RF MEMS 技术将进入高端天线开关市 场。从技术上来看，目前 SOI 仍然是射频开关的首选技术，由于 Bulk-CMOS 为了可能会逐渐退出市场，而 RF MEMS 技术将在 2019 年开始渗透，并在高 端天线开关市场稳步增长。
( 4) 天线调谐：随着天线数量和复杂度提升高速增长
天线设计挑战增多，天线调谐用量增加。14G 时代由于全面屏的推广， 摄像头增多等 ，使得天 线净空变 小，天线 设计难度 增长效率 变低，需 要越来越 多的调谐开关提升天线性能。25G 给天线设计带来更多的挑战，从 4G 开始到 现在的 5G，MIMO 逐渐增加，频段也越来越多，这就带来天线的增加，在 Sub-6Ghz 的时候，需要 8 到 10 个天线，但到了毫米波时代，手机天线会增加到 10 到 12 根甚至更多，在天线数量增加的同时，留给天线的空间却越来越小， 需要类似孔径调谐(Aperture Tuning)、阻抗调谐(Impedance Matching)和更 小的天线解决方案和低损耗的调谐来解决。
天线调谐用量快速增长。随着 5G 4x4 MIMO 和 8x8 MIMO 架构带来的更多的天线数量和天线设计难度增 加，天线调谐开关用量快速 增加，需要更多的孔径调谐提升天线带宽 ，更多的阻抗调谐提升天线辐射效率 。天线调谐开关市场将从 2018 年的 4.5 亿美金增加到 2025 年的 12.3 亿美金。目前孔径调谐器占总体积的 75%以上，但阻抗调谐市场将迅速增长，2025 年将占整个天线调 谐开关市场的 70%。
天线调谐开关技术路径 SOI 是主流，RF MEMS 份额也将逐渐提升。SOI 是主流技术，被 Qorvo(Qorvo 占目前调谐市场 70%)和 Skyworks 等大厂商所使用。Cavendish Kinetics(CK)等厂商的 RF MEMS 工艺损耗非常低，获得市场认可，份额也在逐渐提升。
( 5) LNA: 随着接收通路增加稳定增长
LNA 市场将稳步增长，特别是因为新增了接收通路。LNA 主要是用于接收信号时进行小信号放大，以便降低到收发器的线路上的SNR。3G/4G 时，有部 分 LNA 是集成在射频收发里面的，没有单独的 LNA，因此 LNA 市场空间较小， 2017 年开始快速增长，由于 LTE Adv Pro 和 5G Sub-6 GHz 更严高的要求，主 频段通信被要求具有 LNA。
LNA 目前以 SiGe 为主，长期来看，特别是毫米波，基于 SOI 的 LNA 将 成为主流。目前 iPhone 等主流手机上的 LNA 主要来自英飞凌和 Skyworks，并 且由 SiGe 制成， SOI LNA 由于良好的性能和更低的成本，并且更好整合，将 有可能成本 LNA 的趋势，特别是毫米波。SOI LNA 与 SOI 开关的模组已于 2017 年开始使用。
3、5G手机射频前端半导体价值量拆分以及测算
5G射频端变化
5G 新增上行 4X4 的 MIMO 需要增加至少 4 根天线，相应的天线调谐开关和其他开关数量增加。接收分集模块会增加。更多的频段，更多的 CA 需要更多的开关，合路器，多工器(滤波器)。5G Sub 6G 还需要 1 个或 2 个超高频的 PAMiD 模块(例如，支持 n77 / n78 和 n79，n41 需要额外的一个)，DRx(接收分集模块)和 其他一些开关、调谐等在1T4R 的情况下也需要增加。在 2T4R 的情况下，需要再添加一组 6GHz 以下的超高频的 PAMiD 模块。对于毫米波(mmWave)，一般需要 3-4 个 mmWave 模块。滤波器，开关和天线的数量也将增加。
4G 高端机和旗舰机目前射频前端价值量是12-20 美元。据 Gartner 的数 据，4G 高端手机射频前端价值量约 12.5 美元，4G 旗舰级的射频前端价值量约 为 19.2 美元，LTE 旗舰/高端智能手机的 RF 前端美元总内容约为 12-20 美元
5G 智能手机的射频成本最初很高，明年有望降到30 美金以下。5G 射频 前端初期价格很高，按目前价格，5G sub 6 的 2T4R 旗舰机，射频前端价值量 将高达 37 美金，根据测算，2020 年中的中高端手机有望降到 28 美金，到 2020 年底或 2021 年，5G 渗透率持续下沉，射频前端价值量有望降到 20 美元 出头。
四、竞争格局：海外寡头垄断，国内厂商迎来发展机会
1、并购不断：射频前端模块化趋势+基带厂商向前端延伸
模块化趋势带动射频 前端厂商产品品类扩张 。模块化趋势下，各射频厂商 通过各种收并购完善自己的产品线，比如Murata 收购 Peregrine，Qorvo 由 RFMD 与 TriQuint 合并而成，Skyworks 收购 Panasonic 子公司及韩国 MEMS solution 获得 TC-SAW 及 FBAR 技术等。
高通、联发科、展讯等 AP/基带芯片公司纷纷布局射频前端。高通 2014 年并购 PA 厂商 Black sand，2016 年与 TDK 成立合资公司 RF360；联发科早期曾成立射频 PA 子公司，2015 投资 PA 公司 Airoha，2019 年入股 vanchip， 并解散 Airoha;展讯与锐迪科合并等。
2、当前竞争格局：美日企业寡头垄断，占据90%份额
射频前端目前以IDM 为主，美系厂商占据主导。前五大:Murata(IDM)、 Skyworks( ID M)、Qorvo( ID M)、Broadcom/Avago(Fabless，除滤波器外)、Qualcomm/TDK Epcos( Fabless )。[li]第一梯队:美系厂商为主 Broadcom、Qorvo、Skyworks，村田，中 高端市场;[/li][li]第二梯队:日系厂商 TDK、Taiyo Yuden;[/li][li]第三梯队:韩台陆厂，低端市场[/li]
3、未来格局判断：模组优于分立式，毫米波带来新玩家，国内厂商迎来机会
5G 等技术升级带来射频前端难度增加，龙头厂商整体来说地位相对稳定。射频前端模组 化趋势下 ，多产品品类布局厂商将具有更大优势，技术和客户壁垒更高。[li]5G 布局路径一：从 advanced 4G>5G sub6G>5G mmwave；以 Broadcom / Avago，Skyworks，Qorvo 和 Murata 为代表。[/li][li]5G 布局路径二：直接切入 5G mmwave;以高通为代表。前文我们也讨论 了，除了现 在的开关 ，调谐之外，毫米 波有望使 用更多的 硅基工艺(比如 高端 SOI)，毫米波硅基工艺有望使英特尔，三星和华为(海思)成为射频 前端新玩家。[/li][li]国内厂商：看好持续国产替代，看好具有模组化能力，或者与模组化能力的厂商合作厂商。[/li] | 
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发表于 2019-9-19 09:01:47
