高通加码射频前端背后，四大公司垄断的RF市场

物联网、人工智能、5G等新市场即将引爆庞大商机，手机射频前端芯片市场作为半导体行业最具吸引力的领域之一，将从此次5G产业升级中受益最大，芯片大厂扎堆涌入射频前端市场，场面炙手可热。但手机射频前端模块和组件增速不一，四家原厂博通、Skyworks、Qorvo和村田占据九成市场，新玩家贪吃可能难消化。

随着4G通信制式的普及以及向5G技术的演进，PA在手机中的地位越来越重要。特别是随着云服务、VR/AR等应用的兴起，智能移动终端开始需要更大的数据传输速度与更大的带宽，为了增加带宽，发展了载波聚合技术，还有MIMO（多路输入输出）蓝牙技术。这些新的技术使得射频的复杂度提高了，对于射频芯片要求也提高了。

目前全球射频前端芯片产业拥有较为成熟的产业链，欧美IDM大厂技术领先，规模优势明显，台湾企业则在晶圆制造、封装测试等产业链中下游占据重要地位。5G对射频前端芯片的更高要求催生出BAW滤波器、毫米波PA、GaN工艺PA 等新的技术热点，形成新的产业驱动力。

日前，高通和TDK宣布合资公司开始运营后，火速推出一系列全面性的射频前端（RFFE）解决方案，包括，除原本CMOS制程PA组件外，首度推出砷化镓（GaAs）多模功率放大器（MMPA）模块，与首款支持载波聚合（Carrier Aggregation，CA）的动态天线调谐解决方案。供应链消息称，全球最大GaAs晶圆厂台湾稳懋签下高通PA及RF组件的代工大单。联发科也宣布旗下旭思投资再度收购功率放大器（PA）厂商络达股权，以期待尽快完成此次并购。锐迪科GSM射频器件累计出货20亿颗，建广资本成立新公司Nexperia整合前端后端产线。此外，射频大厂Qorvo、Skyworks纷纷发布射频前端新产品及增加滤波器产能。

数据显示，手机射频（RF）前端模块和组件市场发展迅猛，2016年其市场规模为101亿美元，预计到2022年将达到227亿美元，复合年增长率为14%。这样的高速增长，惹得其它半导体市场中的厂商羡慕不已。

手机芯片向多模方向发展以及支持频段数量指数性增加，导致手机射频前端模块数量快速增长，预计到2019年，全球移动通信终端的总出货数量可达28亿台。手机芯片毛利率持续下滑，高通、联发科、展讯向射频+芯片一体方案延伸，横向拓展切入产业，抢食大蛋糕。

但是，各种手机射频前端组件的增速不一，如天线调谐器（Antenna tuners）的复合年增长率为40%，滤波器（Filters）的复合年增长率为21%，射频开关（Switches）的复合年增长率为12%，而射频功率放大器和低噪声放大器（PAs & LNAs）的复合年增长率仅为1%。

2016~2022年手机射频前端模块和组件市场

滤波器是射频前端市场中最大的业务板块，其市场规模将从2016年的52亿美元增长至2022年的163亿美元。滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求，以及多载波聚合（CA）对更多的体声波（BAW）滤波器的需求。

功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）是射频前端市场中第二大的业务板块，但是其增长乏力。高端LTE功率放大器市场的增长将被2G和3G市场的萎缩所平衡。由于新型天线的出现和增长，低噪声放大器市场将稳步前行。

LNA LMM和LNA RDM

开关是射频前端市场中第三大的业务板块，其市场规模将从2016年的10亿美元增长至2022年的20亿美元。该市场将主要由天线开关业务驱动而增长。

天线调谐器是射频前端市场中最小的业务板块，2016年市场规模约为3600万美元，预计2022年将达到2.72亿美元。该市场的主要增长原因是调谐功能被添加到主天线和分集天线中。

部署和接入3G和4G LTE网络加速智能手机的发展，人们可享受更多的网络服务，包括即时消息、音乐、照片、电影、视频聊天等。高品质的视频下载和上传是对增强带宽和峰值数据速率的“无限”驱动。

iPhone智能手机支持的频段数量

移动数据的这种持续性增长已经导致需要使用更多的无线电频谱。在移动通信中，随着用户数量和技术种类的激增，无线电频谱成为稀缺资源。

为了应对上述的这种过度需求，手机必须满足复杂的要求，例如：

•支持区域和全球漫游的多频带；

•支持多种蜂窝模式，包括2G、3G、4G、WiFi、蓝牙（Bluetooth）、近场通信（NFC）、全球定位系统（GPS）；

•利用多输入多输出（MIMO）改善通信质量，使得数据速率提高和有效范围增加；、

•利用智能天线技术（如波束成形或分集）来增强单个数据信号的性能；

•载波聚合（CA）支持更宽的带宽，提升带宽体验，如提供更高的峰值数据速率、更大的总体网络容量和更低的延迟等。

所有这些要求（频带从低频到高频）给手机射频前端架构、设计和制造带来了巨大的挑战。

因此，手机射频前端产业对“创新”求贤若渴，其创新主要体现在三个方面：

•材料：开发新的射频SOI衬底，如SOITEC公司的e-Si衬底，以减少衬底漏电或减小寄生电容；

•设计：新型内部组件设计，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，并可以与用于中低频带的砷化镓（GaAs）功率放大器展开成本竞争；

•架构：将三个双工器（duplexer）集成到六工器（hexaplexer）中，或者构建多模多带功率放大器模块，可以工作于所有的低频带、高频带或中频带；

手机射频前端的创新之处

博通（Broadcom）、Skyworks、Qorvo和村田（Murata）已经确立了在手机射频前端市场中的领先优势。而新厂商必须能够大批量供应满足手机行业需求的产品，同时还要获得大客户的支持。

另一方面，一旦新技术落地，可能在五年内占领市场，并改变制造商和供应商的产业格局。

举个例子，在天线射频开关（RF-switch）中，SOI开关从2010年的不到20%市场份额增长至2016年的95%市场份额，Peregrine等公司从蓝宝石上硅（Silicon-on-Sapphire, SOS）切换至SOI。

当创新发生时，整个产业链和价值链将改变，厂商要么努力适应，要么黯然离开。衬底供应商和代工服务商将受到这种快速技术变革的深刻影响。

射频前端产业的整合并购历史

领先的厂商和潜在的“颠覆性技术”厂商

短期内，类似Cavendish Kinetics拥有低损耗RF MEMS xPxT开关的厂商可以实现射频前端架构的创新，且无需昂贵的双工器和多路复用器。

从长远来看，潜在的技术创新甚至可以颠覆手机射频产业。例如，Seamless Waves公司正在开发基于CMOS的可调谐模数转换器和可调谐数模转换器，其可以主动地聚焦于特定频率，并调整带宽，从而仅转换输入信号的所需部分。如果这项技术设法实现智能手机所需的低功耗和小尺寸，将很有可能改变射频前端产业，并衍生出更多的创新发展。

未来在现有产品线市场高速增长的同时，对于国内产业链相关企业来说，在BAW滤波器、GaN PA和毫米波PA等领域将产生全新发展机遇。

设计方面，唯捷创芯（Vanchip）的3G/4G射频前端方案已实现稳定出货，营收逐年增长，锐迪科在与展讯合并为紫光展锐后，对PA事业部投入巨大，迅速在多条产品线推出新产品；代工方面，三安光电与老牌砷化镓、氮化镓化合物半导体晶圆制造代工厂商GCS成立合资公司，GaAs产线实现小规模量产，GaN产线试产中；封测方面，长电科技拥有的SiP和Flip-chip封装工艺是提高射频前端芯片集成度的核心技术。

国内方面，滤波器产品的国产替代化同样取得一定进展，利用2016年手机元器件整体缺货的机会，无锡好达电子的SAW滤波器产品成功进入中兴、金立、魅族等手机供应链。另一方面，国内功率放大器设计厂商如紫光展锐等，也认识到了滤波器技术在未来射频前端芯片中的重要性，成立MEMS研发团队，力争在滤波器、双工器等领域取得突破。

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