5G手機(jī)射頻前端市場(chǎng)機(jī)會(huì)激增 技術(shù)路線如何選擇

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

　　2019年開啟5G商用元年

　　5G(第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn))的愿景與需求，是為了應(yīng)對(duì)未來爆炸性的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)、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(chǎng)景，同時(shí)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(shí)現(xiàn)真正的“萬物互聯(lián)”，構(gòu)建社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基石。

　　5G將滲透到各種場(chǎng)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(jī)、社交網(wǎng)絡(luò)、個(gè)人AI輔助、智慧城市、全息投影)，豐富的商業(yè)回報(bào)令業(yè)界對(duì)5G賦予了前所未有的期盼。2018年，眾多國(guó)家宣告2019年將成為5G試商用的時(shí)間點(diǎn)。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(jī)、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(cè)試外場(chǎng)，接通了全球第一個(gè)基于3GPP最新協(xié)議版本的5G手機(jī)外場(chǎng)通話;2019年6月6日，工信部宣布正式向中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電發(fā)放5G商用牌照。這也意味著我國(guó)正式進(jìn)入5G元年。雖然對(duì)于許多人來說，如今的5G移動(dòng)設(shè)備，價(jià)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(yuǎn)的事情了。這也意味著在這之后，智能手機(jī)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”?

　　在移動(dòng)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(jī)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(lán)牙、近場(chǎng)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(kuò)大有效范圍;利用智能天線技術(shù)(如波束成形或分集)來增強(qiáng)單個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的性能;載波聚合(CA)支持更寬的帶寬，提升帶寬體驗(yàn)。由于射頻前端是手機(jī)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(dòng)器件組成。因此，5G的這些要求(頻帶從低頻到高頻)給手機(jī)射頻前端架構(gòu)、設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)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(jī)廠商通過采用“集成模組”或“分立器件”的方式各樹旗幟。國(guó)外手機(jī)廠商如三星(Samsung)、蘋果(Apple)、索尼(Sony)、樂金(LG)等都趨向采用復(fù)雜的集成模組;而中國(guó)手機(jī)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?yàn)檫@能夠使他們盡可能降低射頻物料清單(BOM)成本，以便在競(jìng)爭(zhēng)激烈的手機(jī)市場(chǎng)上也能獲得銷售價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

　　對(duì)比華為P20 Pro和三星S10，我們可以看出兩家企業(yè)的手機(jī)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(gè)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(gè)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(jī)下行速度性能并無明顯差異。此外，這兩款手機(jī)都支持30多個(gè)頻段，并使用如載波聚合(CA)和4×4 MIMO等類似技術(shù)。

　　5G賦能智能手機(jī)的同時(shí)，無疑讓射頻前端變得更加復(fù)雜。實(shí)際上，5G在智能手機(jī)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(fèi)者的經(jīng)濟(jì)承受能力。隨著射頻前端的價(jià)格壓力增加，如何以較低的成本實(shí)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(huì)保持一定的市場(chǎng)份額，法國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole預(yù)測(cè)，2018~2025年，分立元件的市場(chǎng)規(guī)模占比將保持在30%的水平。

　　5G促進(jìn)射頻前端市場(chǎng)增長(zhǎng)

　　2018~2019年，消費(fèi)者對(duì)智能手機(jī)的需求減弱導(dǎo)致市場(chǎng)有所下滑。在像頭等新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程。在LTE時(shí)代，射頻前端市場(chǎng)的增長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)雙重連接，下行鏈路過渡到4 ×4 MIMO，上行鏈路發(fā)展到2×2 MIMO，這將促進(jìn)射頻前端市場(chǎng)增長(zhǎng)。因此，2018年射頻前端市場(chǎng)規(guī)模為150億美元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到258億美元，2018~2025年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為8%。其中，分立器件的年復(fù)合增長(zhǎng)率略高于集成模組的復(fù)合年增長(zhǎng)率。在分立器件方面，天線調(diào)諧器的市場(chǎng)增長(zhǎng)速度最快——復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)13%，這是因?yàn)楦叩念l段和4 ×4 MIMO對(duì)天線及天線調(diào)諧器數(shù)量的需求越來越多。

　　因?yàn)?G(3.5GHz及以上)對(duì)4 ×4 MIMO的強(qiáng)制性要求，所以低噪聲放大器(LNA)的市場(chǎng)增長(zhǎng)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(yíng)收，美國(guó)是其首個(gè)目標(biāo)市場(chǎng)。Yole預(yù)測(cè)，2025年AiP市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到13億美元。

　　為了實(shí)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SOI，從而限制了鍺硅的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。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(zhǎng)機(jī)會(huì)。

　　美日主導(dǎo)射頻前端領(lǐng)域

　　智能手機(jī)射頻前端領(lǐng)域的主要領(lǐng)導(dǎo)廠商均來自美國(guó)和日本，包括博通(Broadcom)、思佳訊(Skyworks)、Qorvo、高通(Qualcomm)和村田(Murata)，合計(jì)占據(jù)了81%的市場(chǎng)份額。目前，村田的市場(chǎng)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(qiáng)大，通過整合TDK EPCOS的濾波器業(yè)務(wù)，大有趕超Qorvo之勢(shì)。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(duì)公司具備LNA、開關(guān)、調(diào)諧器和濾波器的制造能力，成為智能手機(jī)廠商的其他供應(yīng)商選項(xiàng)。

　　整體來看，中國(guó)射頻前端廠商處于弱勢(shì)地位，技術(shù)實(shí)力、量產(chǎn)規(guī)模等各方面均落后于國(guó)外廠商。由于全球智能手機(jī)市場(chǎng)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(guó)內(nèi)濾波器產(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國(guó)產(chǎn)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(jìn)行了全面的專利布局，主要包括中國(guó)、美國(guó)、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(qǐng)方面處于領(lǐng)導(dǎo)地位，而Qorvo、高通和博通等美國(guó)廠商則在BAW專利領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位。這對(duì)中國(guó)濾波器廠商帶來更大的困難和挑戰(zhàn)，稍有不慎，將會(huì)受到國(guó)際巨頭的專利訴訟。