進(jìn)入了5G時代哪些射頻器件廠商提前走了一步

如今，多家電信運營商、基站（Base Station）制造商、小型基站（Small Cells）制造商和用戶設(shè)備供應(yīng)商等都在開展5G相關(guān)的研發(fā)工作。例如，中國（華為）、韓國（三星電子）、日本、歐盟都在投入相當(dāng)?shù)馁Y源研發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)。

射頻是無線產(chǎn)品中一個關(guān)鍵部件，進(jìn)入5G時代，射頻芯片將更有用武之地。因為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(wěn)定性、發(fā)射功率等重要性能指標(biāo)，直接影響終端用戶體驗。

什么是射頻芯片？

射頻簡稱RF，是Radio Frequency的縮寫，表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍在300KHz～300GHz之間。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。射頻技術(shù)在無線通信領(lǐng)域中被廣泛使用，有線電視系統(tǒng)就是采用射頻傳輸方式。

射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉(zhuǎn)換成一定的無線電信號波形，并通過天線諧振發(fā)送出去的一個電子元器件。射頻芯片架構(gòu)包括接收通道和發(fā)射通道兩大部分。對于現(xiàn)有的GSM和TD-SCDMA模式而言，終端增加支持一個頻段，則其射頻芯片相應(yīng)地增加一條接收通道，但是否需要新增一條發(fā)射通道則視新增頻段與原有頻段間隔關(guān)系而定。對于具有接收分集的移動通信系統(tǒng)而言，其射頻接收通道的數(shù)量是射頻發(fā)射通道數(shù)量的兩倍。

這意味著終端支持的LTE頻段數(shù)量越多，則其射頻芯片接收通道數(shù)量將會顯著增加。例如，若新增 M個GSM或TD-SCDMA模式的頻段，則射頻芯片接收通道數(shù)量會增加M條；若新增M個TD-LTE或FDD LTE模式的頻段，則射頻芯片接收通道數(shù)量會增加2M條。

射頻芯片的構(gòu)成

一般來說，一個完整的射頻芯片，包括功率放大器（PA：Power Amplifier），天線開關(guān)（Switch）、濾波器（Filter）、雙工器（Duplexer和Diplexer）和低噪聲放大器（LNA：Low Noise Amplifier）等。

功率放大器（PA）

PA直接決定了手機無線通信的距離、信號質(zhì)量，甚至待機時間，是整個射頻系統(tǒng)中除基帶外最重要的部分。手機里面PA的數(shù)量隨著2G、3G、4G、5G逐漸增加。以PA模組為例，4G多模多頻手機所需的PA芯片為5-7顆，預(yù)測5G手機內(nèi)的PA芯片將達(dá)到16顆之多。

就工藝材料來說，目前砷化鎵PA是主流，CMOS PA由于參數(shù)性能的影響，只用于低端市場。4G特別是例如高通等LTE cat16，4x20MHZ的載波聚合技術(shù)，對PA線性度高Q值的要求，會進(jìn)一步以來砷化鎵 PA。據(jù)Qorvo的預(yù)測，隨著5G的普及，8Ghz以下砷化鎵 PA仍將是主流，但8Ghz以上氮化鎵有望在手機市場成為主力。

射頻前端功能組件圍繞 PA 芯片設(shè)計、集成和演化，形成獨立于主芯片的前端芯片組。隨著無線通訊協(xié)議的復(fù)雜化及射頻前端芯片設(shè)計的不斷演進(jìn)，PA設(shè)計廠商往往將開關(guān)或雙工器等功能與功率放大電路集成在一個芯片封裝中，形成多種功能組合。根據(jù)實際情況，TxM（PA+Switch）、PAD（PA+Duplexer）、MMPA（多模多頻PA）等多種復(fù)合功能的PA芯片類型。

濾波器/雙工器（Filter/Duplexer）

RF濾波器包括了SAW（聲表面濾波器）、BAW（體聲波濾波器）、MEMS濾波器、IPD（Integrated Passive Devices）等，而雙工器是包含Rx和Tx濾波器。SAW、BAW濾波器的性能（插入損耗低、Q 值高）是目前手機應(yīng)用的主流濾波器。SAW 使用上限頻率為2.5GHz~3GHz，BAW使用頻率在 2.0GHz 以上。

對SAW來說，技術(shù)趨勢是小型片式化、高頻寬帶化、降低插入損耗。采用更小尺寸，包括倒裝（flip chip packaging）和WLP（晶圓級封裝）、WLCSP（Wafer Level Chip ScalePackaging）技術(shù)正在使用，同時更高通帶率、High isolaTIon，High selecTIvity以及更低價格。

與 SAW 相比，BAW性能更好，成本也更高，但是當(dāng)頻段越來越多，甚至開始使用載波聚合的時候，就必須得用BAW技術(shù)才能解決頻段間的相互干擾問題。BAW所需的制造工藝步驟是 SAW 的10倍，但因它們是在更大晶圓上制造的，每片晶圓產(chǎn)出的 BAW 器件也多了約4倍。即便如此，BAW的成本仍高于 SAW。隨著技術(shù)的演進(jìn)， BAW可能會逐步替代SAW。

天線/開關(guān)（Antenna/Switch）

天線是在手機射頻前端方面，我國具有最大自主知識產(chǎn)權(quán)的領(lǐng)域。MIMO技術(shù)的應(yīng)用普及為天線帶來巨大增量市場。預(yù)計到2020年，MIMO 64x8 將成為標(biāo)準(zhǔn)配置，即基站端采用64根天線，手機采用8根天線。

目前，市場上多數(shù)手機僅僅支持MIMO 2x2 技術(shù)，手機天線數(shù)量需要增3倍。5G將引入高頻率頻段，天線的設(shè)計方案將由現(xiàn)有的單體天線改為陣列天線，新型磁性材料及LTCC集成技術(shù)將是5G天線的核心技術(shù)。

在調(diào)諧及開關(guān)方面，需要特別強調(diào)的是 MEMS 開關(guān)的應(yīng)用。如Cavendish Kinetics 公司的MEMS調(diào)諧及開關(guān)技術(shù)，其第一代射頻MEMS天線調(diào)諧器產(chǎn)品，已經(jīng)被各種智能手機采用。

全球主要射頻器件廠商

普遍情況下，手機上的射頻芯片占到整個線路板面積的30%～40%。手機中大部分器件都國產(chǎn)化了，唯獨射頻器件，95%還是歐美廠商主導(dǎo)，甚至沒有一家亞洲廠商進(jìn)入，我們先看看國外的主要射頻器件廠商。

1.Skyworks（思佳訊）

總部位于美國，經(jīng)營范圍包括射頻及無線半導(dǎo)體解決方案、放大器、衰減器、檢波器、二極管、定向耦合器、前端模塊等。

主要產(chǎn)品：射頻芯片SKY77611、 電源放大模塊SKY77827、SKY77802-23、SKY77803-20、電源放大模塊SKY77812(x2)、SKY77802-23、SKY78100-20

2、Qorvo（RFMD與TriQuint）

總部位于美國，Qorvo 由RFMD 和TriQuint合并而成。兼具RFMD 和TriQuint 的技術(shù)、集體經(jīng)驗和智慧資源，是移動、基礎(chǔ)設(shè)施和國防應(yīng)用領(lǐng)域可擴展和動態(tài)RF 解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

主要產(chǎn)品：Qorvo無線網(wǎng)絡(luò)集成電路

3.TriQuint（超群半導(dǎo)體）

總部位于美國，經(jīng)營范圍包括功率放大模塊、BAW濾波器等。

主要產(chǎn)品：功率放大模塊TQF6410、功率放大模塊TQF6405、功率放大模塊TQF6410

4.RFMD（威訊）

總部位于美國，經(jīng)營范圍包括功率放大器(PA)，傳輸(TxMs)模塊，高性能開關(guān)，開關(guān)濾波器模塊(SFMS)，和前端電源管理。

主要產(chǎn)品：天線開關(guān)威訊RF5159、天線開關(guān)威訊RF5150、天線開關(guān)威訊RF5159

5.Avago(安華高)

總部位于美國，經(jīng)營范圍包括無線通信、有線基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品、消費電子和計算機外圍設(shè)備。

主要產(chǎn)品：功率放大器ACPM-8030、功率放大器ACPM-8010、A8020、A8010、A8020、A8010、AFEM-8065、AFEM-8055、BAW濾波器

6.Murata（村田）

總部位于日本，經(jīng)營范圍包括陶瓷電容、陶瓷濾波器、高頻零件、無線傳感器等。

主要產(chǎn)品：村田240前端模塊、村田240前端模塊、SAW濾波器

7.Epcos(TDK旗下子公司)

總部位于德國，是世界上最大的電子元器件制造商之一，產(chǎn)品主要市場在通信領(lǐng)域、消費領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域及工業(yè)電子領(lǐng)域。

主要產(chǎn)品：天線開關(guān)模塊EPCOS D5255、SAW濾波器

8.pSemi(TM)（此前名字為Peregrine）

總部位于日本，主要經(jīng)營射頻天線/開關(guān)。

9.英飛凌(Infineon)(收購了IR)

總部位于德國，在無線通信業(yè)務(wù)領(lǐng)域，英飛凌的產(chǎn)品包括面向射頻連接、無繩和移動電話以及無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的芯片和芯片解決方案。除芯片、芯片解決方案以及手機參考設(shè)計外，英飛凌在射頻技術(shù)領(lǐng)域的其他主攻方向還包括短程連接、蜂窩手機和無線基礎(chǔ)設(shè)施。 英飛凌的主要目標(biāo)之一就是將各種射頻功能集成于手機芯片中，例如收發(fā)器、濾波器、開關(guān)和功率放大器等，同時采用CMOS制造工藝。

相對來說，射頻器件在我國起步較晚，發(fā)展到現(xiàn)在，也涌現(xiàn)了一批在國際上有競爭力的企業(yè)。

10.紫光展銳(2014年收購銳迪科)

紫光展銳（銳迪科）致力于射頻及混合信號芯片和系統(tǒng)芯片的設(shè)計、開發(fā)、制造、銷售并提供相關(guān)技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)。產(chǎn)品主要包括GSM基帶、多制式射頻收發(fā)器芯片、多制式射頻功放芯片、藍(lán)牙、無線、調(diào)頻收音組合芯片、機頂盒調(diào)諧器、數(shù)字及模擬電視芯片、對講機收發(fā)器和衛(wèi)星電視高頻頭等。

主要產(chǎn)品：

RPM6743-31：它是一款高效多模多頻率功率放大器，支持WCDMA / TD-SCDMA / FDD LTE / TDD LTE / CDMA。RPM6442-B42/B43集成了一個線性輸出功率連接功能，分別支持28dBm、27.5dBm和27.5dBm的高頻、中頻和低頻。它還支持尺寸為4mm 6.8mm 0.8mm的MIPI接口。

RPM6442 - B42/B43：它是用于3.4G~3.8G頻段的射頻前端功率放大器，同時覆蓋Band42和Band43。功率為28dBm時，頻率為32％，此時3.4G頻段具有30dB的高增益。與其他低頻段相比，RPM6442頻譜資源具有明顯的帶寬優(yōu)勢。

RPM5401：它是一款RFEE芯片，支持FDDB7、TDDB38/40/41N，集成B40/41濾波器以及支持PC2電源的B41N。該模塊具有高線性輸出功率，帶內(nèi)集成支持20M+20M上行鏈路CA，高頻帶達(dá)31%@B7，并配備MIPI接口。緊湊型RPM5401尺寸為3mm 4mm 0.8mm。

11.唯捷創(chuàng)芯(Vanchip)

國內(nèi)最大的射頻IC設(shè)計公司，由前RFMD人員成立，以主流的GaAs工藝切入射頻PA市場。唯捷創(chuàng)芯的主要產(chǎn)品是射頻功率放大器，主要應(yīng)用于2G，3G，4G，5G手機及數(shù)據(jù)卡產(chǎn)品。

主要產(chǎn)品：

12.中普微

國內(nèi)射頻前端廠商，主要從事射頻IC設(shè)計、研發(fā)及銷售。由在北美半導(dǎo)體行業(yè)工作多年，具有集成電路設(shè)計、系統(tǒng)集成及企業(yè)管理經(jīng)驗的團隊組成，客戶以TCL、天瓏、西可和海派為主。

主要產(chǎn)品：

CUC5890：它是一款四頻高效率（824MHz—-915MHz，1710MHz—-1910MHz) GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA/TD-LTE多模發(fā)射模塊，它擁有六個線性TRx接收端口。為高度集成的多頻，多模四合一模塊。

CUC5894：它是一款四頻高效率（824MHz—-915MHz，1710MHz—-1910MHz) GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA多模發(fā)射模塊，它擁有兩個兩個Rx口。

CUC5893：它是一款四頻高效率（824MHz—-915MHz,1710MHz—-1910MHz) GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA多模多頻發(fā)射模塊，它擁有四個線性TRx接收端口。

13.國民飛驤(Lansus)

2015年從國民技術(shù)分離出來。2010年開始依托國內(nèi)市場開發(fā)國產(chǎn)射頻功率放大器和射頻開關(guān)。2011年，其NZ5081應(yīng)用于宇龍酷派8180 TD-SCDMA手機，是第一個應(yīng)用于智能手機的國產(chǎn)PA(RDA是第一個應(yīng)用于國產(chǎn)功能機的PA)。

主要產(chǎn)品：2G/3G/4G 射頻功率放大器(RF PA)、4G/WIF I射頻開關(guān)(RF Switch)、4G射頻前端模塊(RF Front-end Module)

14、中科漢天下(Huntersun)

國內(nèi)領(lǐng)先的 2G、3G 和 4G 射頻前端芯片供應(yīng)商，產(chǎn)品主要有手機射頻前端/功放芯片，物聯(lián)網(wǎng)核心芯片等，RF-PA每月出貨量超過7000萬顆，其中2G PA超過4000萬/月，3G PA超過1100萬套/月，4G PA導(dǎo)入數(shù)家知名IDH方案商和品牌客戶的BOM列表。

2015年芯片的總出貨量近6億顆，射頻前端芯片出貨量在華人公司排名第一，遠(yuǎn)超國內(nèi)同行出貨量之和。2016年，中科漢天下大規(guī)模量產(chǎn)4G三模八頻和五模十七頻的射頻前端套片，2G CMOS射頻前端芯片，3G CMOS TxM射頻前端模塊，以及藍(lán)牙低功耗SOC芯片，高品質(zhì)藍(lán)牙音頻SOC芯片等。

主要產(chǎn)品：射頻功放前端芯片、手機終端射頻器件、IoT射頻SoC芯片

15、廣州智慧微電子(SmarterMicro)

公司從事微波器件和射頻模擬集成電路芯片設(shè)計、開發(fā)、銷售并提供相關(guān)技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)。2012年由前Skyworks技術(shù)海歸創(chuàng)立，其特色是可重構(gòu)的SOI+GaAs混合工藝。

主要產(chǎn)品：手機及移動終端射頻前端、WiFi射頻前端、物聯(lián)網(wǎng)射頻前端

目前，國內(nèi)除了上文提到的6家射頻器件廠商，還有蘇州宜確（長盈精密）、Airoha（中國***）、重慶聲光電（中電24、26、44所）、無錫好達(dá)電子、麥捷科技等。

小結(jié)

射頻器件是無線連接的核心，凡是需要無線連接的地方必備射頻器件。5G 通信使用了多種關(guān)鍵技術(shù)提升容量及速率，在多天線技術(shù)、載波聚合及毫米波頻段的應(yīng)用下，移動終端的射頻前端模塊設(shè)計變得越來越復(fù)雜，我們看好射頻前端模塊技術(shù)變革帶來的行業(yè)性機遇。

預(yù)計未來3-5 年，射頻濾波器、射頻開關(guān)、PA 芯片(功率放大器芯片)三大細(xì)分領(lǐng)域?qū)⑾破鹨淮蟛óa(chǎn)業(yè)資本投資浪潮，并帶動相應(yīng)的國產(chǎn)替代進(jìn)程。