手機射頻前端模塊和組件是塊大肥肉，貪吃可能難消化

賢集網通信技術頻道訊：物聯網、人工智慧、5G等新市場即將引爆龐大商機，手機射頻前端晶元市場作為半導體行業最具吸引力的領域之一，將從此次5G產業升級中受益最大，晶元大廠扎堆湧入射頻前端市場，場面炙手可熱。但手機射頻前端模塊和組件增速不一，四家原廠博通、Skyworks、Qorvo和村田佔據九成市場，新玩家貪吃可能難消化。

射頻前端是塊肥肉，高通、聯發科搶食

隨著4G通信制式的普及以及向5G技術的演進，PA在手機中的地位越來越重要。特別是隨著雲服務、VR/AR等應用的興起，智能移動終端開始需要更大的數據傳輸速度與更大的帶寬，為了增加帶寬，發展了載波聚合技術，還有MIMO（多路輸入輸出）藍牙技術。這些新的技術使得射頻的複雜度提高了，對於射頻晶元要求也提高了。

目前全球射頻前端晶元產業擁有較為成熟的產業鏈，歐美IDM大廠技術領先，規模優勢明顯，台灣企業則在晶圓製造、封裝測試等產業鏈中下游佔據重要地位。5G對射頻前端晶元的更高要求催生出BAW濾波器、毫米波PA、GaN工藝PA 等新的技術熱點，形成新的產業驅動力。

日前，高通和TDK宣布合資公司開始運營后，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製程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）的動態天線調諧解決方案。供應鏈消息稱，全球最大GaAs晶圓廠台灣穩懋簽下高通PA及RF組件的代工大單。聯發科也宣布旗下旭思投資再度收購功率放大器（PA）廠商絡達股權，以期待儘快完成此次併購。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整合前端後端產線。此外，射頻大廠Qorvo、Skyworks紛紛發布射頻前端新產品及增加濾波器產能。

數據顯示，手機射頻（RF）前端模塊和組件市場發展迅猛，2016年其市場規模為101億美元，預計到2022年將達到227億美元，複合年增長率為14%。這樣的高速增長，惹得其它半導體市場中的廠商羨慕不已。

手機晶元向多模方向發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，預計到2019年，全球移動通信終端的總出貨數量可達28億台。手機晶元毛利率持續下滑，高通、聯發科、展訊向射頻+晶元一體方案延伸，橫向拓展切入產業，搶食大蛋糕。

但是，各種手機射頻前端組件的增速不一，如天線調諧器（Antenna tuners）的複合年增長率為40%，濾波器（Filters）的複合年增長率為21%，射頻開關（Switches）的複合年增長率為12%，而射頻功率放大器和低雜訊放大器（PAs & LNAs）的複合年增長率僅為1%。

濾波器是射頻前端市場中最大的業務板塊，其市場規模將從2016年的52億美元增長至2022年的163億美元。濾波器市場的驅動力來自於新型天線對額外濾波的需求，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）和低雜訊放大器（LNA）是射頻前端市場中第二大的業務板塊，但是其增長乏力。高端LTE功率放大器市場的增長將被2G和3G市場的萎縮所平衡。由於新型天線的出現和增長，低雜訊放大器市場將穩步前行。

開關是射頻前端市場中第三大的業務板塊，其市場規模將從2016年的10億美元增長至2022年的20億美元。該市場將主要由天線開關業務驅動而增長。

天線調諧器是射頻前端市場中最小的業務板塊，2016年市場規模約為3600萬美元，預計2022年將達到2.72億美元。該市場的主要增長原因是調諧功能被添加到主天線和分集天線中。

兩位數增長帶來「甜蜜的煩惱」

部署和接入3G和4G LTE網路加速智能手機的發展，人們可享受更多的網路服務，包括即時消息、音樂、照片、電影、視頻聊天等。高品質的視頻下載和上傳是對增強帶寬和峰值數據速率的「無限」驅動。

移動數據的這種持續性增長已經導致需要使用更多的無線電頻譜。在移動通信中，隨著用戶數量和技術種類的激增，無線電頻譜成為稀缺資源。

為了應對上述的這種過度需求，手機必須滿足複雜的要求，例如：

支持區域和全球漫遊的多頻帶；

支持多種蜂窩模式，包括2G、3G、4G、WiFi、藍牙（Bluetooth）、近場通信（NFC）、全球定位系統（GPS）；

利用多輸入多輸出（MIMO）改善通信質量，使得數據速率提高和有效範圍增加；、

利用智能天線技術（如波束成形或分集）來增強單個數據信號的性能；

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、更大的總體網路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、設計和製造帶來了巨大的挑戰。

因此，手機射頻前端產業對「創新」求賢若渴，其創新主要體現在三個方面：

材料：開發新的射頻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，可以提高基於SOI的功率放大器性能，並可以與用於中低頻帶的砷化鎵（GaAs）功率放大器展開成本競爭；

架構：將三個雙工器（duplexer）集成到六工器（hexaplexer）中，或者構建多模多帶功率放大器模塊，可以工作於所有的低頻帶、高頻帶或中頻帶；

手機射頻前端的創新之處

四家廠商壟斷九成市場，新玩家如何突圍？

博通（Broadcom）、Skyworks、Qorvo和村田（Murata）已經確立了在手機射頻前端市場中的領先優勢。而新廠商必須能夠大批量供應滿足手機行業需求的產品，同時還要獲得大客戶的支持。

另一方面，一旦新技術落地，可能在五年內佔領市場，並改變製造商和供應商的產業格局。

舉個例子，在天線射頻開關（RF-switch）中，SOI開關從2010年的不到20%市場份額增長至2016年的95%市場份額，Peregrine等公司從藍寶石上硅（Silicon-on-Sapphire, SOS）切換至SOI。

當創新發生時，整個產業鏈和價值鏈將改變，廠商要麼努力適應，要麼黯然離開。襯底供應商和代工服務商將受到這種快速技術變革的深刻影響。

短期內，類似Cavendish Kinetics擁有低損耗RF MEMS xPxT開關的廠商可以實現射頻前端架構的創新，且無需昂貴的雙工器和多路復用器。

從長遠來看，潛在的技術創新甚至可以顛覆手機射頻產業。例如，Seamless Waves公司正在開發基於CMOS的可調諧模數轉換器和可調諧數模轉換器，其可以主動地聚焦於特定頻率，並調整帶寬，從而僅轉換輸入信號的所需部分。如果這項技術設法實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業，並衍生出更多的創新發展。

未來在現有產品線市場高速增長的同時，對於國內產業鏈相關企業來說，在BAW濾波器、GaN PA和毫米波PA等領域將產生全新發展機遇。

設計方面，唯捷創芯（Vanchip）的3G/4G射頻前端方案已實現穩定出貨，營收逐年增長，銳迪科在與展訊合併為紫光展銳后，對PA事業部投入巨大，迅速在多條產品線推出新產品；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製造代工廠商GCS成立合資公司，GaAs產線實現小規模量產，GaN產線試產中；封測方面，長電科技擁有的SiP和Flip-chip封裝工藝是提高射頻前端晶元集成度的核心技術。

國內方面，濾波器產品的國產替代化同樣取得一定進展，利用2016年手機元器件整體缺貨的機會，無錫好達電子的SAW濾波器產品成功進入中興、金立、魅族等手機供應鏈。另一方面，國內功率放大器設計廠商如紫光展銳等，也認識到了濾波器技術在未來射頻前端晶元中的重要性，成立MEMS研發團隊，力爭在濾波器、雙工器等領域取得突破。