射頻前端是塊肥肉，高通、聯(lián)發(fā)科搶食
隨著4G通信制式的普及以及向5G技術(shù)的演進(jìn)，PA在手機(jī)中的地位越來越重要。特別是隨著云服務(wù)、VR/AR等應(yīng)用的興起，智能移動(dòng)終端開始需要更大的數(shù)據(jù)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(lán)牙技術(shù)。這些新的技術(shù)使得射頻的復(fù)雜度提高了，對(duì)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大廠技術(shù)領(lǐng)先，規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯，臺(tái)灣企業(yè)則在晶圓制造、封裝測(cè)試等產(chǎn)業(yè)鏈中下游占據(jù)重要地位。5G對(duì)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(qū)動(dòng)力。
日前，高通和TDK宣布合資公司開始運(yùn)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)天線調(diào)諧解決方案。供應(yīng)鏈消息稱，全球最大GaAs晶圓廠臺(tái)灣穩(wěn)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(gòu)功率放大器（PA）廠商絡(luò)達(dá)股權(quán)，以期待盡快完成此次并購(gòu)。銳迪科GSM射頻器件累計(jì)出貨20億顆，建廣資本成立新公司Nexperia整合前端后端產(chǎn)線。此外，射頻大廠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(shù)據(jù)顯示，手機(jī)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(guī)模為101億美元，預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到227億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為14%。這樣的高速增長(zhǎng)，惹得其它半導(dǎo)體市場(chǎng)中的廠商羨慕不已。
手機(jī)芯片向多模方向發(fā)展以及支持頻段數(shù)量指數(shù)性增加，導(dǎo)致手機(jī)射頻前端模塊數(shù)量快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2019年，全球移動(dòng)通信終端的總出貨數(shù)量可達(dá)28億臺(tái)。手機(jī)芯片毛利率持續(xù)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(jī)射頻前端組件的增速不一，如天線調(diào)諧器（Antenna tuners）的復(fù)合年增長(zhǎng)率為40%，濾波器（Filters）的復(fù)合年增長(zhǎng)率為21%，射頻開關(guān)（Switches）的復(fù)合年增長(zhǎng)率為12%，而射頻功率放大器和低噪聲放大器（PAs & LNAs）的復(fù)合年增長(zhǎng)率僅為1%。
2016~2022年手機(jī)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(guī)模將從2016年的52億美元增長(zhǎng)至2022年的163億美元。濾波器市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)力來自于新型天線對(duì)額外濾波的需求，以及多載波聚合（CA）對(duì)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(zhǎng)乏力。高端LTE功率放大器市場(chǎng)的增長(zhǎng)將被2G和3G市場(chǎng)的萎縮所平衡。由于新型天線的出現(xiàn)和增長(zhǎng)，低噪聲放大器市場(chǎng)將穩(wěn)步前行。
LNA LMM和LNA RDM
開關(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(guī)模將從2016年的10億美元增長(zhǎng)至2022年的20億美元。該市場(chǎng)將主要由天線開關(guān)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)而增長(zhǎng)。
天線調(diào)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(guī)模約為3600萬美元，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到2.72億美元。該市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)原因是調(diào)諧功能被添加到主天線和分集天線中。
兩位數(shù)增長(zhǎng)帶來“甜蜜的煩惱”
部署和接入3G和4G LTE網(wǎng)絡(luò)加速智能手機(jī)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、照片、電影、視頻聊天等。高品質(zhì)的視頻下載和上傳是對(duì)增強(qiáng)帶寬和峰值數(shù)據(jù)速率的“無限”驅(qū)動(dòng)。
iPhone智能手機(jī)支持的頻段數(shù)量
移動(dòng)數(shù)據(jù)的這種持續(xù)性增長(zhǎng)已經(jīng)導(dǎo)致需要使用更多的無線電頻譜。在移動(dòng)通信中，隨著用戶數(shù)量和技術(shù)種類的激增，無線電頻譜成為稀缺資源。
為了應(yīng)對(duì)上述的這種過度需求，手機(jī)必須滿足復(fù)雜的要求，例如：
•支持區(qū)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(lán)牙（Bluetooth）、近場(chǎng)通信（NFC）、全球定位系統(tǒng)（GPS）；
•利用多輸入多輸出（MIMO）改善通信質(zhì)量，使得數(shù)據(jù)速率提高和有效范圍增加；、
•利用智能天線技術(shù)（如波束成形或分集）來增強(qiáng)單個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的性能；
•載波聚合（CA）支持更寬的帶寬，提升帶寬體驗(yàn)，如提供更高的峰值數(shù)據(jù)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(jī)射頻前端架構(gòu)、設(shè)計(jì)和制造帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
因此，手機(jī)射頻前端產(chǎn)業(yè)對(duì)“創(chuàng)新”求賢若渴，其創(chuàng)新主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
•材料：開發(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(shè)計(jì)：新型內(nèi)部組件設(shè)計(jì)，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）功率放大器展開成本競(jìng)爭(zhēng)；
•架構(gòu)：將三個(gè)雙工器（duplexer）集成到六工器（hexaplexer）中，或者構(gòu)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(jī)射頻前端的創(chuàng)新之處
四家廠商壟斷九成市場(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(jī)射頻前端市場(chǎng)中的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。而新廠商必須能夠大批量供應(yīng)滿足手機(jī)行業(yè)需求的產(chǎn)品，同時(shí)還要獲得大客戶的支持。
另一方面，一旦新技術(shù)落地，可能在五年內(nèi)占領(lǐng)市場(chǎng)，并改變制造商和供應(yīng)商的產(chǎn)業(yè)格局。
舉個(gè)例子，在天線射頻開關(guān)（RF-switch）中，SOI開關(guān)從2010年的不到20%市場(chǎng)份額增長(zhǎng)至2016年的95%市場(chǎng)份額，Peregrine等公司從藍(lán)寶石上硅（Silicon-on-Sapphire, SOS）切換至SOI。
當(dāng)創(chuàng)新發(fā)生時(shí)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈將改變，廠商要么努力適應(yīng)，要么黯然離開。襯底供應(yīng)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(gòu)歷史 射頻前端產(chǎn)業(yè)的整合并購(gòu)歷史
領(lǐng)先的廠商和潛在的“顛覆性技術(shù)”廠商
短期內(nèi)，類似Cavendish Kinetics擁有低損耗RF MEMS xPxT開關(guān)的廠商可以實(shí)現(xiàn)射頻前端架構(gòu)的創(chuàng)新，且無需昂貴的雙工器和多路復(fù)用器。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，潛在的技術(shù)創(chuàng)新甚至可以顛覆手機(jī)射頻產(chǎn)業(yè)。例如，Seamless Waves公司正在開發(fā)基于CMOS的可調(diào)諧模數(shù)轉(zhuǎn)換器和可調(diào)諧數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其可以主動(dòng)地聚焦于特定頻率，并調(diào)整帶寬，從而僅轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)的所需部分。如果這項(xiàng)技術(shù)設(shè)法實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)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。
未來在現(xiàn)有產(chǎn)品線市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，對(duì)于國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)來說，在BAW濾波器、GaN PA和毫米波PA等領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生全新發(fā)展機(jī)遇。
設(shè)計(jì)方面，唯捷創(chuàng)芯（Vanchip）的3G/4G射頻前端方案已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定出貨，營(yíng)收逐年增長(zhǎng)，銳迪科在與展訊合并為紫光展銳后，對(duì)PA事業(yè)部投入巨大，迅速在多條產(chǎn)品線推出新產(chǎn)品；代工方面，三安光電與老牌砷化鎵、氮化鎵化合物半導(dǎo)體晶圓制造代工廠商GCS成立合資公司，GaAs產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，GaN產(chǎn)線試產(chǎn)中；封測(cè)方面，長(zhǎng)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(guó)內(nèi)方面，濾波器產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)替代化同樣取得一定進(jìn)展，利用2016年手機(jī)元器件整體缺貨的機(jī)會(huì)，無錫好達(dá)電子的SAW濾波器產(chǎn)品成功進(jìn)入中興、金立、魅族等手機(jī)供應(yīng)鏈。另一方面，國(guó)內(nèi)功率放大器設(shè)計(jì)廠商如紫光展銳等，也認(rèn)識(shí)到了濾波器技術(shù)在未來射頻前端芯片中的重要性，成立MEMS研發(fā)團(tuán)隊(duì)，力爭(zhēng)在濾波器、雙工器等領(lǐng)域取得突破。
