5G手機射頻前端市場機會激增技術(shù)路線如何選擇

王懿

5G時代的日益臨近，讓終端廠商也踏著節(jié)奏紛紛推出5G手機。5G智能手機面臨空前復(fù)雜的技術(shù)難點，包括手機射頻前端架構(gòu)、設(shè)計、制造、封測和原材料等都需要進行優(yōu)化和改進。

2019年開啟5G商用元年

雖然如今的5G設(shè)備價格昂貴，但按照之前3G、4G的發(fā)展規(guī)律來看，5G代替4G已經(jīng)為時不遠了。

5G（第五代移動電話行動通信標準）的愿景與需求，是為了應(yīng)對未來爆炸性的移動數(shù)據(jù)流量增長、海量的設(shè)備連接、不斷涌現(xiàn)的各類新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景，同時與各行業(yè)深度融合，滿足垂直行業(yè)終端互聯(lián)的多樣化需求，實現(xiàn)真正的“萬物互聯(lián)”，構(gòu)建社會經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基石。

5G將滲透到各種場景（云AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧能源、無線醫(yī)療、無線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無人機、社交網(wǎng)絡(luò)、個人AI輔助、智慧城市、全息投影），豐富的商業(yè)回報令業(yè)界對5G賦予了前所未有的期盼。2018年，眾多國家宣告2019年將成為5G試商用的時間點。2019 CES上，英特爾發(fā)布5G SoC處理器Snow Ridge、三星和摩托羅拉展示首款5G手機、高通宣布30余款5G終端設(shè)備將于2019面世;2019年1月16日，廣東聯(lián)通聯(lián)合中興通訊在深圳5G規(guī)模測試外場，接通了全球第一個基于3GPP最新協(xié)議版本的5G手機外場通話;6月6日，工信部宣布正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照。這也意味著我國正式進入5G商用元年。雖然對于許多人來說，如今的5G移動設(shè)備價格十分昂貴，但按照之前3G、4G的發(fā)展規(guī)律來看，5G代替4G也已經(jīng)是不遠的事情了。這也意味著在這之后，智能手機將逐漸代替電腦，成為人們?nèi)粘Ｉ钪凶畈豢苫蛉钡碾娮釉O(shè)備。

射頻前端采用“集成模組”還是“分立器件”？

在射頻前端和連接架構(gòu)方面，智能手機廠商通過采用“集成模組”或“分立器件”的方式各樹旗幟。

在移動通信中，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。智能手機面臨著空前復(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/5G、WiFi、藍牙、近場通信（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，提高數(shù)據(jù)速率和擴大有效范國;利用智能天線技術(shù)（如波束成形或分集）來增強單個數(shù)據(jù)信號的性能;載波聚合（CA）支持更寬的帶寬，提升帶寬體驗。由于射頻前端是手機射頻收發(fā)器和天線之間的功能區(qū)域，主要由功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、開關(guān)、雙工器、濾波器和其他被動器件組成，因此，5G的這些要求（頻帶從低頻到高頻）給手機射頻前端架構(gòu)、設(shè)計、制造、封測和原材料都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

在射頻前端和連接架構(gòu)方面，全球主要智能手機廠商通過采用“集成模組”或“分立器件”的方式各樹旗幟。國外手機廠商如三星（Samsung）、蘋果（Apple）、索尼（Sonv）、樂金（LG）等都趨向采用復(fù)雜的集成模組;而中國手機廠商如華為（Huawei）、小米（Xiaomi）、歐珀（OPPO）和維沃（vivo）等卻采用了更多的分立器件，因為這能夠使他們盡可能降低射頻物料清單（BOM）成本，以便在競爭激烈的手機市場上也能獲得銷售價格優(yōu)勢。

對比華為P20 pro和三星S10，我們可以看出兩家企業(yè)的手機射頻前端戰(zhàn)略。華為P20 Pro的射頻電路板由45顆分立元件和4個集成模組（含25顆元件）組成，而三星S10則由17顆分立元件和8個集成模塊（含71顆元件）組成。因此，最終三星S10的射頻BOM是華為P20 Pro的兩倍，但是這兩款手機下行速度性能井無明顯差異。此外，這兩款手機都支持30多個頻段，并使用如載波聚合（CA）和4×4MIMO等類似技術(shù)。

5G賦能智能手機的同時，無疑讓射頻前端變得更加復(fù)雜。實際上，5G在智能手機中的普及率不僅取決于網(wǎng)絡(luò)是否可用、應(yīng)用案例是否成功，還取決于消費者的經(jīng)濟承受能力。隨著射頻前端的價格壓力增加，如何以較低的成本實現(xiàn)5G功能成為行業(yè)關(guān)心的話題。因此，分立元件仍將會保持一定的市場份額，法國市場調(diào)研機構(gòu)Yole預(yù)測，2018～2025年，分立元件的市場規(guī)模占比將保持在30%的水平。

5G促進射頻前端市場增長

5G需要增加頻段，實現(xiàn)雙重連接，下行鏈路過渡到4×4MIMO，上行鏈路發(fā)展到2×2MIMO。

2f118～2019年.消費者對智能手機的需求減弱導(dǎo)致市場有所下滑。在此背景下，手機廠商之間的競爭加劇，從而加速了5G、全面屏、3D攝像頭等新技術(shù)的應(yīng)用進程。在LTE時代，射頻前端市場的增長來自于載波聚合和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)。5G需要增加頻段，實現(xiàn)雙重連接，下行鏈路過渡到4×4MIMO，上行鏈路發(fā)展到2×2MIMO，這將促進射頻前端市場增長。因此，2018年射頻前端市場規(guī)模為150億美元，預(yù)計2025年將達到258億美元，2018-2025年的年復(fù)合增長率為8%。其中，分立器件的年復(fù)合增長率略高于集成模組的復(fù)合年增長率。在分立器件方面，天線調(diào)諧器的市場增長速度最快——復(fù)合年增長率高達13%，這是因為更高的頻段和4 x 4MIMO對天線及天線調(diào)諧器數(shù)量的需求越來越多。

因為5G（3.5GHz及以上）對4×4MIMO的強制性要求，所以低噪聲放大器（LNA）的市場增長受到積極影響，無論是分立器件還是集成模組。而關(guān)于5G毫米波，封裝天線（AiP）模組將在2019年產(chǎn)生營收，美國是其首個目標市場。Yole預(yù)測，2025年AiP市場規(guī)模將達到13億美元。

為了實現(xiàn)LNA與開關(guān)的集成，射頻前端產(chǎn)業(yè)選擇的晶圓襯底材料正轉(zhuǎn)向12英寸射頻SOT，從而限制了鍺硅的增長機會。在濾波器方面，傳統(tǒng)的聲表面（sAw）濾波器技術(shù)將保持穩(wěn)定，而薄膜聲表面濾波器、體聲波（BAw）濾波器、薄膜體聲波（FBAR）濾波器、集成無源器件（IPD）和多層單元（MLC）技術(shù)將獲得增長機會。

美日主導(dǎo)智能手機射頻前端領(lǐng)域

目前，全球智能手機采用的中高端濾波器已被前五大美日廠商瓜分，占據(jù)了81%的市場份額。

智能手機射頻前端領(lǐng)域的主要領(lǐng)導(dǎo)廠商均來自美國和日本，包括博通（Broadeom）、思佳訊（sky-works）、Qorvo、高逋（Qualcomm）和村田（Murata），合計占據(jù)了81%的市場份額。目前，村田的市場份額領(lǐng)先于思佳訊和博通;高通在LNA領(lǐng)域已經(jīng)足夠強大，通過整合TDK EPCOS的濾波器業(yè)務(wù)，大有趕超Qorvo之勢。其他射頻前端廠商，例如英飛凌（Infineon）、索尼（Sony）、太陽誘電（Taiyo

Yuden）、恩智浦（NXP）和威盛Wisol），也占有一席之地。這些第二梯隊公司具備LNA、開關(guān)、調(diào)諧器和濾波囂的制造能力，成為智能手機廠商的其他供應(yīng)商選項。

整體來看，中國射頻前端廠商處于弱勢地位，技術(shù)實力、量產(chǎn)規(guī)模等各方面均落后于國外廠商。由于全球智能手機市場采用的中高端濾波器目前已被前五大美日廠商瓜分，加之國內(nèi)攄波囂產(chǎn)業(yè)起步較晚，因此中高端濾波器的技術(shù)突破正成為射頻前端本土化的最大挑戰(zhàn)。

最后值得注意的是，美日濾波器廠商較早地進行了全面的專利布局，主要包括中國、美國、日本及歐洲地區(qū)。村田和太陽誘電等日本廠商在SAW專利申請方面處于領(lǐng)導(dǎo)地位，而Qorvo、高通和博通等美國廠商則在BAW專利領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位。這對中國濾波器廠商帶來更大的困難和挑戰(zhàn)，稍有不慎，將會受到國際巨頭的專利訴訟。