如今,RFFE正面臨著難題,高端智能手機不斷推陳出新,屏幕越來越大、機身越來越輕薄等等這些變化導致了關鍵RFFE組件的物理空間減少。另一方面,不斷增加的頻段、載波聚合需求的加大,以及未來不斷出現的需求如4×4 MIMO,RFFE正在變得越來越復雜。
蛋糕很大 巨頭扎堆
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,復合年增長率為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。
手機芯片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28億臺。手機芯片毛利率持續下滑,高通、聯發科、展訊向射頻+芯片一體方案延伸,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)的復合年增長率為40%,濾波器(Filters)的復合年增長率為21%,射頻開關(Switches)的復合年增長率為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于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)和低噪聲放大器(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。由于新型天線的出現和增長,低噪聲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。
目前,聯發科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。
RF前端行業變革一觸即發
移動通信正在拓展至多個行業,而多載波4G技術的部署也達到了前所未有的規模,目前已使用超過65個3GPP定義的頻段。面對這些趨勢,無線解決方案制造商力求在微型化、集成性和性能方面實現更高水平。因此,手機射頻前端產業對“創新”求賢若渴。
射頻前端(RFFE:Radio Frequency Front End)模塊是移動終端通信系統的核心組件,對它的理解可以從兩方面考慮:一是必要性,它是連接通信收發器(transceiver)和天線的必經之路;二是重要性,它的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式,以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指針,直接影響終端用戶體驗。
射頻前端芯片包括功率放大器(PA:Power Amplifier),天線開關(Switch)、濾波器(Filter)、雙工器(Duplexer和Diplexer)和低噪聲放大器(LNA:Low Noise Amplifier)等,在多模/多頻終端中發揮著核心作用。
Mobile Expert數據顯示,2020年整個全球射頻前端市場會達到180億美元,2015年到2020年復合增長率達到13%,其中很重要的一塊增長就是來自于濾波器、雙工器。
濾波器、雙工器之所以成為增長來源,是因為隨著頻段增多而增加:按照一個雙工器包含兩個濾波器的規格,在2015年,一個頂級智能手機里大概支持15個頻段,包含50個濾波器。預計到2020年,一個頂級智能手機中將支持30-40個頻段來覆蓋全球頻段,目前市場上最頂級的智能手機已經支持30多個頻段,它包含的濾波器可以到100個以上。
目前全球射頻前端芯片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,臺灣企業則在晶圓制造、封裝測試等產業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等新的技術熱點,形成新的產業驅動力。
高通RF360合資工廠出貨 基帶捆綁PA卡位RF前端
如今,RFFE正面臨著難題,高端智能手機不斷推陳出新,屏幕越來越大、機身越來越輕薄等等這些變化導致了關鍵RFFE組件的物理空間減少。另一方面,不斷增加的頻段、載波聚合需求的加大,以及未來不斷出現的需求如4×4 MIMO,RFFE正在變得越來越復雜。RFFE廠商迫切需要一個集成化的解決方案,否則,對于高端智能手機,它將會很難在一個設計中支持如此多的頻段和載波聚合組合。
為了解決這一問題,近年來,多家第三方射頻前端芯片公司一直在努力。不過,第三方僅僅擁有一個或幾個簡單的射頻元器件,只能獨立地工作實現一些硬件上的功能。有些技術,比如包絡追蹤(Envelope Tracking)、TruSignal天線信號增強等,必須要與Modem平臺緊密配合才能實現最好的性能,高通早就瞄準了這塊肥肉,等到現在動手,看來時機是工廠和市場都準備好了。
據悉,高通在2014年推出自家的射頻元件方案——RF360,并在2016年與TDK合資公司取名RF360,推出一系列全面性的射頻前端(RFFE)解決方案。包括有,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)的動態天線調諧解決方案。
· 完整的射頻前端解決方案。通過與TDK成立的合資公司,高通擁有包括表面聲波(SAW)、溫度補償表面聲波(TC-SAW)和體聲波(BAW)在內的一系列全面的濾波器和濾波技術,另外也擁有像做開關產品或天線調諧的SOI技術,還有低噪聲放大器(LNA)技術。
· 先進的模塊集成功能。與SoC不同,射頻前端的集成是做SIP(System In Package,系統級封裝),通過與TDK合作,高通加強了模塊集成能力,可以提供集成化方案。
· 高通具有自己的調制解調器(modem),這是其與第三方射頻元器件廠商相比,所擁有的重要差異化優勢,從而能提供一套系統化解決方案。
日前,根據供應鏈傳出消息稱,高通再次發動價格戰。繼驍龍中端芯片首次降價到10美元后,高通祭出補貼策略試圖卡位射頻元件市場,已經成功打入聯想/摩托羅拉供應鏈,第二家潛在客戶中興則還在測試階段。高通意圖非常明顯,通過完整的射頻前端核心技術劍指高端智能手機市場客戶。
供應鏈消息是,高通計劃通過手機基帶芯片捆綁PA器件的補貼方式——價格戰來快速獲取客戶和市場。也就是說,只要客戶購買基帶和RF元件每100萬顆可以折抵30萬美元。平均每一顆PA可以折抵0.3美元,以市場一顆PA超過1美元價格計算,折扣達到兩成。對于中國手機品牌而言,能夠拿到更具性價比的方案,可以大大減少中間成本。
結語
當市場發生變革時,整個產業鏈和價值鏈將改變,廠商要么努力適應,要么黯然離開。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。