一文了解射频前端现状及国产化替代

本文来自:国际电子商情

自5月15日,华为被美国商务部列入出口管制“黑名单”以来,全球相关产业链出现不小的震荡。对美国芯片供应商来说,要重新调整业绩预期及寻找新的增长点;而对华为来说,要经历一次全面启动“备胎”测试和磨合的严峻挑战期,特别是射频前端这颗模拟芯片“皇冠上的明珠”,找不到“备胎”意味着生产全面停摆。

什么是射频前端?

射频前端(RFFE),是移动通信系统的核心组件,主要起到收发射频信号的作用,它包括功率放大器(PA)、双工器(Duplexer和Diplexer)、射频开关(Switch)、滤波器(Filter)、低噪放大器(LNA)等五个组成部分。

五大器件主要功能:

1、功率放大器用于实现发射通道的射频信号放大;

2、双工器用于对发射和接收信号的隔离;

3、射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;

4、滤波器用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;

5、低噪声放大器用于实现接收通道的射频信号放大。

除了上面五大器件,其实还有一个RF天线:处于整个手机通信系统的最外端,是手机实现与外界通信的窗口,其作用是接收电磁波或将电磁波发射出去。

射频前端市场前景可观。据Yole数据显示,年手机射频前端市场规模为亿美元,预计年达到亿美元,是年的2倍多。

全球射频前端竞争格局分析

从5大器件的营收占比来看,滤波器约占射频器件营收的50%,射频PA约占30%,射频开关和LNA约占10%,其他约占10%。可见,滤波器和PA是射频器件的重中之重。对于通信设备而言,没有PA,信号覆盖会成问题,而没有滤波器意味着设备丧失抗干扰能力。

(1)滤波器双工器

滤波器包括声表面滤波器(SAW)、体声波滤波器(BAW)、MEMS滤波器和IPD等,其中SAW和BAW是应用最为广泛的滤波器种类。

全球SAW滤波器市场份额排名前五的厂商,分别为村田(47%)、TDK(21%)、太阳诱电(14%)、Skyworks(9%)、Qorvo(4%),合计占比达95%。

相较于SAW,BAW更适合于2GHz以上的高频段,5G新增频段包括Sub6G和毫米波等超高频频段,BAW将成为5G滤波器应用主流。

全球BAW滤波器市场份额TOP3分别是博通(87%)、Qorvo(8%)、太阳诱电(3%),合计占比达98%。其中,博通一家独占87%,“寡头”局面初显。

相比之下,国内滤波器设计还有很大的差距。国产滤波器厂商有麦捷科技、三环集团、中电德清华莹、信维通信、好达电子、天津诺思、大富科技、武汉凡谷、华远微电、瑞宏科技等,但还没有厂商能够成熟商用BAW滤波器产品。

对国产厂商而言,滤波器是瓶颈中的瓶颈。目前,能够量产的国产SAW滤波器,因尺寸太大没法做集成,只能外挂在芯片外面。GSM、2G或3G低频通信用的SAW滤波器,国内竞争者将有机会超过对手,而4G和5G使用BAW和FBAR滤波器,天津诺思、麦捷科技等正开始突破。

在代工模式上,目前可量产出货的滤波器厂家都是IDM模式。在制造工艺方面,MEMS技术制造滤波器具有极高的技术门槛,在保证高度一致性和高质量的条件下实现大规模量产难度较大。

双工器也常常被划入滤波器行列,它由两个滤波器组成,可在一条信道上实现双向通信。半双工是通信双方轮流收发,全双工是通信双方同时收发。全双工通过频分双工(FDD)或时分双工(TDD)实现。

(2)功率放大器(PA)

业内人士指出,4G手机内PA数量平均5~7个,5G手机至少十多个,以20亿部通讯终端、单价1~1.5美金计算,市场将是千亿元级别。

在终端市场,全球PA绝大部分市场份额被Skyworks、Qorvo、Broad


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